જર્મેનિયમ (Ge) : આવર્તક કોષ્ટકના 14મા (અગાઉના IV B) સમૂહમાં સિલિકન અને ટિન વચ્ચે આવેલું, ઇલેક્ટ્રૉનિક ઉદ્યોગની ર્દષ્ટિએ અગત્યનું રાસાયણિક ઉપધાતુતત્વ. 1886માં જર્મન વૈજ્ઞાનિક ક્લેમેન્સ વિન્કલરે આર્જીરોડાઇટ ખનિજમાંથી છૂટું પાડ્યું અને પોતાના દેશ ઉપરથી તેને જર્મેનિયમ નામ આપ્યું તે અગાઉ 1871માં રશિયન રસાયણશાસ્ત્રી મેન્ડેલિફે તેને એકાસિલિકોન તરીકે ઓળખાવી તેના અસ્તિત્વ, ગુણધર્મો અને આવર્ત કોષ્ટકમાંના તેના સ્થાન અંગે પ્રાક્કથન કર્યું હતું. અર્ધવાહક તરીકેના તેના ગુણધર્મોની ઉપયોગિતા ઇલેક્ટ્રૉનિક્ ઉદ્યોગને સમજાઈ નહિ ત્યાં સુધી (1945 સુધી) તેને આર્થિક ર્દષ્ટિએ અગત્યનું ગણવામાં આવતું ન હતું. 1948માં વિલિયમ શોકલીએ જર્મેનિયમમાંથી પહેલો ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવ્યો હતો. હાલ અન્ય અર્ધવાહક પદાર્થો વપરાશમાં છે છતાં જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટરના ઉત્પાદનમાં તથા રેક્ટિફાયર અને ફોટોસેલ જેવાં સાધનોના ભાગો બનાવવામાં પ્રાથમિક અગત્ય ધરાવે છે. દુનિયાના આગળ પડતા જર્મેનિયમ ઉત્પાદક દેશોમાં બેલ્જિયમ, જાપાન અને દક્ષિણ-પશ્ચિમ આફ્રિકાને ગણાવી શકાય.
પ્રાપ્તિ અને ઉત્પાદન : કુદરતમાં જર્મેનિયમ મુક્ત રીતે મળતું નથી. પૃથ્વીના પોપડામાં તેનું પ્રમાણ 0.0004–0.0007 % (4થી 7 ગ્રામ પ્રતિ મેટ્રિક ટન) જેટલું હોય છે. પ્રમાણમાં ઓછાં જાણીતાં એવાં નીચેનાં ખનિજોમાં તે મળી આવે છે :
| ખનિજ | સંઘટન | Geના % (વજનથી) |
| આર્જીરોડાઇટ | 4Ag2S. GeS2 | 6.7 |
| જર્મેનાઇટ | 7 CuS.FeS.GeS2 | 8.7 |
| રેનિયરાઇટ | (Cu,Fe,Ge, As)xSy | 7.8 |
| અલ્ટ્રાબેસાઇટ | (pb,Ag,Ge,Sb)xSy | 4.0 |
| કેનફિલ્ડાઇટ | Ag8SnS6 | 1.8 |
અન્ય ધાતુઓ (દા.ત., Zn, Cd) ધરાવતાં ખનિજોમાંથી ઉપપેદાશ તરીકે તેને મેળવી શકાય છે. કેટલીક વનસ્પતિ(દા.ત., ઓક અને બીચ હ્યુમસ)માં દર 10 લાખે લગભગ 70 ભાગ જેટલું જર્મેનિયમ હોય છે. તેમાંથી જર્મેનિયમ ધરાવતો કોલસો બને છે અને તેથી પ્રોડ્યુસર ગૅસ બનાવાતો હોય ત્યાં ચીમનીની રજમાં લગભગ
2 % જર્મેનિયમ હોય છે.
