鍺(zang)、錫(xi)和(he)鉛(qian)在元素(su)周期表(biao)中(zhong)是同屬一(yi)族,后兩者(zhe)早被(bei)古(gu)代人們發現并利用,而鍺(zang)長時期以來沒有被(bei)工業規(gui)模的開采。這并不是由(you)于鍺(zang)在地殼中(zhong)的含量少,而是因為它(ta)是地殼中(zhong)最分散(san)的元素(su)之一(yi),含鍺(zang)的礦石是很少的。
門捷列夫于(yu)1871年預言其(qi)存在,十四年后德國化學家文克勒于(yu)1885年在分(fen)析硫銀鍺(zang)(zang)礦時(shi)發(fa)現(xian)了(le)鍺(zang)(zang),后由硫化鍺(zang)(zang)與(yu)氫(qing)共熱,制出了(le)鍺(zang)(zang)。門捷列夫把它命名為類硅。1886年,德國弗萊貝格(Freiberg)礦業學院(21世紀的TU Bergakademie Freiberg)分(fen)析化學教(jiao)授文克勒在分(fen)析夫賴堡附(fu)近發(fa)現(xian)的一種(zhong)新的礦石(shi)——argyrodite(輝(hui)銀鍺(zang)(zang)礦4Ag2S·GeS2)的時(shi)候,發(fa)現(xian)有一未知(zhi)的新元(yuan)素并通(tong)過實驗驗證了(le)自(zi)己(ji)的推斷,鍺(zang)(zang)元(yuan)素終于(yu)被(bei)發(fa)現(xian)。
從德(de)國(guo)(guo)的(de)拉(la)丁(ding)名(ming)germania命名(ming)新(xin)元素為germanium(鍺(zang)),以紀(ji)念發現鍺(zang)的(de)文克勒的(de)祖國(guo)(guo),元素符號(hao)定為Ge。鍺(zang)繼(ji)鎵(jia)和鈧(kang)后被發現,鞏(gong)固了(le)化(hua)學元素周期系。
鍺在(zai)自然(ran)界(jie)分布很散(san)(san)很廣。銅(tong)礦、鐵礦、硫化礦以至(zhi)巖石(shi),泥土和泉水中都(dou)含(han)(han)有微量的鍺。鍺在(zai)地殼中的含(han)(han)量為一百萬(wan)分之七,比(bi)之于(yu)氧、硅等(deng)常(chang)見元素(su)當(dang)然(ran)是少,但(dan)是,卻(que)比(bi)砷、鈾、汞、碘、銀(yin)、金等(deng)元素(su)都(dou)多。然(ran)而,鍺卻(que)非常(chang)分散(san)(san),幾乎沒有比(bi)較集中的鍺礦,因此,被人們稱為“稀散(san)(san)金屬(shu)”。已發現的鍺礦有硫銀(yin)鍺礦(含(han)(han)鍺5~7%)、鍺石(shi)(含(han)(han)鍺10%),硫銅(tong)鐵鍺礦(含(han)(han)鍺7%)。鍺礦石(shi)的鍺含(han)(han)量量有200ppm和393ppm兩種,顏色(se)為青灰色(se)、紅花色(se)兩種。
鍺石塊規格
一般為1-3cm,2-4cm,3-5cm
鍺石顆粒
6-10目(mu),10-20目(mu),20-40目(mu),40-80目(mu)
鍺石粉規格
100目,200目,325目,400目,600目,1250目
鍺石板材規格
10*10cm,15*15cm,20*20cm,30*30cm
鍺(zang)還(huan)常夾雜在許多鉛礦(kuang)、銅礦(kuang)、鐵礦(kuang)、銀(yin)礦(kuang)中,就連普通的(de)(de)煤中,一(yi)般也(ye)含有十(shi)萬分(fen)之(zhi)一(yi)左右的(de)(de)鍺(zang),也(ye)就是(shi)說(shuo),一(yi)噸煤中平均就含有10克左右的(de)(de)鍺(zang)。在普通的(de)(de)泥(ni)土、巖石、甚至(zhi)泉水(shui)中,也(ye)含有微(wei)量鍺(zang)。
基本信息
鍺粉末(mo)狀呈暗藍色(se),結晶(jing)狀,為(wei)銀白色(se)脆金(jin)屬。化合價+2和+4。第一電離能7.899eV,是一種稀有金(jin)屬,重(zhong)要的半導體材料,不溶于水。
據(ju)X射線研究證明(ming),鍺(zang)晶(jing)體(ti)里的原子排列與(yu)金剛石差(cha)不(bu)多,結構決定性能,所以(yi)鍺(zang)與(yu)金剛石一樣硬而且(qie)脆(cui)。
導電性
鍺,就其導(dao)電(dian)(dian)的(de)本領而言,優于一般(ban)非金(jin)屬(shu)(shu),劣(lie)于一般(ban)金(jin)屬(shu)(shu),這在物理學上稱為“半導(dao)體(ti)”,對固(gu)體(ti)物理和固(gu)體(ti)電(dian)(dian)子學的(de)發展有(you)重要(yao)作用。鍺有(you)著良好的(de)半導(dao)體(ti)性質,如(ru)電(dian)(dian)子遷移率(lv)、空穴遷移率(lv)等(deng)等(deng)。鍺的(de)發展仍具有(you)很大(da)的(de)潛力。
