ความแตกต่างระหว่างซิลิกอนและเจอร์เมเนียม

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างซิลิกอนและเจอร์เมเนียมคือเจอร์เมเนียมมีอิเล็กตรอน d แต่ซิลิคอนไม่มีอิเล็กตรอน d

ซิลิกอนและเจอร์เมเนียมอยู่ในกลุ่มเดียวกัน (กลุ่มที่ 14) ของตารางธาตุ ดังนั้นพวกมันจึงมีอิเล็กตรอนสี่ตัวในระดับพลังงานภายนอก ยิ่งไปกว่านั้น ยังเกิดขึ้นในสองสถานะออกซิเดชัน คือ +2 และ +4 ซิลิคอนและเจอร์เมเนียมมีลักษณะทางกายภาพและทางเคมีที่คล้ายคลึงกันเนื่องจากทั้งสองเป็นโลหะ อย่างไรก็ตาม ซิลิกอนและเจอร์เมเนียมก็มีความแตกต่างกันมากเช่นกัน

ซิลิคอนคืออะไร

ซิลิกอนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 14 และอยู่ในกลุ่มที่ 14 ของตารางธาตุ ต่ำกว่าคาร์บอนเราสามารถแสดงด้วยสัญลักษณ์ศรี อิเล็กตรอนของมันคือ 1s² 2s² 2p⁶ 3s^23p2 ^{ซิลิคอนสามารถกำจัดอิเล็กตรอนสี่ตัวและสร้างประจุบวก +4 หรือมันสามารถแบ่งอิเล็กตรอนเหล่านี้เพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์สี่ตัว}

นอกจากนี้ เราสามารถจำแนกลักษณะซิลิกอนเป็นเมทัลลอยด์ได้ เพราะมันมีทั้งคุณสมบัติของโลหะและอโลหะ เป็นของแข็งเมทัลลอยด์ที่แข็งและเฉื่อย จุดหลอมเหลวขององค์ประกอบทางเคมีนี้คือ 1414 ^oC และจุดเดือดคือ 3265 ^{oC ซิลิคอนในรูปคริสตัลเปราะมาก มันมีอยู่น้อยมากในธรรมชาติของซิลิกอนบริสุทธิ์ ส่วนใหญ่จะเกิดเป็นออกไซด์หรือซิลิเกต}

เนื่องจากซิลิกอนได้รับการปกป้องด้วยชั้นออกไซด์ภายนอก จึงไม่ไวต่อปฏิกิริยาเคมี นอกจากนี้ องค์ประกอบนี้ต้องการอุณหภูมิสูงสำหรับการเกิดออกซิเดชัน ในทางตรงกันข้าม ซิลิกอนทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนที่อุณหภูมิห้อง นอกจากนี้ ซิลิคอนไม่ทำปฏิกิริยากับกรดแต่ทำปฏิกิริยากับด่างเข้มข้น

รูปที่ 01: การปรากฏตัวของซิลิคอน

มีการใช้ซิลิคอนในอุตสาหกรรมมากมาย ซิลิคอนเป็นสารกึ่งตัวนำจึงใช้ในคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สารประกอบซิลิกอนมีประโยชน์หลายอย่าง เช่น ซิลิกาหรือซิลิเกตในอุตสาหกรรมเซรามิก แก้ว และซีเมนต์

เจอร์เมเนียมคืออะไร

นักวิทยาศาสตร์ Clemens Winkler พบเจอร์เมเนียมในปี 1886 เราสามารถแสดงองค์ประกอบนี้ด้วยสัญลักษณ์ Ge และเลขอะตอมของมันคือ 32 อยู่ในตารางธาตุ ด้านล่าง Si อิเล็กตรอนของมันคือ 1s² 2s² 2p⁶ 3s^23p6 ^4s2 ^3d10 ^4p2 ^{Ge เป็นโลหะที่มีโครงสร้างผลึกคล้ายกับเพชร มีลักษณะแข็ง เปราะ และมีสีขาวอมเทาจุดหลอมเหลวของ Ge อยู่ที่ประมาณ 937} o^{C และจุดเดือดคือ 2830} o^C.

เราสามารถพบเจอร์เมเนียมตามธรรมชาติในเปลือกโลก มีอยู่ในแร่ธาตุเช่น briartite, germanite และ argyrodite นอกจากนี้ยังมีไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติห้าชนิดอีกด้วย อย่างไรก็ตาม Ge เป็นไอโซโทปที่พบได้บ่อยที่สุด ซึ่งมีความอุดมสมบูรณ์ 36%

รูปที่ 02: ลักษณะของเจอร์เมเนียม

นอกจากนี้ องค์ประกอบนี้มีลักษณะทางเคมีและทางกายภาพคล้ายกับซิลิกอน เจอร์เมเนียมมีความเสถียรในอากาศและน้ำ นอกจากนี้ยังไม่ทำปฏิกิริยากับกรดเจือจางและสารละลายด่าง เช่นเดียวกับซิลิคอน เราใช้เจอร์เมเนียมเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในทรานซิสเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ นอกจากนี้ เจอร์เมเนียมมักจะมีสถานะออกซิเดชันทั้ง +4 และ +2 แต่ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในสถานะ +4เมื่อเราปล่อยธาตุนี้สู่อากาศ มันจะค่อยๆ แปลงเป็นรูปแบบไดออกไซด์ GeO₂

ซิลิกอนและเจอร์เมเนียมต่างกันอย่างไร

ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 14 และสัญลักษณ์ทางเคมี Si ในขณะที่เจอร์เมเนียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 32 และสัญลักษณ์ทางเคมีคือ Ge ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างซิลิกอนและเจอร์เมเนียมคือเจอร์เมเนียมมีอิเล็กตรอน d แต่ซิลิคอนไม่มีอิเล็กตรอน d นอกจากนี้ การกำหนดค่าอิเล็กตรอนของซิลิกอนคือ 1s² 2s² 2p⁶ 3s ² 3p² และโครงอิเล็กตรอนของเจอร์เมเนียมคือ 1s² 2s² 2p ⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d 10 ^4p2 ^{ดังนั้น จากความแตกต่างที่สำคัญระหว่างซิลิกอนและเจอร์เมเนียม เราสามารถพูดได้ว่าการกำหนดค่าเหล่านี้}

ยิ่งไปกว่านั้น อะตอมเจอร์เมเนียมยังมีรัศมีที่ใหญ่กว่าซิลิคอน นอกจากนั้น ความแตกต่างที่น่าสังเกตอีกประการระหว่างซิลิกอนและเจอร์เมเนียมก็คือ ในบางอุณหภูมิ เจอร์เมเนียมมีอิเล็กตรอนอิสระมากกว่าซิลิกอน ดังนั้นการนำของเจอร์เมเนียมจึงสูงขึ้น

สรุป – ซิลิคอนกับเจอร์เมเนียม

ทั้งซิลิกอนและเจอร์เมเนียมมีประโยชน์ในฐานะเซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตาม ซิลิกอนและเจอร์เมเนียมมีความแตกต่างกัน ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างซิลิกอนและเจอร์เมเนียมคือเจอร์เมเนียมมีอิเล็กตรอน d แต่ซิลิคอนไม่มีอิเล็กตรอน d