ઉત્પાદન : જર્મેનિયમ મેળવવા માટે ખનિજમાંથી મળેલા નિમ્નકક્ષાના અવશેષો ઉપર સાંદ્ર હાઇડ્રૉક્લોરિક ઍસિડની પ્રક્રિયા કરી બાષ્પીય જર્મેનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ (GeCl4) મેળવવામાં આવે છે. વારંવાર નિસ્યંદન કરીને તેને શુદ્ધ કર્યા બાદ તેનું પાણી વડે જળવિભાજન કરી જર્મેનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ અને તેમાંથી ડાયૉક્સાઇડ મેળવવામાં આવે છે. આ ડાયૉક્સાઇડનું હાઇડ્રોજન વડે અપચયન કરતાં તેમાંથી ભૂકારૂપ જર્મેનિયમ મળે છે જેને લગભગ 1100° સે. તાપમાને પિગાળી કાષ્ઠખંડો (billets) અને નિપિંડો (શિલિકા, ingots) બનાવવામાં આવે છે. નિપિંડને ક્ષેત્ર-શુદ્ધીકરણ (zone refining) દ્વારા વધુ શુદ્ધ કરવામાં આવે છે. ધાતુની શુદ્ધિ તેના વિદ્યુત અવરોધ વડે દર્શાવાય છે. શુદ્ધ જર્મેનિયમને યોગ્ય ઇલેક્ટ્રૉનિક લક્ષણો આપવા તેમાં અલ્પ પ્રમાણમાં આર્સેનિક, ગેલિયમ કે અન્ય તત્વો ઉમેરવામાં આવે છે (doping). Geની સ્ફટિકરચના હીરાને મળતી આવે છે. તેના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો સારણી 1માં દર્શાવ્યા છે :
સારણી 1 : જર્મેનિયમના ભૌતિક ગુણધર્મો
| ગુણધર્મ | મૂલ્ય |
| પરમાણુભાર | 72.61 |
| પરમાણુ-ક્રમાંક | 32 |
| ઇલેક્ટ્રૉનિક સંરચના | (2,8,18,)4s24p2 |
| ગલનબિંદુ (° સે.) | 945 |
| ઉત્કનબિંદુ (° સે.) | 2850 |
| ગલનની ગુપ્ત ઉષ્મા (કૅલરી / ગ્રા. પરમાણુ) | 8100 |
| બાષ્પીભવન ઉષ્મા (કૅલરી / ગ્રા. પરમાણુ) | 79900 |
| કઠિનતા (મોઝ) | 6 |
| પરાવૈદ્યુત અચળાંક (∈) | 16.3 ± 0.2 |
નિજી (intrinisic) અવરોધ  (270 સે.)
ઓહમ્-સેમી. |
47 |
| વિદ્યુતઋણતા (પાઉલિંગ) | 1.8 – 2.0 |
| આયનીકરણ પોટેન્શિયલ (વોલ્ટ) | 8.09 |
| આયનિક ત્રિજ્યા (Ǻ) | 0.53 (IV) |
| મુખ્ય સંયોજકતા | + 2 અને + 4 |
સામાન્ય તાપમાને જર્મેનિયમ ઉપર હવાની અસર થતી નથી પણ 6000–700° સે.એ તેનું ઉપચયન થઈ ડાયૉક્સાઇડ (GeO2) બને છે. (GeO2)ની 25° સે.એ પાણીમાં દ્રાવ્યતા 0.45 ગ્રા/100 મિલી. છે. હેલોજનો સાથે તે ઝડપથી પ્રક્રિયા કરી ટેટ્રાહેલાઇડ બનાવે છે. સાંદ્ર નાઇટ્રિક અથવા સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ અને એક્વારિજીયામાં તે દ્રાવ્ય છે. પીગળેલા સોડિયમ કે પોટૅશિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડમાં તે દ્રાવ્ય થઈ જર્મેનેટ સંયોજનો બનાવે છે.
ઉપયોગો : ઇલેક્ટ્રૉનિક સાધનો ઉપરાંત જર્મેનિયમ મિશ્રધાતુઓ તેમજ પ્રસ્ફુરક નળીઓમાં વપરાતા સંદીપકો (phosphors) દા.ત., ઝિંક જર્મેનેટ (Zn2GeO4)7 બનાવવામાં વપરાય છે. પારરક્ત કિરણો માટે Ge પારદર્શક હોવાથી આવાં વિકિરણને પારખવા તેમજ માપવા માટેનાં સાધનોની બારીઓ અને ર્દક્કાચમાં તે વપરાય છે. GeO2નો વક્રીભવનાંક વધુ હોવાથી પ્રકાશીય સાધનો(કૅમેરા, માઇક્રોસ્કોપ વગેરે)નાં અભિર્દશ્યક (objective) બનાવવા માટે વપરાય છે. 300° સે.થી ઊંચા તાપમાને GeI2નું વિઘટન થઈ Ge ધાતુ અને GeI4 ઉત્પન્ન થતાં હોવાથી Geનીપાતળી ફિલ્મ મેળવવા માટે આ વિઘટન-પ્રક્રિયાનો આશરો લેવામાં આવે છે. આ માટે GeCl4 ના અપચયનની પ્રક્રિયા,
GeCl4 + 2H2 → Ge + 4 HCl
તેમજ મૉનોજર્મેન(GeH4)ના વિઘટનની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે. જર્મેનિયમનાં ઘણાં કાર્બધાત્વિક (organometallic) સંયોજનો જાણીતાં છે. ટિન અથવા લેડ-સંયોજનો કરતાં તેમની વિષાલુતા (toxicity) ઓછી હોવાથી કાર્બજર્મેનિયમ સંયોજનોની જૈવિક અસર ઉપર અભ્યાસ કેન્દ્રિત થયો છે.