鍺(zang)(zang)(zang)化(hua)學(xue)性質穩定(ding),常溫下(xia)不與(yu)空氣(qi)或(huo)水蒸汽作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong),但(dan)在600~700℃時,很(hen)快(kuai)生成二氧化(hua)鍺(zang)(zang)(zang)。與(yu)鹽酸(suan)、稀硫(liu)(liu)酸(suan)不起(qi)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。濃硫(liu)(liu)酸(suan)在加熱時,鍺(zang)(zang)(zang)會緩慢溶(rong)解(jie)。在硝酸(suan)、王水中,鍺(zang)(zang)(zang)易溶(rong)解(jie)。堿(jian)溶(rong)液與(yu)鍺(zang)(zang)(zang)的作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)很(hen)弱,但(dan)熔融的堿(jian)在空氣(qi)中,能使鍺(zang)(zang)(zang)迅(xun)速溶(rong)解(jie)。鍺(zang)(zang)(zang)與(yu)碳不起(qi)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong),所以在石墨(mo)坩堝中熔化(hua),不會被碳所污染(ran)。
鍺(zang)(zang)(zang)(zang)在元素(su)周期(qi)表上(shang)(shang)的(de)(de)位置正(zheng)好(hao)夾在金(jin)屬(shu)與非金(jin)屬(shu)之間,因此具有許(xu)多(duo)類似(si)于(yu)非金(jin)屬(shu)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)質,這在化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)上(shang)(shang)稱為“亞金(jin)屬(shu)”,電(dian)子排布為[Ar]3d104s24p2。但它(ta)的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)質類似(si)于(yu)臨近族的(de)(de)元素(su),尤其(qi)是(shi)(shi)砷和(he)銻。化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)上(shang)(shang)或(huo)毒物(wu)學(xue)上(shang)(shang)重要的(de)(de)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)很少。鍺(zang)(zang)(zang)(zang)的(de)(de)二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu),一(yi)(yi)種(zhong)微溶于(yu)水(shui)的(de)(de)白色粉末,形(xing)成(cheng)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)酸(suan)(suan),這類似(si)于(yu)硅酸(suan)(suan)。四氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)是(shi)(shi)一(yi)(yi)種(zhong)不穩定(ding)(ding)的(de)(de)液體(ti),四氟化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)是(shi)(shi)一(yi)(yi)種(zhong)氣體(ti),它(ta)們(men)很容易在水(shui)中水(shui)解。氫化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(鍺(zang)(zang)(zang)(zang)烷(wan)(wan))是(shi)(shi)一(yi)(yi)種(zhong)相對穩定(ding)(ding)的(de)(de)氣體(ti)。有機鍺(zang)(zang)(zang)(zang)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu),烷(wan)(wan)基(ji)可以替(ti)換個多(duo)個Ge原子,和(he)錫(xi)、汞(gong)、砷等類似(si),但毒性(xing)(xing)(xing)小的(de)(de)多(duo)。鍺(zang)(zang)(zang)(zang)元素(su)及其(qi)二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)毒性(xing)(xing)(xing)不強,四鹵化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)是(shi)(shi)刺激性(xing)(xing)(xing)的(de)(de),氫化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)毒性(xing)(xing)(xing)最強。鍺(zang)(zang)(zang)(zang)不溶于(yu)稀(xi)酸(suan)(suan)及堿,但溶于(yu)濃硫酸(suan)(suan)。
鍺在室溫(wen)下是穩定的(de),但也會(hui)生成(cheng)GeO單層膜(mo),時間長(chang)了會(hui)逐漸變(bian)成(cheng)GeO2單層膜(mo)。而當鍺的(de)表面吸附(fu)了水蒸(zheng)氣(qi)便破(po)壞了氧(yang)化(hua)膜(mo)的(de)鈍化(hua)性質,而生成(cheng)厚(hou)的(de)氧(yang)化(hua)物(wu)。
