Verschil tussen silicium en germanium

De belangrijk verschil tussen silicium en germanium is dat het Germanium heeft d elektronen, maar silicium heeft geen enkele d elektronen.

Silicium en germanium zitten beide in dezelfde groep (groep 14) van het periodiek systeem. Daarom hebben ze vier elektronen in het buitenste energieniveau. Bovendien komen ze voor in twee oxidatietoestanden, +2 en +4. Silicium en germanium delen vergelijkbare fysische en chemische eigenschappen, omdat beide metalloïden zijn. Er is echter ook een aanzienlijk verschil tussen silicium en germanium.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is silicium
3. Wat is Germanium
4. Side-by-side vergelijking - Silicium versus Germanium in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat is silicium?

Silicium is een chemisch element met atoomnummer 14 en bevindt zich in groep 14 van het periodiek systeem, net onder koolstof. We kunnen het aanduiden met het symbool Si. Zijn elektronenconfiguratie is 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p². Silicium kan vier elektronen verwijderen en een +4 geladen kation vormen, of het kan deze elektronen delen om vier covalente bindingen te vormen.

Bovendien kunnen we silicium karakteriseren als een metalloïde omdat het zowel metaal als niet-metalen eigenschappen heeft. Het is een harde en inerte metalloïde vaste stof. Het smeltpunt van dit chemische element is 1414 ^OC en het kookpunt is 3265 ^OC. Silicium in kristalvorm is erg bros. Het bestaat heel zelden als puur silicium in de natuur. Hoofdzakelijk komt het voor als het oxide of silicaat.

Omdat het silicium wordt beschermd met een buitenste oxidelaag, is het minder gevoelig voor chemische reacties. Ook vereist dit element hoge temperaturen voor zijn oxidatie. Daarentegen reageert silicium met fluor bij kamertemperatuur. Bovendien reageert silicium niet met zuren maar reageert met geconcentreerde alkaliën.

Figuur 01: Uiterlijk van silicium

Er zijn veel industriële toepassingen van silicium. Silicium is een halfgeleider, dus gebruik in computers en elektronische apparaten. Er zijn veel toepassingen van siliciumverbindingen zoals silica of silicaten in de keramische, glas- en cementindustrie.

Wat is Germanium?

De wetenschapper Clemens Winkler vond Germanium in 1886. We kunnen dit element aanduiden met het symbool Ge, en het atoomnummer is 32. Dit staat in het periodiek systeem, onder Si. Zijn elektronenconfiguratie is 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p². Ge is een metalloïde met een kristalstructuur die vergelijkbaar is met die van de diamant. Het is hard, broos en heeft een grijs-witte kleur. Het smeltpunt van Ge is ongeveer 937 ^OC en het kookpunt is 2830 ^OC.

We kunnen Germanium natuurlijk in de aardkorst vinden. Het is aanwezig in mineralen zoals briartite, germanite en argyrodite. Ook heeft het vijf natuurlijk voorkomende isotopen. Ge is echter de meest voorkomende isotoop, die een overvloed van 36% heeft.

Figuur 02: Uiterlijk van Germanium

Verder is dit element chemisch en fysiek vergelijkbaar met silicium. Germanium is stabiel in de lucht en in het water. Ook reageert het niet met verdunde zuren en alkalische oplossingen. Net als Silicon gebruiken we Germanium ook als halfgeleidermateriaal in transistors en andere elektronische apparaten. Bovendien heeft Germanium vaak zowel +4 als +2 oxidatietoestanden, maar komt het meestal voor in de +4-status. Wanneer we dit element aan lucht blootstellen, wordt het langzaam omgezet in de vorm van het dioxide, GeO₂.

Wat is het verschil tussen silicium en germanium?

Silicium is een chemisch element met atoomnummer 14 en het chemische symbool Si, terwijl germanium een ​​chemisch element met atoomnummer 32 is en het chemische symbool Ge. Het belangrijkste verschil tussen silicium en germanium is dat Germanium d-elektronen heeft, maar silicium heeft geen enkele d-elektronen. Verder is de configuratie van elektronen van silicium gelijk aan 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² en de elektronenconfiguratie van germanium is 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p². Daarom, als een significant verschil tussen silicium en germanium, kunnen we deze configuraties zeggen.

Bovendien heeft germaniumatoom een ​​grotere straal dan silicium. Afgezien van dat, is een ander opmerkelijk verschil tussen silicium en germanium dat, bij bepaalde temperaturen, germanium meer vrije elektronen heeft dan silicium. De geleidbaarheid van germanium is dus hoger.

Samenvatting - Silicium versus Germanium

Zowel silicium als germanium zijn bruikbaar als halfgeleiders. Er zijn echter verschillen tussen silicium en germanium. Het belangrijkste verschil tussen silicium en germanium is dat het germanium d-elektronen heeft, maar silicium heeft geen enkele d-elektronen.

Referentie:

1. Britannica, de redacteuren van de encyclopedie. "Silicon." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 18 januari 2018. Beschikbaar Hier  
2. Libretexts. "Chemie van Germanium (Z = 32)." Chemistry LibreTexts, National Science Foundation, 26 november 2018. Beschikbaar Hier  

Afbeelding met dank aan:

1. "Silicium (14 Si)" door Hi-Res afbeeldingen van chemische elementen (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia  
2. "Germanium (32 Ge)" door Hi-Res-afbeeldingen van Chemische elementen (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia