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ELM Élément n° 32 sur 118

Germanium (Ge)

Le germanium est un métalloïde rare dont les propriétés optiques et électroniques le rendent utile dans des technologies très différentes. Il est notamment récupéré comme sous-produit du traitement des minerais de zinc.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité du germanium

Numéro atomique (Z)
32
Symbole
Ge
Masse atomique
72,63 u
Masse molaire
72,63 g/mol
Famille
Métalloïdes
Période · groupe · bloc
4 · 14 · p
Configuration électronique
[Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p²
État à 20 °C
solide
Température de fusion
938,25 °C (1 211,4 K)
Température d’ébullition
2 832,85 °C (3 106 K)
Masse volumique
5,323 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
2,01
Rayon atomique (van der Waals)
211 pm
1re énergie d’ionisation
7,9 eV
Affinité électronique
1,35 eV
États d’oxydation
+4, +2
Découverte
1886, par Clemens Winkler
Nom tiré de
Allemagne
Abondance dans l’eau de mer
5 × 10⁻⁵ mg/L
Numéro CAS
7440-56-4
Germanium : période 4, groupe 14, famille des métalloïdes.
Ge
Électrons par couche : 2 · 8 · 18 · 4

Le germanium est un solide gris argenté et cassant. Son numéro atomique est 32 et sa masse atomique est de 72,63 u. Placé dans le groupe 14, sous le silicium, il partage avec lui certaines propriétés de semi-conducteur : sa conductivité électrique se situe entre celle d’un métal et celle d’un isolant, et peut varier selon les conditions et les impuretés présentes. Il appartient à la famille des métalloïdes, des éléments qui présentent des caractères intermédiaires entre métaux et non-métaux.

Où trouve-t-on le germanium et comment le récupère-t-on ?

Le germanium est dispersé dans la nature plutôt que concentré dans des gisements exploités pour lui seul. Il est présent en faibles quantités dans certains minerais sulfurés, notamment la sphalérite, un minerai de zinc, et peut aussi se retrouver dans les cendres de certains charbons. La Société chimique de France indique qu’il n’existe pas à l’état natif et qu’il est aujourd’hui principalement récupéré lors du traitement de minerais de zinc, souvent comme sous-produit. (new.societechimiquedefrance.fr)

La récupération passe par le traitement de résidus industriels contenant du germanium, puis par des étapes de séparation et de purification. Le United States Geological Survey décrit une filière où ces résidus sont lessivés pour mettre le germanium en solution, puis concentrés et transformés en composés purifiés. La forme obtenue dépend de l’usage visé : le dioxyde de germanium, GeO₂, sert notamment de matière de départ pour certaines applications optiques et comme catalyseur. (pubs.usgs.gov)

Pourquoi le germanium intéresse-t-il l’électronique et l’optique ?

Le germanium est un semi-conducteur : ses propriétés électriques peuvent être modifiées par l’ajout contrôlé d’une petite quantité d’un autre élément, un procédé appelé dopage. Il a servi à fabriquer des transistors et reste employé dans certaines applications électroniques, même si le silicium a pris une place importante dans les composants courants. Le germanium intervient aussi dans des cellules solaires spécialisées, selon le USGS. (usgs.gov)

Ses usages ne se limitent pas à l’électronique. Le germanium et certains de ses composés laissent passer le rayonnement infrarouge, ce qui les rend utiles dans des optiques et des détecteurs destinés à cette gamme de lumière. Des lentilles et des fenêtres en germanium équipent ainsi certains instruments d’imagerie infrarouge. Le dioxyde de germanium est aussi utilisé pour modifier les propriétés du verre des fibres optiques et pour fabriquer des optiques à indice de réfraction élevé.

Que révèle sa place dans le tableau périodique ?

Le germanium se trouve en période 4 et dans le groupe 14, la colonne du carbone, du silicium, de l’étain et du plomb. Sa configuration électronique externe, 4s² 4p², aide à expliquer pourquoi il peut former plusieurs liaisons covalentes et des composés où son état d’oxydation est notamment +4 ou +2. Ces nombres décrivent la charge formelle attribuée à l’atome dans un composé, pas nécessairement une charge réelle isolée.

Sa position sous le silicium aide aussi à situer ses ressemblances chimiques, sans signifier que les deux éléments sont interchangeables. Le germanium est plus rare et ses propriétés optiques particulières comptent autant que son comportement de semi-conducteur dans ses applications.

Qui l’a découvert et d’où vient son nom ?

Le chimiste allemand Clemens Winkler a identifié le germanium en 1886 en analysant l’argyrodite, un minerai argentifère provenant d’une mine près de Freiberg, en Saxe. La découverte a confirmé l’existence d’un élément que Dmitri Mendeleïev avait prédit sous le nom provisoire d’« eka-silicium ». Winkler a choisi « germanium » en référence à l’Allemagne, ou Germania en latin.

Cette histoire relie sa découverte à la classification périodique : ses propriétés mesurées correspondaient à plusieurs caractéristiques attendues pour l’élément manquant. Le germanium illustre ainsi comment le tableau périodique a pu servir non seulement à organiser les éléments connus, mais aussi à orienter la recherche de ceux qui restaient à découvrir.

Isotopes naturels du germanium

IsotopeMasse (u)Abondance naturelleStabilité
⁷⁰Ge69,92424875(90)20,57 %stable
⁷²Ge71,922075826(81)27,45 %stable
⁷³Ge72,923458956(61)7,75 %stable
⁷⁴Ge73,921177761(13)36,5 %stable
⁷⁶Ge75,921402726(19)7,73 %radioactif

46 isotopes du germanium sont connus, dont 4 stables. Données : NIST et AMDC (AIEA), via PubChem.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire du germanium ?

La masse molaire du germanium est de 72,63 g/mol, d’après la masse atomique standard de 72,63 u retenue par l’IUPAC (CIAAW). Une mole d’atomes de germanium pèse donc environ 72,63 grammes.

Quel est le numéro atomique du germanium ?

Le numéro atomique du germanium est 32 : son noyau compte 32 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est Ge.

Quelle est la configuration électronique du germanium ?

La configuration électronique du germanium est [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p², soit 2, 8, 18, 4 électrons répartis de la première à la dernière couche. Le germanium appartient au bloc p du tableau périodique.

Le germanium est-il un métal ?

Le germanium est généralement classé parmi les métalloïdes plutôt que parmi les métaux. Il a un aspect métallique, mais ses propriétés électriques sont celles d’un semi-conducteur. Cette combinaison de caractères intermédiaires explique qu’il soit utile dans certains composants électroniques, tout en ayant des usages importants en optique.

Le germanium joue-t-il un rôle biologique connu ?

Aucun rôle biologique essentiel du germanium n’est établi. Les effets dépendent toutefois du composé et de la forme d’exposition : il ne faut pas conclure qu’un composé est sans danger à partir des propriétés d’un autre. Les composés de germanium étudiés pour certaines applications ne constituent pas, à eux seuls, une preuve d’efficacité ou de sécurité pour un usage médical.

Le germanium est-il utilisé dans les fibres optiques ?

Oui. Des composés du germanium, notamment le dioxyde de germanium, peuvent être incorporés au verre des fibres pour en modifier les propriétés optiques. Le germanium est aussi utilisé dans des optiques infrarouges. Ces applications reposent sur les propriétés des matériaux qui le contiennent, et non sur l’emploi d’un morceau de germanium métallique dans chaque fibre.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.