鍺(zang)(zang)在(zai)較(jiao)(jiao)高溫(wen)度(du)下(xia)便氧(yang)(yang)化(hua),且伴(ban)隨有(you)失重(zhong)的(de)現(xian)象,原因(yin)(yin)是生(sheng)成(cheng)了(le)GeO,因(yin)(yin)其有(you)較(jiao)(jiao)強(qiang)的(de)揮發(fa)性(xing)。研究(jiu)者(zhe)研究(jiu)了(le)鍺(zang)(zang)表面(mian)氧(yang)(yang)化(hua)的(de)過程,先(xian)在(zai)600℃時用CO還原鍺(zang)(zang),以排除鍺(zang)(zang)表面(mian)的(de)結合氧(yang)(yang)或吸附氧(yang)(yang)。再(zai)在(zai)25~400℃,10kPa的(de)氧(yang)(yang)壓下(xia)氧(yang)(yang)化(hua)鍺(zang)(zang),僅1min即形成(cheng)了(le)第一氧(yang)(yang)化(hua)層(ceng)。當溫(wen)度(du)超(chao)過250℃很快(kuai)形成(cheng)第二(er)氧(yang)(yang)化(hua)層(ceng)。再(zai)升(sheng)高溫(wen)度(du),氧(yang)(yang)化(hua)速度(du)顯著變慢(man)。在(zai)400℃氧(yang)(yang)化(hua)3h,形成(cheng)厚度(du)為1.75nm的(de)GeO2膜。
鍺(zang)在(zai)不(bu)同溶(rong)(rong)(rong)劑中的(de)(de)腐蝕溶(rong)(rong)(rong)解行為不(bu)同。n型鍺(zang)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解電位比p型略正,所(suo)以在(zai)相同溶(rong)(rong)(rong)液中前者的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解速度(du)較快(kuai)。鍺(zang)易溶(rong)(rong)(rong)于加(jia)氧(yang)化劑的(de)(de)熱酸(suan)、熱堿和(he)H2O2中。難溶(rong)(rong)(rong)于稀硫酸(suan)、鹽酸(suan)和(he)冷堿液。鍺(zang)在(zai)100℃的(de)(de)水中是不(bu)溶(rong)(rong)(rong)的(de)(de),而在(zai)室(shi)溫下(xia)飽和(he)氧(yang)的(de)(de)水中,溶(rong)(rong)(rong)解速度(du)接近1μg/(cm·h)。
H2O2對(dui)鍺的(de)溶(rong)解(jie)
室溫下3%的(de)H2O2能緩慢地溶解(jie)塊狀(zhuang)的(de)鍺,升溫到90~100℃時溶解(jie)速度加快。n型(xing)鍺在100℃的(de)H2O2中的(de)溶解(jie)速度受H2O2濃度的(de)影響。
(1)鍺(zang)被氧化(hua)為GeO,在表面形成單層GeO:Ge+H?O?══GeO
(2)進一步氧(yang)化(hua)為GeO2:GeO+H2O2=GeO2+H2O
(3)GeO2+H2O=H2GeO3
當溶(rong)液中有堿存在時,鍺(zang)(zang)酸(suan)與堿作用生(sheng)成鍺(zang)(zang)酸(suan)鈉,而(er)加速鍺(zang)(zang)的溶(rong)解。H2GeO3+NaOH=Na2GeO3+2H2O
鍺在硫酸中的溶解(jie)
90℃時濃(nong)硫酸與塊狀鍺(zang)有微量反應(ying),歷時一周鍺(zang)的損失量為1%。
鍺(zang)在硝(xiao)酸中的溶解
濃(nong)(nong)硝酸(suan)(suan)能腐蝕(shi)塊狀鍺的(de)表面。鍺在(zai)硝酸(suan)(suan)中的(de)溶解速(su)度(du)受(shou)硝酸(suan)(suan)的(de)濃(nong)(nong)度(du)、攪(jiao)拌速(su)度(du)、溫度(du)等因素的(de)影響。
鍺與堿液的作用
氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鈉(na)和氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鉀水溶液與鍺的作(zuo)用很慢,但是熔(rong)融的氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鈉(na)、氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鉀、Na2CO3、Na2O2、NaB4O7能迅速(su)地溶解各種形態的鍺,生成堿(jian)金屬(shu)的鍺酸(suan)鹽。
鍺在某些鹽(yan)溶液中的溶解
鍺可溶于某些電解(jie)質溶液,如硫酸(suan)鈉、鉀的氯化物、硝酸(suan)鹽(yan)、氯化銫、氯化鑭等。
與其他物質的作用
加熱時(shi)粉狀的鍺(zang)在氯和(he)溴中能(neng)燃燒(shao),生(sheng)產四鹵化(hua)鍺(zang),加熱時(shi)干(gan)燥的HCl氣體能(neng)腐蝕鍺(zang)。
鍺(zang)最常出(chu)現的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)是(shi)+4,但是(shi)已(yi)知它(ta)在(zai)不少(shao)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)中(zhong)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)為(wei)+2。其(qi)(qi)他的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)則很罕見(jian),例如化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)Ge2Cl6中(zhong)為(wei)+3,在(zai)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)層表(biao)面(mian)測到的(de)+3與+1氧化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)。