GERMANIO

Nombre: Germanio (del nombre latino de Alemania, "Germania")

Símbolo: Ge

Grupo: 14

Período: 4

Bloque: p

Categoría: Metaloides

Número atómico: 32

Masa atómica: 72,630 u

Electrones por capa: 2, 8, 18, 4 

Electronegatividad: 2,01

Densidad: 5,323 gr/cc

Punto de Fusión: 938,25ºC

Punto de Ebullición: 2833ºC

Conductividad Térmica: 60 W (m·K) 

Conductividad Eléctrica: 2000 S/m 

Orden Magnético: Diamagnético

Estado Ordinario: Sólido

Estados de Oxidación: -4, -3, -2, 0, -1, 1, 2, 3, 4

Dureza Mohs: 6

Dureza Vickers: 8012 MPa 

Dureza Brinell: Sin datos

Isótopos más estables: Ge-70 (20,52%), Ge-72 (27,45%), Ge-73 (7,76%), Ge-74 (36,52%), Ge-76 (7,75%)

Descubridor: Clemens Winkler, alemán (1886)

El germanio (Ge), elemento químico de número atómico 32, es un metaloide del grupo 14 con una densidad de 5,32 g/cm³ y una abundancia de ~1,5 ppm en la corteza terrestre, lo que lo hace significativamente más escaso que su análogo, el silicio (Si, ~282.000 ppm). Compartiendo propiedades químicas y físicas con el silicio debido a su posición en el grupo del carbono (C), el germanio presenta un aspecto gris plateado con brillo metálico, pero su rareza y falta de resistencia mecánica limitan sus aplicaciones estructurales. Su importancia radica en la electrónica y la óptica, donde sus propiedades como semiconductor son fundamentales.

El germanio fue aislado por primera vez en 1886 por el químico alemán Clemens Winkler en Freiberg, durante el análisis del mineral argirodita (Ag₈GeS₆). Winkler redujo el mineral con hidrógeno y obtuvo germanio puro, nombrándolo en honor a Germania, el término latino para la región que abarca la actual Alemania, Austria y áreas cercanas. Este descubrimiento, publicado en el Journal für Praktische Chemie, confirmó la predicción de Dmitri Mendeleev, quien en 1871 había propuesto la existencia de un elemento, al que llamó “ekasilicio”, para llenar un espacio en su tabla periódica. La identificación del germanio validó la precisión de la tabla de Mendeleev y marcó un hito en la química del siglo XIX.

Aunque conocido desde la Antigüedad de forma indirecta a través de minerales como la germanita, el germanio no tuvo aplicaciones significativas hasta el siglo XX. Durante la Segunda Guerra Mundial, su potencial como semiconductor comenzó a explorarse, y con el desarrollo del transistor en 1947, el germanio se convirtió en un material clave en la electrónica temprana, antes de ser superado por el silicio debido a su mayor abundancia y menor costo. En 2025, la producción global de germanio (130 toneladas anuales) se centra en aplicaciones de alta tecnología, como fibra óptica, detectores infrarrojos y celdas solares, reflejando su relevancia en la industria moderna pese a su escasez (50–100 USD/kg).

El germanio (Ge), con número atómico 32, es un metaloide del grupo 14, con una densidad de 5,32 g/cm³ y una abundancia de aproximadamente 1,5 ppm en la corteza terrestre, lo que lo hace significativamente más escaso que el silicio (Si, 282.000 ppm). Su apariencia es de un color beige metálico, reminiscente del bronce envejecido, con un brillo reflectante similar a un espejo, especialmente en su forma cristalina pura, que puede alcanzar purezas superiores al 99,999% mediante procesos como el refinado por zona o el método Czochralski, aunque estos son costosos (50–100 USD/kg en 2025). Como metaloide, comparte propiedades químicas y físicas con el silicio, siendo el estándar de comparación para otros metaloides del grupo 14, y destaca en aplicaciones electrónicas debido a sus propiedades semiconductoras.

El germanio en estado elemental es notablemente resistente a la corrosión, superando al silicio en condiciones de alta temperatura. Forma una capa protectora de óxido de germanio (GeO₂) que lo estabiliza frente a ácidos comunes, como el ácido sulfúrico (H₂SO₄) o el clorhídrico (HCl), aunque es vulnerable al ácido fluorhídrico (HF) y a álcalis fuertes como el hidróxido de sodio (NaOH) en caliente. Su resistencia química lo hace adecuado para entornos corrosivos, aunque su fragilidad limita su uso estructural. Con una dureza de aproximadamente 6 en la escala Mohs, el germanio es duro pero quebradizo, pudiendo pulverizarse con facilidad bajo impactos secos. Su resistencia a la compresión es alta (~8 GPa), comparable a materiales cerámicos, pero su baja resistencia a los golpes lo hace inadecuado para aplicaciones sometidas a impactos mecánicos.