જર્મેનિયમ ધરાવતા માણેક જેવા પદાર્થો ચુંબકીય ગુણધર્મો ધરાવતા હોવાથી શક્તિશાળી માઇક્રોવેવ પ્રયુક્તિઓ માટે ઉપયોગી નીવડે તેમ છે. પારમાણ્વિક ર્દષ્ટિએ સાફ (atomically clean) જર્મેનિયમ સપાટીઓ ઉદ્દીપક તરીકે કામ આપતી હોઈ પૉલિએસ્ટર રેસા બનાવવા માટે જાપાન અને યુરોપમાં વપરાય છે. GeO2 બહુલીકરણ (polymerization) પ્રક્રિયાઓમાં ઉદ્દીપક તરીકે વપરાય છે. જર્મેનિયમયુક્ત સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ સંગ્રાહક કોષનો આંતરિક અવરોધ ઘટાડી તેની ક્ષમતા વધારે છે. ગેલિયમ ધરાવતા જર્મેનિયમ એકલ સ્ફટિકનો અવરોધ તાપમાન ઘટતાં વધતો જતો હોઈ નીચાં તાપમાન (1–10K) માટેનાં સાધનોમાં તે વપરાય છે.
જર્મેનિયમનું વિશ્લેષણ : જર્મેનિયમને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ વડે GeS2ના અવક્ષેપન દ્વારા અથવા પોટૅશિયમ ફેરોસાયનાઇડ વડે (GeO2)Fe(CN)62H2Oના અવક્ષેપન દ્વારા પારખી શકાય છે. ફિનાઇલફ્લોરોન, એલિઝેરિન, હાઇડ્રૉક્સિએઝેબેન્ઝીન વગેરેનો પણ આ માટે ઉપયોગ થઈ શકે છે.
ભારમાપક વિશ્લેષણમાં જર્મેનિયમને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ, ટેનિનનું 5 % દ્રાવણ અને ઓર્થોહાઇડ્રૉક્સિક્વીનોલિન અથવા ડાયબ્રોમોઓર્થોહાઇડ્રૉક્સિક્વીનોલિન વાપરી અવક્ષિપ્ત કરી તેને GeO2માં ફેરવી વજન કરવામાં આવે છે.
જલીય દ્રાવણમાં જર્મેનિયમ મેનીટોલ સાથે પ્રક્રિયા કરી પ્રબળ એકપ્રોટિક ઍસિડ સંકીર્ણ ઉત્પન્ન કરે છે જેનું સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સાથે અનુમાપન થઈ શકે છે. ઉગ્ર વિદ્યુતવિભાજ્ય પદાર્થોની હાજરીમાં જર્મેનિયમ-મેનીટોલ સંકીર્ણ પોટૅશિયમ આયોડાઇડ – પોટૅશિયમ આયોડેટ દ્રાવણમાંથી આયોડિન મુક્ત કરતો હોઈ સોડિયમ થાયૉસલ્ફેટ વડે અનુમાપન થઈ શકે છે.
સ્પેક્ટ્રોફોટોમિતીય પદ્ધતિમાં ફિનાઇલફ્લોરોન પ્રક્રિયક વાપરી જર્મેનિયમનું માઇક્રોગ્રામ જથ્થામાં માપન થઈ શકે છે. આ પદ્ધતિમાં એમોનિયમ મોલિબ્ડેટનો ઉપયોગ પણ થાય છે.
એમોનિયમ ક્લોરાઇડયુક્ત દ્રાવણમાંથી ટપકતા પારાના વીજધ્રુવ ઉપર Ge4+નું Ge ધાતુમાં 1.4Vના અર્ધતરંગ પોટેન્શિયલે અપચયન થાય છે. 1 × 10-4 મોલ/લિટર સાંદ્રતાએ Ge2+નાં 6M HClના દ્રાવણમાંથી થતા અપચયન માટે અર્ધતરંગ પોટેન્શિયલ 0.45–0.50V હોય છે.
જ. દા. તલાટી