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ゲルマニウムとはどのような元素?半導体部品の原料となる物質を現役理系学生ライターが5分で徹底わかりやすく解説!

よぉ、桜木建二だ。今回は「ゲルマニウム」という元素について解説していくぞ。

ゲルマニウムは半導体としての性質をもつ珍しい元素だ。半導体ということもあり、元素群におけるゲルマニウムの分類は非常に曖昧だぞ。しかし、そのような理由から工業的な利用価値は極めて高い。この記事では、ゲルマニウムの物理学的および化学的な性質だけでなく、それがどのような技術に応用されているのかという点も解説していく。ぜひ、この機会にゲルマニウムについての理解を深めてくれ。

化学に詳しいライター通りすがりのペンギン船長と一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

ライター/通りすがりのペンギン船長

現役理系大学生。環境工学、エネルギー工学を専攻している。これらの学問への興味は人一倍強い。資源材料学、環境化学工学、バイオマスエネルギーなども勉強中。

ゲルマニウムについて学ぼう!

image by iStockphoto

皆さんはゲルマニウムという元素のことをご存じでしょうか?理科の授業でゲルマニウムについて取り上げられないこともあり、この元素の知名度はあまり高くないはずです。しかしながら、ゲルマニウムは私たちの生活を支える重要な物資であり、決して価値のない化学物質ではありません。

今回の記事では、化学や物理学の視点に工学の知識も加えて、ゲルマニウムがどのような元素であるのかを解明していきますね。知っておいて損はない情報をまとめたので、ぜひ最後まで記事を読んでみてくださいね。それでは早速説明をはじめます。

ゲルマニウムとは?

ゲルマニウムとは?

image by Study-Z編集部

ゲルマニウムは元素番号が32典型元素です。ゲルマニウムは元素記号でGeと表記され、半金属に分類されます。また、同族元素のケイ素(シリコン)と同じ半導体でもありますよ。以上のことを知っただけで、ゲルマニウムがいかに特殊な物質であるかが理解できますよね。

また、単体のゲルマニウムは共有結合結晶を構成しており、その構造はダイヤモンドと同じ四面体構造になります。このことから、ゲルマニウムは比較的安定した物質であることがわかりますよ。

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ゲルマニウムは、様々な分類において中間的な性質を示す。実はこの特徴が多くの科学技術を実現するために利用されているぞ。

ゲルマニウムの発見

ゲルマニウムの存在は、元素周期表という概念を作ったメンデレーエフによって予想されていました。その約15年後に、ヴィンクラーという学者がドイツのフライベルグにある鉱山で、アージロード鉱を発見したのです。

この鉱石にゲルマニムが含まれていました。この発見により、メンデレーエフとヴィンクラーの両者の功績がたたえられたのですね。そして、ヴィンクラーの出身国であるドイツの古代ローマ時代の名称に由来して、ゲルマニムという名前がつけられました

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古代ローマ時代、ドイツがある場所はゲルマニアと呼ばれていたぞ。

ゲルマニウムの毒性

ゲルマニウムの化合物であるプロパゲルマニウムはB型肝炎の治療薬として認められています。このように聞くと、ゲルマニウムは安全な物質であるように思われますよね。しかしながら、ゲルマニウムとその化合物による健康被害も確認されており、必ずしも安全な物質とは言えないのです

例えば、プロパゲルマニウムの副作用として、消化器の障害脱毛などが報告されています。また、ゲルマニウム系の化合物による死亡事例も確認されていますよ。このような事情から、日本の厚生労働省はゲルマニウムの使用に関する注意喚起を度々行っています。

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毒性の高い二酸化ゲルマニウムを誤って医薬品として販売した事故も過去にあったようだ。

ゲルマニウムの分布

ゲルマニウムに単体は自然界にはほとんど存在せず、化合物として鉱物中に含まれています。ゲルマニウムを含む鉱石の中で最も有名なものは閃亜鉛鉱です。また、ゲルマナイト・硫銀ゲルマニウム鉱などにもゲルマニウムが含まれています。

現在、ゲルマニウムの主要産出国は中華人民共和国であり、その生産量は全世界の生産量の6割以上を占めていますよ。ちなみに、2000年代初頭のゲルマニウム産出国トップはアメリカ合衆国でした。

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ゲルマニウムは埋蔵量が少なく、分布に偏りがあることから、レアメタルに分類されるぞ。

\次のページで「ゲルマニウムの応用例」を解説!/

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