تفاوت اصلی بین سیلیکون و ژرمانیوم این است که ژرمانیوم دارای الکترون d است، اما سیلیکون هیچ الکترون d ندارد.
سیلیکون و ژرمانیوم، هر دو در یک گروه (گروه 14) جدول تناوبی قرار دارند. از این رو، آنها چهار الکترون در سطح انرژی بیرونی دارند. علاوه بر این، آنها در دو حالت اکسیداسیون +2 و +4 رخ می دهند. سیلیکون و ژرمانیوم خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مشابهی دارند زیرا هر دو متالوئید هستند. با این حال، تفاوت قابل توجهی بین سیلیکون و ژرمانیوم نیز وجود دارد.
سیلیکون چیست؟
سیلیکون یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی 14 است و در گروه 14 جدول تناوبی، درست زیر کربن قرار دارد.می توانیم آن را با نماد Si نشان دهیم. پیکربندی الکترونی آن 1s2 2s2 2p6 3s23p2 سیلیکون می تواند چهار الکترون را حذف کند و یک کاتیون باردار +4 تشکیل دهد، یا می تواند این الکترون ها را برای تشکیل چهار پیوند کووالانسی به اشتراک بگذارد.
علاوه بر این، می‌توانیم سیلیکون را به عنوان یک متالوئید مشخص کنیم، زیرا دارای خواص فلزی و غیرفلزی است. این یک جامد متالوئیدی سخت و بی اثر است. نقطه ذوب این عنصر شیمیایی 1414 oC و نقطه جوش 3265 oC است. سیلیکون به شکل کریستال بسیار شکننده است. به ندرت به صورت سیلیکون خالص در طبیعت وجود دارد. عمدتاً به صورت اکسید یا سیلیکات ظاهر می شود.
از آنجایی که سیلیکون با یک لایه اکسید بیرونی محافظت می شود، کمتر در معرض واکنش های شیمیایی است. همچنین این عنصر برای اکسیداسیون خود به دمای بالایی نیاز دارد. در مقابل، سیلیکون در دمای اتاق با فلوئور واکنش می دهد. علاوه بر این، سیلیکون با اسیدها واکنش نمی دهد، اما با قلیاهای غلیظ واکنش می دهد.
شکل 01: ظاهر سیلیکون
کاربردهای صنعتی زیادی از سیلیکون وجود دارد. سیلیکون یک نیمه هادی است، بنابراین در رایانه ها و دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود. کاربردهای زیادی از ترکیبات سیلیکونی مانند سیلیس یا سیلیکات در صنایع سرامیک، شیشه و سیمان وجود دارد.
ژرمانیوم چیست؟
دانشمند کلمنس وینکلر در سال 1886 ژرمانیوم را پیدا کرد. ما می توانیم این عنصر را با نماد Ge نشان دهیم و عدد اتمی آن 32 است. این در جدول تناوبی زیر Si است. پیکربندی الکترونی آن 1s2 2s2 2p6 3s23p6 4s2 3d10 4p2 جنرال الکتریک یک متالوئید است که ساختار کریستالی مشابه الماس دارد. سخت، شکننده و دارای رنگ خاکستری مایل به سفید است.نقطه ذوب Ge در حدود 937 oC و نقطه جوش 2830 oC است.
ما می توانیم ژرمانیوم را به طور طبیعی در پوسته زمین پیدا کنیم. در مواد معدنی مانند بریارتیت، ژرمانیت و آرژیرودیت وجود دارد. همچنین دارای پنج ایزوتوپ طبیعی است. با این حال، جنرال الکتریک رایج ترین ایزوتوپ است که 36 درصد فراوانی دارد.
شکل 02: ظاهر ژرمانیوم
علاوه بر این، این عنصر از نظر شیمیایی و فیزیکی شبیه سیلیکون است. ژرمانیوم در هوا و آب پایدار است. همچنین، با اسیدهای رقیق و محلول های قلیایی واکنش نشان نمی دهد. مانند سیلیکون، ما نیز از ژرمانیوم به عنوان یک ماده نیمه رسانا در ترانزیستورها و سایر وسایل الکترونیکی استفاده می کنیم. علاوه بر این، ژرمانیوم معمولاً دارای هر دو حالت اکسیداسیون +4 و +2 است، اما بیشتر در حالت +4 رخ می دهد.وقتی این عنصر را در معرض هوا قرار می دهیم، به آرامی به شکل دی اکسید تبدیل می شود، GeO2
تفاوت بین سیلیکون و ژرمانیوم چیست؟
سیلیکون یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی 14 و نماد شیمیایی Si است در حالی که ژرمانیوم یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی 32 و نماد شیمیایی Ge است. تفاوت اصلی بین سیلیکون و ژرمانیوم این است که ژرمانیوم دارای الکترون d است، اما سیلیکون هیچ الکترون d ندارد. علاوه بر این، پیکربندی الکترون‌های سیلیکون 1s2 2s2 2p6 3s است. 2 3p2 و پیکربندی الکترونی ژرمانیوم 1s2 2s2 2p است 6 3s2 3p6 4s2 3d 10 4p2 بنابراین، به عنوان یک تفاوت معنی دار بین سیلیکون و ژرمانیوم، می توان این تنظیمات را بیان کرد.
علاوه بر این، اتم ژرمانیوم شعاع بزرگتری نسبت به سیلیکون دارد. جدای از آن، یکی دیگر از تفاوت های قابل توجه بین سیلیکون و ژرمانیوم این است که در دماهای خاص، ژرمانیوم دارای الکترون های آزاد بیشتری نسبت به سیلیکون است. بنابراین، رسانایی ژرمانیوم بالاتر است.
خلاصه - سیلیکون در مقابل ژرمانیوم
هم سیلیکون و هم ژرمانیوم به عنوان نیمه هادی مفید هستند. با این حال، تفاوت هایی بین سیلیکون و ژرمانیوم وجود دارد. تفاوت اصلی بین سیلیکون و ژرمانیوم این است که ژرمانیوم دارای d الکترون است، اما سیلیکون هیچ الکترون d ندارد.
