鍺(zang)(zang)、錫和鉛在元(yuan)素周期表(biao)中(zhong)是(shi)同(tong)屬一(yi)族,后兩者早被古代人們發現并利用(yong),而鍺(zang)(zang)長(chang)時期以來沒有被工業規模的(de)(de)開(kai)采。這(zhe)并不是(shi)由于鍺(zang)(zang)在地(di)殼中(zhong)的(de)(de)含(han)量少,而是(shi)因為它是(shi)地(di)殼中(zhong)最分散的(de)(de)元(yuan)素之一(yi),含(han)鍺(zang)(zang)的(de)(de)礦(kuang)石是(shi)很少的(de)(de)。
門捷(jie)(jie)列(lie)夫(fu)于1871年預言其(qi)存(cun)在,十四(si)年后德(de)國化學家文克勒于1885年在分析(xi)(xi)(xi)硫(liu)銀(yin)鍺(zang)(zang)礦(kuang)時發現(xian)(xian)了鍺(zang)(zang),后由(you)硫(liu)化鍺(zang)(zang)與氫共(gong)熱,制出了鍺(zang)(zang)。門捷(jie)(jie)列(lie)夫(fu)把它命名為類(lei)硅。1886年,德(de)國弗(fu)萊貝格(ge)(Freiberg)礦(kuang)業學院(yuan)(21世(shi)紀的(de)(de)(de)(de)TU Bergakademie Freiberg)分析(xi)(xi)(xi)化學教授文克勒在分析(xi)(xi)(xi)夫(fu)賴(lai)堡附(fu)近(jin)發現(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)一(yi)種新的(de)(de)(de)(de)礦(kuang)石——argyrodite(輝(hui)銀(yin)鍺(zang)(zang)礦(kuang)4Ag2S·GeS2)的(de)(de)(de)(de)時候,發現(xian)(xian)有一(yi)未知的(de)(de)(de)(de)新元素(su)并通過實驗(yan)驗(yan)證(zheng)了自己(ji)的(de)(de)(de)(de)推斷,鍺(zang)(zang)元素(su)終于被發現(xian)(xian)。
從德國的(de)拉丁名germania命(ming)名新(xin)元素為(wei)(wei)germanium(鍺(zang)),以紀念發(fa)現鍺(zang)的(de)文克勒的(de)祖國,元素符號定為(wei)(wei)Ge。鍺(zang)繼鎵和(he)鈧(kang)后被發(fa)現,鞏固(gu)了化(hua)學(xue)元素周期(qi)系。
鍺(zang)(zang)在自然界分(fen)布很散(san)很廣。銅(tong)礦(kuang)(kuang)、鐵(tie)礦(kuang)(kuang)、硫(liu)化(hua)礦(kuang)(kuang)以至巖石,泥(ni)土(tu)和泉水中(zhong)都含(han)(han)有(you)微量的(de)鍺(zang)(zang)。鍺(zang)(zang)在地殼中(zhong)的(de)含(han)(han)量為一百萬分(fen)之七(qi),比之于氧、硅等常見元(yuan)(yuan)素(su)(su)當(dang)然是少(shao),但是,卻(que)比砷(shen)、鈾、汞、碘、銀、金等元(yuan)(yuan)素(su)(su)都多(duo)。然而,鍺(zang)(zang)卻(que)非常分(fen)散(san),幾(ji)乎(hu)沒有(you)比較集中(zhong)的(de)鍺(zang)(zang)礦(kuang)(kuang),因此(ci),被人(ren)們稱為“稀散(san)金屬”。已發現的(de)鍺(zang)(zang)礦(kuang)(kuang)有(you)硫(liu)銀鍺(zang)(zang)礦(kuang)(kuang)(含(han)(han)鍺(zang)(zang)5~7%)、鍺(zang)(zang)石(含(han)(han)鍺(zang)(zang)10%),硫(liu)銅(tong)鐵(tie)鍺(zang)(zang)礦(kuang)(kuang)(含(han)(han)鍺(zang)(zang)7%)。鍺(zang)(zang)礦(kuang)(kuang)石的(de)鍺(zang)(zang)含(han)(han)量量有(you)200ppm和393ppm兩種(zhong)(zhong),顏色為青灰(hui)色、紅花色兩種(zhong)(zhong)。
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(mu)(mu),200目(mu)(mu),325目(mu)(mu),400目(mu)(mu),600目(mu)(mu),1250目(mu)(mu)
鍺石板材規格
10*10cm,15*15cm,20*20cm,30*30cm