多種含鍺(zang)的(de)陰性(xing)簇離子(zi)(津特耳離子(zi))已(yi)經被制備(bei)出(chu)來(lai),當中(zhong)包括Ge4、Ge9、Ge9及[(Ge9)2],其(qi)(qi)中(zhong)一種方法(fa)是(shi)在(zai)乙(yi)二胺或穴醚的(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)下,從(cong)置于液(ye)態(tai)(tai)氨的(de)鍺(zang)與堿(jian)金屬合金中(zhong)進(jin)行(xing)提取(qu),這些(xie)離子(zi)中(zhong)鍺(zang)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)并非整數(shu)——這點跟(gen)臭氧根離子(zi)中(zhong)的(de)氧一樣。在(zai)250℃時,鍺(zang)會緩慢(man)地氧化(hua)(hua)(hua)(hua)成GeO2。
鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)共有兩種氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物:二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)和一(yi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)。焙燒二硫化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(GeS2)后可得二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang),二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)是(shi)一(yi)種白(bai)色的(de)(de)粉末,微(wei)(wei)溶(rong)(rong)于水,但與堿反應(ying)并生(sheng)(sheng)成(cheng)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)酸(suan)鹽。當二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)與鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)金屬發生(sheng)(sheng)高溫(wen)(wen)反應(ying)時,會生(sheng)(sheng)成(cheng)一(yi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang),熔(rong)點(dian)1115℃,密(mi)度4.25g/cm3,微(wei)(wei)溶(rong)(rong)于水。二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)GeO2,具有金剛石型(xing)(xing)的(de)(de)四(si)方晶型(xing)(xing)和介穩的(de)(de)α–石英型(xing)(xing)的(de)(de)六方晶型(xing)(xing),熔(rong)點(dian)1086℃,密(mi)度6.24g/cm3,不溶(rong)(rong)于水,二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)在常溫(wen)(wen)或(huo)在加(jia)熱條件下(xia)都比較穩定,難溶(rong)(rong)于酸(suan),易溶(rong)(rong)于強堿溶(rong)(rong)液,生(sheng)(sheng)成(cheng)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(IV)酸(suan)鹽,它主要(yao)用于制造(zao)高折射率的(de)(de)光學玻璃,也是(shi)制備金屬鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)的(de)(de)原料。
GeS2+2O2 = GeO2+SO2
GeO2+Ge = 2GeO
GeO2+2NaOH = Na2GeO3+H2O
一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)鍺(zang)GeO,黑(hei)色針狀晶體,700℃分解,不溶(rong)于水,易溶(rong)于酸和濃強堿(jian)溶(rong)液;在空(kong)氣中加熱(re)易轉化(hua)(hua)成二氧(yang)化(hua)(hua)鍺(zang),隔絕(jue)空(kong)氣加熱(re)易發生歧(qi)化(hua)(hua)反應。在加熱(re)條件下,用氫氣或一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳還(huan)原二氧(yang)化(hua)(hua)鍺(zang)可制備一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)鍺(zang)。
GeO2+H2 = GeO+H2O
