Ключевое различие между кремнием и германием заключается в том, что германий имеет d электронов, а кремний не имеет d электронов.
Кремний и германий находятся в одной и той же группе (группа 14) периодической таблицы. Следовательно, они имеют четыре электрона на внешнем энергетическом уровне. Более того, они встречаются в двух степенях окисления, +2 и +4. Кремний и германий имеют схожие физические и химические характеристики, поскольку оба являются металлоидами. Однако между кремнием и германием также имеется значительная разница.
Что такое кремний?
Кремний - это химический элемент с атомным номером 14, который находится в 14-й группе периодической таблицы, чуть ниже углерода. Мы можем обозначить его символом Si. Его электронная конфигурация: 1s2 2s2 2p6 3s23p2 Кремний может удалять четыре электрона и образовывать катион с зарядом +4, или он может делиться этими электронами с образованием четырех ковалентных связей.
Более того, мы можем охарактеризовать кремний как металлоид, поскольку он обладает свойствами как металла, так и неметалла. Это твердый и инертный металлоид. Температура плавления этого химического элемента 1414°C, а температура кипения 3265°C. Кремний в кристаллической форме очень хрупок. Он очень редко встречается в природе в виде чистого кремния. В основном он встречается в виде оксида или силиката.
Поскольку кремний защищен внешним оксидным слоем, он менее восприимчив к химическим реакциям. Также этот элемент требует высоких температур для своего окисления. Напротив, кремний реагирует с фтором при комнатной температуре. Кроме того, кремний не реагирует с кислотами, но реагирует с концентрированными щелочами.
Рисунок 01: Внешний вид кремния
Существует множество промышленных применений кремния. Кремний является полупроводником, поэтому его используют в компьютерах и электронных устройствах. Соединения кремния, такие как диоксид кремния или силикаты, широко используются в керамической, стекольной и цементной промышленности.
Что такое германий?
Ученый Клеменс Винклер обнаружил германий в 1886 году. Мы можем обозначить этот элемент символом Ge, а его атомный номер равен 32. В периодической таблице он находится ниже Si. Его электронная конфигурация: 1s2 2s2 2p6 3s23p6 4s2 3d10 4p2 Ge представляет собой металлоид, имеющий кристаллическую структуру, подобную кристаллической структуре алмаза. Он твердый, ломкий, имеет серо-белый цвет. Температура плавления Ge составляет около 937°C, а температура кипения - 2830°C.
Мы можем найти германий естественным образом в земной коре. Он присутствует в таких минералах, как бриартит, германит и аргиродит. Кроме того, он также имеет пять встречающихся в природе изотопов. Тем не менее, Ge является наиболее распространенным изотопом, содержание которого составляет 36%.
Рисунок 02: Внешний вид германия
Кроме того, этот элемент химически и физически похож на кремний. Германий стабилен на воздухе и в воде. Также он не реагирует с разбавленными кислотами и растворами щелочей. Как и кремний, мы также используем германий в качестве полупроводникового материала в транзисторах и других электронных устройствах. Более того, германий обычно имеет степень окисления +4 и +2, но чаще всего встречается в степени +4. Когда мы подвергаем этот элемент воздействию воздуха, он медленно превращается в форму диоксида GeO2
В чем разница между кремнием и германием?
Кремний - это химический элемент с атомным номером 14 и химическим символом Si, а германий - это химический элемент с атомным номером 32 и химическим символом Ge. Ключевое различие между кремнием и германием заключается в том, что у германия есть d-электроны, а у кремния нет d-электронов. Кроме того, электронная конфигурация кремния имеет вид 1s2 2s2 2p6 3s 2 3p2 и электронная конфигурация германия 1s2 2s2 2p 6 3s2 3p6 4s2 3d 10 4p2 Поэтому в качестве существенного отличия кремния от германия можно сказать эти конфигурации.
Кроме того, атом германия имеет больший радиус, чем кремний. Кроме того, еще одно заметное различие между кремнием и германием заключается в том, что при определенных температурах германий имеет больше свободных электронов, чем кремний. Таким образом, проводимость германия выше.
Резюме – Кремний против германия
И кремний, и германий используются в качестве полупроводников. Однако между кремнием и германием есть различия. Ключевое различие между кремнием и германием заключается в том, что германий имеет d-электроны, а кремний не имеет d-электронов.