鍺(zang)還常(chang)夾(jia)雜(za)在(zai)許(xu)多鉛礦、銅礦、鐵礦、銀礦中(zhong),就(jiu)連(lian)普(pu)通的煤中(zhong),一般(ban)也(ye)含(han)(han)有(you)十萬分之一左右(you)的鍺(zang),也(ye)就(jiu)是說,一噸(dun)煤中(zhong)平(ping)均就(jiu)含(han)(han)有(you)10克左右(you)的鍺(zang)。在(zai)普(pu)通的泥土、巖石、甚(shen)至泉(quan)水中(zhong),也(ye)含(han)(han)有(you)微量鍺(zang)。
基本信息
鍺粉末狀呈(cheng)暗藍色(se),結晶狀,為銀白色(se)脆金屬。化合價+2和(he)+4。第一電離能7.899eV,是(shi)一種稀有金屬,重要的半(ban)導體材料,不(bu)溶于水。
據X射(she)線研究證(zheng)明,鍺晶體里的原(yuan)子排列與(yu)金剛(gang)(gang)石(shi)差不多,結(jie)構決定性能,所以鍺與(yu)金剛(gang)(gang)石(shi)一樣硬(ying)而且脆。
導電性
鍺,就其導(dao)電(dian)的本領而(er)言,優于(yu)一(yi)(yi)般(ban)非金屬,劣于(yu)一(yi)(yi)般(ban)金屬,這(zhe)在物理學上稱為“半導(dao)體”,對固(gu)(gu)體物理和固(gu)(gu)體電(dian)子(zi)學的發展有(you)重要作用。鍺有(you)著良好的半導(dao)體性質,如電(dian)子(zi)遷(qian)移率(lv)、空穴遷(qian)移率(lv)等(deng)等(deng)。鍺的發展仍具有(you)很大的潛力。
鍺(zang)(zang)化(hua)學性質穩(wen)定,常溫下不與空氣(qi)或水(shui)(shui)蒸汽作用(yong),但(dan)(dan)在(zai)(zai)600~700℃時(shi),很快生成(cheng)二氧化(hua)鍺(zang)(zang)。與鹽酸(suan)、稀硫酸(suan)不起(qi)作用(yong)。濃硫酸(suan)在(zai)(zai)加熱時(shi),鍺(zang)(zang)會(hui)緩(huan)慢溶解。在(zai)(zai)硝(xiao)酸(suan)、王水(shui)(shui)中,鍺(zang)(zang)易(yi)溶解。堿溶液與鍺(zang)(zang)的作用(yong)很弱(ruo),但(dan)(dan)熔(rong)融的堿在(zai)(zai)空氣(qi)中,能使鍺(zang)(zang)迅速溶解。鍺(zang)(zang)與碳不起(qi)作用(yong),所(suo)(suo)以在(zai)(zai)石墨坩堝中熔(rong)化(hua),不會(hui)被碳所(suo)(suo)污染。
鍺(zang)(zang)(zang)(zang)在(zai)元素周期表上(shang)(shang)(shang)的位置正好夾在(zai)金(jin)屬(shu)與非金(jin)屬(shu)之間,因此具有(you)許(xu)多類(lei)似(si)于(yu)非金(jin)屬(shu)的性(xing)(xing)質(zhi),這在(zai)化(hua)學上(shang)(shang)(shang)稱為(wei)“亞金(jin)屬(shu)”,電子排布(bu)為(wei)[Ar]3d104s24p2。但它(ta)的化(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)類(lei)似(si)于(yu)臨近族的元素,尤(you)其是砷(shen)和銻。化(hua)學上(shang)(shang)(shang)或毒物學上(shang)(shang)(shang)重(zhong)要的鍺(zang)(zang)(zang)(zang)化(hua)合(he)物很少。鍺(zang)(zang)(zang)(zang)的二(er)氧化(hua)物,一種(zhong)微溶于(yu)水的白(bai)色(se)粉末,形成鍺(zang)(zang)(zang)(zang)酸,這類(lei)似(si)于(yu)硅(gui)酸。四氯化(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)是一種(zhong)不穩定的液體,四氟化(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)是一種(zhong)氣(qi)體,它(ta)們很容(rong)易在(zai)水中水解(jie)。氫(qing)(qing)化(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(鍺(zang)(zang)(zang)(zang)烷)是一種(zhong)相對穩定的氣(qi)體。有(you)機(ji)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)化(hua)合(he)物,烷基可以替換個(ge)多個(ge)Ge原子,和錫、汞、砷(shen)等類(lei)似(si),但毒性(xing)(xing)小的多。鍺(zang)(zang)(zang)(zang)元素及其二(er)氧化(hua)物毒性(xing)(xing)不強(qiang),四鹵化(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)是刺(ci)激(ji)性(xing)(xing)的,氫(qing)(qing)化(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)毒性(xing)(xing)最強(qiang)。鍺(zang)(zang)(zang)(zang)不溶于(yu)稀酸及堿,但溶于(yu)濃硫酸。