鍺(zang)(zang)還能與氧(yang)族(zu)元素生(sheng)成(cheng)(cheng)二元化(hua)(hua)合物(wu)(wu),例如二硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)、二硒化(hua)(hua)物(wu)(wu)(GeSe2)、一(yi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(GeS)、一(yi)硒化(hua)(hua)物(wu)(wu)(GeSe)及(ji)碲化(hua)(hua)物(wu)(wu)(GeTe)。把(ba)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)氣體通過含(han)Ge(IV)的濃酸(suan)溶液(ye)時,會生(sheng)成(cheng)(cheng)白色沉淀物(wu)(wu),即二硫(liu)(liu)化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)。二硫(liu)(liu)化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)能很好地溶于(yu)水、苛性鈉溶液(ye)及(ji)堿(jian)金(jin)(jin)屬硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)溶液(ye)中。但是,它不(bu)溶于(yu)帶酸(suan)性的水中,溫(wen)克勒就是因為這項性質(zhi)才發現(xian)了鍺(zang)(zang)。把(ba)二硫(liu)(liu)化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)置于(yu)氫(qing)氣流中加熱(re),會生(sheng)成(cheng)(cheng)一(yi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(GeS),它升華后會形成(cheng)(cheng)一(yi)圈色暗但具(ju)金(jin)(jin)屬光(guang)澤(ze)的薄(bo)層,它可溶于(yu)苛性鈉溶液(ye)中。把(ba)一(yi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)、堿(jian)金(jin)(jin)屬碳酸(suan)鹽(yan)與硫(liu)(liu)一(yi)起加熱(re)后,會生(sheng)成(cheng)(cheng)一(yi)種鍺(zang)(zang)鹽(yan)化(hua)(hua)合物(wu)(wu),叫硫(liu)(liu)代鍺(zang)(zang)酸(suan)鹽(yan)。
Na4GeO4+4H2SO4→Ge(SO4)2+2Na2SO4+4H2O
Ge(SO4)2+2H2S→GeS2+2H2SO4
鍺(zang)共(gong)有四(si)種已知的四(si)鹵化物。在(zai)正(zheng)常狀況下(xia)四(si)碘化鍺(zang)(GeI4)為(wei)(wei)固(gu)體(ti),四(si)氟(fu)化鍺(zang)(GeF4)為(wei)(wei)氣(qi)體(ti),其余兩種為(wei)(wei)揮(hui)發(fa)(fa)性液體(ti)。把鍺(zang)與氯(lv)氣(qi)一(yi)塊(kuai)加熱,會得到一(yi)種沸點(dian)(dian)為(wei)(wei)83.1℃的無(wu)色發(fa)(fa)煙液體(ti),即四(si)氯(lv)化鍺(zang)(GeCl4):無(wu)色液體(ti),在(zai)濕空氣(qi)中因(yin)水解(jie)而(er)產生煙霧,易揮(hui)發(fa)(fa),其熔(rong)點(dian)(dian)為(wei)(wei)-51.50℃,沸點(dian)(dian)為(wei)(wei)86.55℃,密度為(wei)(wei)1.88g/cm3,溶于(yu)乙(yi)醇和乙(yi)醚,遇水發(fa)(fa)生水解(jie)。
GeCl4+4H2O→Ge(OH)4+4HCl
鍺(zang)的所有四(si)(si)鹵(lu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)都能很容易(yi)地被(bei)水(shui)解,生成(cheng)含水(shui)二(er)氧化(hua)鍺(zang)。四(si)(si)氯化(hua)鍺(zang)用于制備有機鍺(zang)化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)。跟四(si)(si)鹵(lu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)相反的是,全部四(si)(si)種已知(zhi)(zhi)的二(er)鹵(lu)化(hua)物(wu)(wu)(wu),皆為聚合(he)固體。另外(wai)已知(zhi)(zhi)的鹵(lu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)還包括Ge2Cl6及GenCl2n+2。還有一種奇特的化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)Ge6Cl16,里(li)面含有新戊烷結構(gou)的Ge5Cl12。
