Utilisé très longtemps comme semi-conducteur intrinsèque, le germanium est devenu aujourd’hui un métal stratégique. En effet, il est utilisé maintenant comme composant des fibres optiques, catalyseur de polymérisation, élément en optique infrarouge et en électronique, et dans de nombreuses autres applications, comme la dentisterie, l’analyse spectrale ou la photographie. Sous-produit des minerais de zinc, ou de cuivre et de zinc, il est également extrait de certains charbons et possède de nombreux isotopes naturels. Non toxique, il ne présente aucun danger pour l’environnement.
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Used for a very long time as an intrinsic semiconductor, germanium has become a strategic metal. Indeed, it is currently used as a component of optical fibers, polymerization catalyst, component in infrared optics and electronics, as well as in many other applications, such as dentistry, spectral analysis or photography. A by-product of zinc ore, copper and zinc, it is also extracted from certain coals and has many natural isotopes. Being non-toxic, it presents no danger to the environment.
Auteur(s)
Pierre BLAZY
: Professeur Honoraire - Ancien Directeur de l’École Nationale Supérieure de Géologie (ENSG)
El-Aïd JDID
: Docteur ès Sciences - Ingénieur de Recherche au Laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM), UMR 7569, Nancy université (ENSG-INPL), CNRS
INTRODUCTION
Le germanium est un métalloïde qui a des propriétés électriques intermédiaires entre celles d’un métal et d’un isolant. Utilisé, il y a déjà un demi-siècle, comme semi-conducteur, on le considère aujourd’hui en tant que composant des fibres optiques et catalyseur de polymérisation dans la fabrication du PolyÉthylène Téréphtalate (PET). On l’utilise aussi pour la vision nocturne par infrarouge (IR) et comme semi-conducteur en électronique. En ce sens, il s’agit d’un métal stratégique.
Le germanium est un sous-produit des minerais de zinc, ou de cuivre et de zinc. Mais, certains charbons constituent aussi des ressources potentielles de germanium. Son extraction, à partir de ces ressources, consiste à produire un concentré de germanium, repris en milieu acide chlorhydrique pour donner le tétrachlorure de germanium, qu’on purifie par distillation fractionnée. Quand le matériau est un scrap de germanium, il est transformé en oxyde, puis traité de façon identique à celle des concentrés provenant des minerais. On estime que 25 à 35 % de la consommation mondiale proviendrait du recyclage.
Le germanium est un élément relativement non toxique ne présentant pas de danger notable pour l’environnement.
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Dans ses composés, le germanium a une valence (II) ou (IV). Les composés divalents sont moins stables que les tétravalents. Les principales réactions du germanium (IV) sont indiquées dans le schéma de la figure 1.
Certains composés de Ge2+ se dismutent quand ils sont chauffés et ils sont facilement oxydés au degré d’oxydation tétravalent (Ge4+). Le germanium divalent (Ge2+) peut être obtenu en solution acide, en l’absence d’air, et la neutralisation de cette solution par addition de soude le précipite sous forme d’oxyde hydraté GeO•nH2O .
2.1 Principaux composés inorganiques
Halogénures
Les tétrahalogénures de germanium sont représentés par GeF4, GeCl4, GeBr4 et GeI4. Le tétrachlorure et le tétrabromure sont liquides, alors que le tétrafluorure est gazeux et le tétraiodure est solide. Cependant, les vapeurs de GeCl4 sont corrosives et irritantes.
Les halogénures sont préparés par action de l’halogène sur le corps simple chauffé ou à partir de l’oxyde. La réaction est la suivante (avec X = halogène) :
Les tétrahalogénures s’hydrolysent de façon irréversible dans l’eau pour former un complexe selon la réaction :
Les dihalogénures de germanium sont des solides obtenus en faisant passer les tétrahalogénures à l’état de vapeur sur le métal chauffé (la température d’ébullition de GeF4 est égale à − 37 °C et celle de GeCl4 est égale à 83 °C). La réaction s’écrit :
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Bibliographie & annexes
En anglais
Géochimie, minéralogie, ressources, réserves et gisements
