Germanium
Sejarah

Dalam laporannya berjudul The Periodic Law of the Chemical Elements pada tahun 1869, kimiawan Rusia Dmitri Mendeleev meramalkan adanya beberapa unsur kimia yang tidak diketahui, termasuk unsur yang akan mengisi celah dalam keluarga karbon, yang terletak di antara silikon dan timah. Karena posisinya dalam tabel periodik buatannya, Mendeleev menyebutnya ekasilikon (Es), dan dia memperkirakan berat atomnya pada 70 (kemudian 72).
Pada pertengahan tahun 1885, di sebuah tambang dekat Freiberg, Sachsen, sebuah mineral baru ditemukan dan diberi nama argirodit karena kandungan peraknya yang tinggi. Kimiawan Clemens Winkler menganalisis mineral baru ini, yang terbukti merupakan kombinasi dari perak, belerang, dan sebuah unsur baru. Winkler berhasil mengisolasi unsur baru tersebut pada tahun 1886 dan menemukannya mirip dengan antimon. Dia awalnya menganggap unsur baru itu merupakan eka-antimon, tetapi segera yakin bahwa itu merupakan eka-silikon. Sebelum Winkler mempublikasikan hasilnya mengenai unsur baru itu, dia memutuskan bahwa dia akan menamai unsur itu sebagai neptunium, karena penemuan planet Neptunus yang baru ditemukan saat itu pada tahun 1846 juga telah didahului oleh prediksi matematis mengenai keberadaannya. Namun, nama "neptunium" telah diberikan kepada unsur kimia lain yang diusulkan (meskipun bukan unsur yang sekarang menyandang nama neptunium, yang ditemukan pada tahun 1940). Jadi sebagai gantinya, Winkler menamai unsur baru ini sebagai germanium (dari kata Latin, Germania, untuk Jerman) untuk menghormati tanah airnya. Argirodit terbukti secara empiris menjadi Ag8GeS6.
Karena unsur baru ini menunjukkan beberapa kemiripan dengan unsur arsen dan antimon, tempatnya yang tepat dalam tabel periodik sedang dipertimbangkan, tetapi kesamaannya dengan unsur "ekasilikon" yang diprediksi Dmitri Mendeleev memastikan tempatnya dalam tabel periodik. Dengan bahan lebih lanjut dari 500 kg bijih dari tambang di Sachsen, Winkler mengonfirmasi sifat kimia unsur baru pada tahun itu 1887. Dia juga menentukan berat atom unsur baru itu pada 72,32 dengan menganalisis germanium tetraklorida (GeCl4) murni, sementara Lecoq de Boisbaudran menyimpulkan nilai 72,3 dengan perbandingan garis-garis dalam spektrum percikan unsur ini.
Winkler mampu menyiapkan beberapa senyawa germanium baru, meliputi fluorida, klorida, sulfida, dioksida, dan tetraetilgermana (Ge(C2H5)4), senyawa organogermana pertama. Data fisik dari senyawa-senyawa tersebut—yang sesuai dengan prediksi Mendeleev—menjadikan penemuan ini sebagai konfirmasi penting dari gagasan Mendeleev mengenai periodisitas unsur. Berikut adalah perbandingan antara prediksi Mendeleev dan data Winkler:
| Sifat | Ekasilikon Prediksi Mendeleev (1871) | Germanium Penemuan Winkler (1887) |
| --- | --- | --- |
| massa atom | 72,64 | 72,63 |
| kepadatan (g/cm3) | 5,5 | 5,35 |
| titik lebur (°C) | tinggi | 947 |
warna: abu-abu
jenis oksida: dioksida refraktori
kepadatan oksida (g/cm3): 4,7
aktivitas oksida: basa lemah
| titik didih klorida (°C) | di bawah 100 | 86 (GeCl4) |
kepadatan klorida (g/cm3): 1,9
Hingga akhir tahun 1930-an, germanium dianggap sebagai logam dengan konduksi buruk. Germanium tidak menjadi signifikan secara ekonomi hingga setelah tahun 1945 ketika sifat-sifatnya sebagai semikonduktor elektronik diakui. Selama Perang Dunia II, sejumlah kecil germanium digunakan pada beberapa perangkat perangkat elektronik khusus, kebanyakan dioda. Penggunaan germanium besar pertama adalah titik-kontak dioda Schottky untuk deteksi pulsa radar selama Perang. Paduan silikon–germanium pertama diperoleh pada tahun 1955. Sebelum tahun 1945, hanya beberapa ratus kilogram germanium yang diproduksi pada pelebur setiap tahunnya, tetapi pada akhir tahun 1950-an, produksi tahunannya di seluruh dunia telah mencapai 40 ton metrik (44 ton pendek).
Perkembangan transistor germanium pada tahun 1948 membuka pintu bagi berbagai aplikasi elektronika benda padat yang tak terhitung jumlahnya. Dari tahun 1950 hingga awal 1970-an, area ini menyediakan pasar yang meningkat untuk germanium, tetapi kemudian silikon dengan kemurnian tinggi mulai menggantikan germanium dalam transistor, dioda, dan penyearah. Misalnya, perusahaan yang menjadi Fairchild Semiconductor didirikan pada tahun 1957 dengan tujuan memproduksi transistor silikon. Silikon memiliki sifat kelistrikan yang unggul, tetapi membutuhkan kemurnian yang jauh lebih besar yang tidak dapat dicapai secara komersial pada tahun-tahun elektronika semikonduktor awal.
Sementara itu, permintaan germanium untuk jaringan komunikasi serat optik, sistem penglihatan malam inframerah, dan katalis polimerisasi meningkat drastis. Penggunaan akhir ini mewakili 85% dari konsumsi germanium di seluruh dunia pada tahun 2000. Pemerintah Amerika Serikat bahkan menetapkan germanium sebagai bahan yang strategis dan penting, meminta pasokan sebesar 146 ton pendek (132 ton metrik) sebagai persediaan pertahanan nasional pada tahun 1987.
Germanium berbeda dari silikon karena pasokannya dibatasi oleh ketersediaan sumber yang dapat dieksploitasi, sedangkan pasokan silikon hanya dibatasi oleh kapasitas produksi karena silikon berasal dari pasir dan kuarsa biasa. Harga germanium hampir mencapai AS$800 per kilogram pada tahun 1998, sementara silikon dapat dibeli dengan harga kurang dari AS$10 per kilogram.