溫克勒于1887年合(he)成出(chu)第一(yi)種有(you)機(ji)鍺(zang)(zang)(zang)化合(he)物(organogermanium compound),四(si)(si)氯化鍺(zang)(zang)(zang)與二(er)乙(yi)基鋅(xin)反應(ying)生成四(si)(si)乙(yi)基鍺(zang)(zang)(zang)(Ge(C2H5)4)。R4Ge型(xing)(其中(zhong)R為(wei)烴基)的(de)(de)有(you)機(ji)鍺(zang)(zang)(zang)烷(wan)(wan),如四(si)(si)甲(jia)基鍺(zang)(zang)(zang)(Ge(CH3)4)及四(si)(si)乙(yi)基鍺(zang)(zang)(zang),是由最便宜的(de)(de)鍺(zang)(zang)(zang)前(qian)驅物四(si)(si)氯化鍺(zang)(zang)(zang)及甲(jia)基親核劑反應(ying)而成。有(you)機(ji)鍺(zang)(zang)(zang)氫(qing)化物,如異丁基鍺(zang)(zang)(zang)烷(wan)(wan)((CH3)2CHCH2GeH3)的(de)(de)危險性比(bi)較低,因(yin)此半導體工業(ye)會用液體的(de)(de)氫(qing)化物來取代(dai)氣體的(de)(de)甲(jia)鍺(zang)(zang)(zang)烷(wan)(wan)。有(you)機(ji)鍺(zang)(zang)(zang)化合(he)物2-羧(suo)乙(yi)基鍺(zang)(zang)(zang)倍半氧烷(wan)(wan)(2-carboxyethylgermasesquioxane),于1970年被發現,曾(ceng)經有(you)一(yi)段時(shi)間(jian)被用作膳(shan)食補(bu)充劑,當時(shi)認為(wei)它可能對(dui)腫瘤有(you)療效。
甲鍺(zang)(zang)烷(wan)(GeH4)是一種(zhong)結構與(yu)甲烷(wan)相(xiang)近的(de)化(hua)(hua)合(he)(he)物。多(duo)鍺(zang)(zang)烷(wan)(即與(yu)烷(wan)相(xiang)似的(de)鍺(zang)(zang)化(hua)(hua)合(he)(he)物)的(de)化(hua)(hua)學式為(wei)GenH2n+2,現時仍沒有(you)(you)發現n大于五的(de)多(duo)鍺(zang)(zang)烷(wan)。相(xiang)對于硅烷(wan),鍺(zang)(zang)烷(wan)的(de)揮發性(xing)和活性(xing)都較低。GeH4在液(ye)態氨中(zhong)與(yu)堿(jian)金屬反應后,會產生(sheng)白(bai)色的(de)MGeH3晶體,當中(zhong)含(han)有(you)(you)GeH3陰離子。含(han)一、二、三個(ge)鹵素原子的(de)氫鹵化(hua)(hua)鍺(zang)(zang),皆為(wei)無色的(de)活性(xing)液(ye)體。
鍺(zang)(zang)(zang)的提取方(fang)法(fa)是首先(xian)將鍺(zang)(zang)(zang)的富(fu)集(ji)物(wu)用濃鹽酸(suan)氯化(hua)(hua)(hua)(hua),制(zhi)取四氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang),再(zai)(zai)用鹽酸(suan)溶劑萃取法(fa)除去主要(yao)的雜質(zhi)砷,然(ran)后經(jing)(jing)石(shi)英塔兩次(ci)精餾提純(chun)(chun),再(zai)(zai)經(jing)(jing)高(gao)純(chun)(chun)鹽酸(suan)洗滌,可(ke)得(de)到高(gao)純(chun)(chun)四氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang),用高(gao)純(chun)(chun)水(shui)使四氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)水(shui)解(jie)(jie),得(de)到高(gao)純(chun)(chun)二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)。一(yi)些雜質(zhi)會進入水(shui)解(jie)(jie)母液,所以(yi)水(shui)解(jie)(jie)過程也是提純(chun)(chun)過程。純(chun)(chun)二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)經(jing)(jing)烘干煅燒,在(zai)還原爐(lu)的石(shi)英管內用氫氣于(yu)650-680℃還原得(de)到金屬鍺(zang)(zang)(zang)。半導體工業用的高(gao)純(chun)(chun)鍺(zang)(zang)(zang)(雜質(zhi)少于(yu)1/1010)可(ke)以(yi)用區域熔煉技術(shu)獲(huo)得(de)。
4HCl+GeO2→GeCl4+2H2O
GeCl4+(n+2)H2O→GeO2·nH2O+4HCl
GeO2+2H2→Ge+2H2O
鍺具備多方面(mian)的(de)特殊(shu)性質,在(zai)半導體、航空航天(tian)測控、核物(wu)理(li)探測、光纖通訊、紅外光學(xue)、太(tai)陽能電(dian)(dian)池、化學(xue)催(cui)化劑、生物(wu)醫學(xue)等領域都(dou)有(you)廣(guang)泛(fan)而重要的(de)應用,是一種重要的(de)戰略(lve)資源。在(zai)電(dian)(dian)子工(gong)業(ye)中(zhong),在(zai)合金預處理(li)中(zhong),在(zai)光學(xue)工(gong)業(ye)上,還(huan)可以作為(wei)催(cui)化劑。
高(gao)(gao)純度的(de)鍺(zang)是半(ban)導體材料。從高(gao)(gao)純度的(de)氧化鍺(zang)還原,再經熔煉可提取(qu)而得。摻有微量特定雜(za)質的(de)鍺(zang)單晶(jing)(jing),可用于(yu)制各(ge)種晶(jing)(jing)體管、整流器及其他器件。鍺(zang)的(de)化合(he)物(wu)用于(yu)制造熒光板及各(ge)種高(gao)(gao)折光率(lv)的(de)玻璃。