En términos de conductividad, el germanio es un pobre conductor térmico (60 W/(m·K)) y eléctrico (2,17 S/m sin dopar) en comparación con metales como el cobre (Cu, 400 W/(m·K), ~5,9 × 10⁷ S/m). Sin embargo, sus propiedades como semiconductor son excepcionales, con una banda prohibida de 0,67 eV que permite una alta movilidad de electrones, especialmente cuando se dopa con elementos como arsénico (As) o galio (Ga). Esto lo hace ideal para transistores, diodos y detectores infrarrojos, aunque ha sido parcialmente reemplazado por el silicio en electrónica debido al menor costo y mayor abundancia de este último. Su punto de fusión, 938,3 °C, es más bajo que el del silicio (1.414 °C), facilitando su procesamiento, pero su fragilidad y costo limitan su uso en estado puro. La producción global de germanio (130 toneladas anuales en 2025) se concentra en aplicaciones de alta tecnología, donde su resistencia a la corrosión y propiedades electrónicas lo hacen indispensable.

El germanio, con número atómico 32, es un metaloide del grupo 14, con una densidad de 5,32 g/cm³ y una abundancia de aproximadamente 1,5 ppm en la corteza terrestre, lo que lo hace mucho más escaso que el silicio. Su producción global, de unas 130 toneladas anuales en 2025, refleja su alto costo (~50–100 USD/kg) y su uso en aplicaciones de alta tecnología. A pesar de su fragilidad y falta de aplicaciones estructurales, el germanio destaca por sus propiedades semiconductoras y ópticas, siendo esencial en la electrónica, la óptica y, en menor medida, la joyería, donde su resistencia a la corrosión y capacidad para formar capas pasivadoras mejoran las propiedades de las aleaciones.

El uso más significativo del germanio se encuentra en la fabricación de fibra óptica, donde se emplea tanto en forma elemental como en forma de óxido de germanio (GeO₂) para formar el núcleo de las fibras. Este material mejora la refracción de la luz, aumentando la eficiencia de transmisión en comparación con el óxido de titanio (TiO₂), que requería tratamientos térmicos que debilitaban la fibra. El germanio permite fibras más robustas y duraderas, esenciales para telecomunicaciones y redes de alta velocidad, representando una parte significativa de su consumo global. En la industria electrónica, el germanio es un material semiconductor clave, con una banda prohibida de 0,67 eV que facilita una alta movilidad de electrones. Dopado con galio (Ga) o arsénico (As), se utiliza en transistores, diodos y celdas solares, aunque ha sido parcialmente reemplazado por el silicio debido a su menor costo y mayor abundancia. Su conductividad eléctrica (2,17 S/m sin dopar) y térmica (60 W/(m·K)) lo hacen ideal para aplicaciones de alta precisión.

En la óptica, el óxido de germanio (GeO₂) se incorpora en cristales especializados para lentes de cámaras infrarrojas y detectores de radiación infrarroja, aprovechando su alta transparencia en el rango infrarrojo (2–17 µm). Estas propiedades lo hacen indispensable en sistemas de visión nocturna, espectroscopia y aplicaciones militares. En la joyería, el germanio desempeña un papel único en la aleación de plata Argentium, desarrollada en la década de 1990 por Peter Johns en el Reino Unido. Esta aleación, con un contenido mínimo de 92,5% de plata (clasificada como plata de ley), incorpora pequeñas cantidades de germanio (proporción patentada) en lugar de parte del cobre (Cu) presente en la plata esterlina (Ag 92,5%, Cu 7,5%) o la plata británica (Ag 95%). El germanio forma una capa pasivadora de óxido de germanio (GeO₂) que protege la superficie contra el azufre ambiental, evitando el ennegrecimiento (sulfuración) típico de las aleaciones de plata. Esta capa, análoga a la alúmina (Al₂O₃) en bronces de aluminio, mejora la resistencia al desgaste y al galleo (deformación por fricción), otorgando a la Argentium un brillo blanco duradero y atractivo. Aunque más cara que la plata esterlina, su facilidad de trabajado y estética superior la hacen popular, si bien su fabricación está restringida a empresas con licencia debido a la marca registrada.

La resistencia del germanio a la corrosión, especialmente en caliente, lo distingue en estas aplicaciones. Resiste ácidos comunes, salvo el fluorhídrico (HF), y forma capas protectoras que estabilizan las aleaciones. Su fragilidad (~6 Mohs, 8 GPa de resistencia a la compresión) limita su uso en estado puro, pero su incorporación en aleaciones y compuestos, junto con su baja toxicidad comparada con metales como el plomo (Pb), asegura su relevancia en tecnologías modernas, desde telecomunicaciones hasta joyería de alta calidad.