鍺(zang)在室溫下是穩定(ding)的,但也會生成GeO單層(ceng)(ceng)膜,時間長了會逐漸變成GeO2單層(ceng)(ceng)膜。而當鍺(zang)的表(biao)面(mian)吸(xi)附了水蒸(zheng)氣便(bian)破壞了氧化膜的鈍化性質,而生成厚的氧化物。
鍺(zang)在較高溫度(du)下(xia)便氧(yang)(yang)化(hua),且(qie)伴(ban)隨有(you)失重的(de)現(xian)象,原(yuan)因是生成了GeO,因其(qi)有(you)較強的(de)揮發(fa)性。研(yan)(yan)究者研(yan)(yan)究了鍺(zang)表(biao)面(mian)氧(yang)(yang)化(hua)的(de)過程,先在600℃時(shi)用CO還原(yuan)鍺(zang),以(yi)排除鍺(zang)表(biao)面(mian)的(de)結合氧(yang)(yang)或吸(xi)附氧(yang)(yang)。再(zai)在25~400℃,10kPa的(de)氧(yang)(yang)壓(ya)下(xia)氧(yang)(yang)化(hua)鍺(zang),僅(jin)1min即形成了第(di)(di)一氧(yang)(yang)化(hua)層。當(dang)溫度(du)超過250℃很快(kuai)形成第(di)(di)二氧(yang)(yang)化(hua)層。再(zai)升高溫度(du),氧(yang)(yang)化(hua)速度(du)顯著(zhu)變慢。在400℃氧(yang)(yang)化(hua)3h,形成厚度(du)為1.75nm的(de)GeO2膜。
鍺(zang)在不(bu)同溶(rong)(rong)劑中的(de)(de)(de)(de)腐蝕溶(rong)(rong)解(jie)(jie)行為(wei)不(bu)同。n型鍺(zang)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)電位比p型略正,所以在相(xiang)同溶(rong)(rong)液中前者的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)速(su)(su)度較快。鍺(zang)易溶(rong)(rong)于加氧化劑的(de)(de)(de)(de)熱酸、熱堿和H2O2中。難溶(rong)(rong)于稀硫酸、鹽酸和冷堿液。鍺(zang)在100℃的(de)(de)(de)(de)水(shui)中是不(bu)溶(rong)(rong)的(de)(de)(de)(de),而在室(shi)溫下(xia)飽和氧的(de)(de)(de)(de)水(shui)中,溶(rong)(rong)解(jie)(jie)速(su)(su)度接近1μg/(cm·h)。
H2O2對(dui)鍺的溶(rong)解(jie)
室溫(wen)下(xia)3%的(de)(de)H2O2能緩慢地溶(rong)(rong)解塊狀的(de)(de)鍺(zang),升溫(wen)到90~100℃時溶(rong)(rong)解速度(du)加(jia)快。n型鍺(zang)在100℃的(de)(de)H2O2中的(de)(de)溶(rong)(rong)解速度(du)受(shou)H2O2濃(nong)度(du)的(de)(de)影響。
(1)鍺被氧(yang)化(hua)為GeO,在表(biao)面形成單層GeO:Ge+H?O?══GeO
(2)進(jin)一步氧化為GeO2:GeO+H2O2=GeO2+H2O
(3)GeO2+H2O=H2GeO3
當溶(rong)液中有堿存在時,鍺酸(suan)(suan)與堿作用(yong)生成(cheng)鍺酸(suan)(suan)鈉,而加速鍺的溶(rong)解。H2GeO3+NaOH=Na2GeO3+2H2O
鍺在硫酸中的(de)溶解
90℃時濃硫酸與塊狀鍺有微(wei)量反(fan)應,歷(li)時一(yi)周鍺的損(sun)失(shi)量為1%。
鍺(zang)在硝酸中的溶解
濃硝(xiao)(xiao)酸(suan)能腐蝕塊狀鍺(zang)的(de)表面。鍺(zang)在硝(xiao)(xiao)酸(suan)中的(de)溶解速(su)度(du)(du)受硝(xiao)(xiao)酸(suan)的(de)濃度(du)(du)、攪拌速(su)度(du)(du)、溫度(du)(du)等(deng)因素的(de)影響。
鍺與堿液的作用
氫(qing)氧化鈉和氫(qing)氧化鉀(jia)水溶液與鍺(zang)的作用很(hen)慢,但(dan)是熔融的氫(qing)氧化鈉、氫(qing)氧化鉀(jia)、Na2CO3、Na2O2、NaB4O7能迅(xun)速地溶解(jie)各種形態的鍺(zang),生成堿金屬的鍺(zang)酸鹽。
鍺(zang)在某(mou)些鹽溶液中的(de)溶解
鍺(zang)可溶(rong)(rong)于(yu)某些(xie)電解質溶(rong)(rong)液,如(ru)硫酸(suan)鈉、鉀的(de)氯化物、硝酸(suan)鹽(yan)、氯化銫(se)、氯化鑭等。