鍺單(dan)(dan)晶(jing)可(ke)(ke)(ke)作晶(jing)體管,是(shi)第一(yi)代晶(jing)體管材(cai)料。鍺材(cai)用(yong)于(yu)輻射探測器(qi)及熱電(dian)材(cai)料。高(gao)純鍺單(dan)(dan)晶(jing)具(ju)有高(gao)的(de)(de)(de)折射系數,對紅(hong)(hong)外(wai)(wai)線(xian)透(tou)(tou)明(ming),不(bu)透(tou)(tou)過可(ke)(ke)(ke)見光(guang)和(he)(he)紫外(wai)(wai)線(xian),可(ke)(ke)(ke)作專透(tou)(tou)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光(guang)的(de)(de)(de)鍺窗(chuang)、棱鏡(jing)或透(tou)(tou)鏡(jing)。20世(shi)紀(ji)初(chu),鍺單(dan)(dan)質(zhi)曾用(yong)于(yu)治療貧血,之(zhi)后成為最(zui)早應用(yong)的(de)(de)(de)半導體元素。單(dan)(dan)質(zhi)鍺的(de)(de)(de)折射系數很(hen)高(gao),只對紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光(guang)透(tou)(tou)明(ming),而對可(ke)(ke)(ke)見光(guang)和(he)(he)紫外(wai)(wai)光(guang)不(bu)透(tou)(tou)明(ming),所以紅(hong)(hong)外(wai)(wai)夜視儀等軍(jun)用(yong)觀察儀采用(yong)純鍺制作透(tou)(tou)鏡(jing)。鍺和(he)(he)鈮的(de)(de)(de)化合物是(shi)超導材(cai)料。二氧(yang)化鍺是(shi)聚合反應的(de)(de)(de)催化劑,含(han)二氧(yang)化鍺的(de)(de)(de)玻璃(li)有較高(gao)的(de)(de)(de)折射率(lv)和(he)(he)色散(san)性能,可(ke)(ke)(ke)作廣角照相機和(he)(he)顯微鏡(jing)鏡(jing)頭(tou),三氯化鍺還(huan)是(shi)新型光(guang)纖(xian)材(cai)料添(tian)加劑。
據(ju)數(shu)據(ju)顯(xian)示,2013年來光纖通信行業(ye)的(de)發展、紅(hong)外(wai)光學在(zai)軍用(yong)、民用(yong)領(ling)域的(de)應用(yong)不斷擴大,太陽能(neng)(neng)電池在(zai)空(kong)間的(de)使用(yong),地面(mian)聚光高效率太陽能(neng)(neng)電站推廣,全球對鍺的(de)需(xu)求量(liang)在(zai)持續穩定增長。
全球光(guang)(guang)纖網絡市(shi)場(chang)(chang)尤其是北(bei)美和日本光(guang)(guang)纖市(shi)場(chang)(chang)的復蘇(su)拉動(dong)了(le)光(guang)(guang)纖市(shi)場(chang)(chang)的快速增長。21世紀全球光(guang)(guang)纖需求年增長率已經達到了(le)20%。未來中國光(guang)(guang)纖到戶(hu)、3G建設(she)及村通(tong)工程將拉動(dong)中國光(guang)(guang)纖用鍺需求快速增長。
鍺(zang)在紅外光(guang)學領域的年(nian)需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)量占(zhan)鍺(zang)消費量的20-30%,鍺(zang)紅外光(guang)學器件主(zhu)要作為紅外光(guang)學系統中的透鏡(jing)、棱(leng)鏡(jing)、窗口、濾光(guang)片等(deng)的光(guang)學材料。紅外市(shi)場對(dui)鍺(zang)產(chan)品的未來需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)增(zeng)長(chang)(chang)主(zhu)要體現(xian)(xian)于(yu)兩(liang)個方面(mian)(mian):軍事裝備的日益現(xian)(xian)代化帶動了(le)對(dui)紅外產(chan)品的需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)和民(min)用市(shi)場對(dui)紅外產(chan)品的需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)。太陽(yang)能電(dian)池用鍺(zang)占(zhan)據鍺(zang)總消耗(hao)量的15%,太陽(yang)能電(dian)池領域對(dui)鍺(zang)系列產(chan)品的未來需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)增(zeng)長(chang)(chang)主(zhu)要體現(xian)(xian)于(yu)兩(liang)個方面(mian)(mian):航空航天領域及衛星市(shi)場快速發展(zhan)和地(di)面(mian)(mian)光(guang)伏產(chan)業快速增(zeng)長(chang)(chang)。
從全(quan)球(qiu)產(chan)量分(fen)布來看,中(zhong)國(guo)供給了世界71%的鍺產(chan)品(pin)(pin),是(shi)全(quan)球(qiu)最大(da)的鍺生產(chan)國(guo)和出口國(guo),這主要是(shi)由于中(zhong)國(guo)高(gao)附加(jia)值深加(jia)工產(chan)品(pin)(pin)技術環節薄弱,導致內(nei)需相對有限,產(chan)品(pin)(pin)多以(yi)初加(jia)工產(chan)品(pin)(pin)出口為(wei)主。
但是在需求(qiu)旺盛刺激下,中(zhong)國(guo)(guo)鍺(zang)(zang)生產技術(shu)能(neng)力提升迅速(su),2010年以來中(zhong)國(guo)(guo)企業已經(jing)能(neng)夠生產光(guang)纖級(ji)、紅外(wai)級(ji)、太陽能(neng)級(ji)鍺(zang)(zang)系列產品(pin)。加之來政策(ce)推動力度(du)大,中(zhong)國(guo)(guo)光(guang)纖領(ling)域鍺(zang)(zang)需求(qiu)明顯(xian)增長。2013年PET催化劑用(yong)(yong)鍺(zang)(zang)約(yue)占(zhan)25%,電子太陽能(neng)用(yong)(yong)鍺(zang)(zang)約(yue)占(zhan)15%,紅外(wai)光(guang)學用(yong)(yong)鍺(zang)(zang)比重從(cong)42%降至(zhi)25%,而光(guang)纖通(tong)訊約(yue)占(zhan)鍺(zang)(zang)消(xiao)(xiao)費30%左右的市場(chang)份額。2011年中(zhong)國(guo)(guo)鍺(zang)(zang)消(xiao)(xiao)費量(liang)為(wei)45金屬噸(dun),2012年鍺(zang)(zang)消(xiao)(xiao)費量(liang)為(wei)50金屬噸(dun),同比增長11.11%;2013年鍺(zang)(zang)消(xiao)(xiao)費量(liang)為(wei)59金屬噸(dun),同比增長18.00%。
活化生(sheng)物電(dian)流,促進血液循環(huan),改善及預防身體的不(bu)適感(gan)。
保護(hu)紅(hong)血球(qiu),抵抗外來射(she)線(xian)的襲擊,使之(zhi)不受損害(hai)。
代謝、免疫力恢復并(bing)提(ti)高身體的(de)自(zi)然治愈力。
抗(kang)腫瘤,抗(kang)炎癥,抗(kang)病(bing)毒。
早在1922年,美國的醫生就懂得用(yong)(yong)(yong)無機鍺來治療(liao)(liao)貧血。無機鍺還(huan)被(bei)用(yong)(yong)(yong)于其(qi)他(ta)治療(liao)(liao),但療(liao)(liao)效(xiao)存疑。它對(dui)癌(ai)癥的療(liao)(liao)效(xiao)已(yi)經被(bei)討(tao)論過。美國食品藥品監(jian)督管理局的研究結(jie)論為,當(dang)鍺被(bei)用(yong)(yong)(yong)作膳食補充劑(ji)時“有(you)可能(neng)危(wei)害人體健康”。
一般認(ren)為鍺(zang)(zang)對(dui)動植物(wu)的(de)健康并不重(zhong)要。然而它的(de)一些(xie)化合物(wu)能(neng)危害人體(ti)健康。例如,四氯化鍺(zang)(zang)及(ji)甲鍺(zang)(zang)烷,分別為液體(ti)及(ji)氣體(ti),能(neng)對(dui)眼睛、皮(pi)膚(fu)、肺部及(ji)喉嚨造成很(hen)大的(de)刺(ci)激(ji)。由于鍺(zang)(zang)在礦石(shi)與碳質(carbonaceous)材料中(zhong)是(shi)一種稀有元(yuan)素,加上在商業(ye)應(ying)用(yong)中(zhong)使用(yong)的(de)量也不算多,所以它對(dui)自然并沒有什么影響。
鍺(zang)(zang)中毒屬低(di)毒,動物(wu)吸入(ru)(ru)大量金(jin)屬鍺(zang)(zang)和氧(yang)化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)后(hou)可(ke)致肺部(bu)炎性損害(hai),吸入(ru)(ru)四(si)氯化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)和四(si)氟化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)對呼吸道黏(nian)膜有強烈刺激作用,四(si)氯化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)還可(ke)引起肝(gan)腎損害(hai),鍺(zang)(zang)化(hua)(hua)氫(qing),包括鍺(zang)(zang)甲烷(GeH4)、鍺(zang)(zang)乙(yi)烷(Ge2H6)和鍺(zang)(zang)丙烷(Ge3H8)有類(lei)似(si)砷化(hua)(hua)氫(qing)、銻(ti)化(hua)(hua)氫(qing)的溶血作用。
應貯存在陰(yin)涼(liang)、通風、干燥(zao)、清(qing)潔、無化學藥(yao)品腐(fu)蝕氣(qi)氛的庫(ku)房內(nei)。防(fang)潮。不可與酸、堿類產品共貯混運。在運輸(shu)過程中要(yao)防(fang)雨淋、防(fang)震(zhen)。裝卸時(shi)要(yao)小心輕(qing)放,防(fang)止(zhi)碰撞和(he)滾動,防(fang)止(zhi)機械損傷。