與其他(ta)物質的(de)作用
加熱(re)時(shi)粉(fen)狀的鍺(zang)在氯和溴中能(neng)(neng)燃燒(shao),生產四(si)鹵化鍺(zang),加熱(re)時(shi)干燥的HCl氣體能(neng)(neng)腐蝕(shi)鍺(zang)。
鍺(zang)最常出現的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)態是+4,但是已知它在(zai)不少化(hua)合(he)物中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)態為+2。其(qi)他的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)態則很罕見,例如化(hua)合(he)物Ge2Cl6中(zhong)(zhong)(zhong)為+3,在(zai)氧(yang)(yang)化(hua)層表面測到的(de)(de)+3與+1氧(yang)(yang)化(hua)態。多(duo)種含鍺(zang)的(de)(de)陰(yin)性簇離(li)子(zi)(津特耳離(li)子(zi))已經被制備出來,當(dang)中(zhong)(zhong)(zhong)包括Ge4、Ge9、Ge9及[(Ge9)2],其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)一種方(fang)法(fa)是在(zai)乙二(er)胺或穴醚的(de)(de)催化(hua)下,從置于液態氨的(de)(de)鍺(zang)與堿金屬合(he)金中(zhong)(zhong)(zhong)進行提取,這些離(li)子(zi)中(zhong)(zhong)(zhong)鍺(zang)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)態并非整數——這點跟臭(chou)氧(yang)(yang)根(gen)離(li)子(zi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)氧(yang)(yang)一樣。在(zai)250℃時,鍺(zang)會緩慢(man)地氧(yang)(yang)化(hua)成GeO2。
鍺(zang)(zang)共(gong)有(you)兩種氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物:二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)和一(yi)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)。焙燒二硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(GeS2)后可得二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang),二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)是一(yi)種白色的粉末,微溶于(yu)水(shui),但與堿(jian)(jian)反應并生(sheng)成(cheng)鍺(zang)(zang)酸鹽。當二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)與鍺(zang)(zang)金屬發(fa)生(sheng)高溫(wen)反應時(shi),會(hui)生(sheng)成(cheng)一(yi)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang),熔(rong)點(dian)1115℃,密(mi)度4.25g/cm3,微溶于(yu)水(shui)。二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)GeO2,具有(you)金剛石(shi)型的四方(fang)晶型和介穩的α–石(shi)英型的六(liu)方(fang)晶型,熔(rong)點(dian)1086℃,密(mi)度6.24g/cm3,不溶于(yu)水(shui),二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)在(zai)常溫(wen)或在(zai)加熱條件(jian)下都比(bi)較穩定,難溶于(yu)酸,易(yi)溶于(yu)強堿(jian)(jian)溶液,生(sheng)成(cheng)鍺(zang)(zang)(IV)酸鹽,它主要用于(yu)制(zhi)造高折(zhe)射率(lv)的光學玻璃,也是制(zhi)備金屬鍺(zang)(zang)的原料。
GeS2+2O2 = GeO2+SO2
GeO2+Ge = 2GeO
GeO2+2NaOH = Na2GeO3+H2O
一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)GeO,黑色針(zhen)狀晶體,700℃分解(jie),不溶于(yu)水,易(yi)(yi)溶于(yu)酸和濃強堿溶液;在空氣中加(jia)熱(re)易(yi)(yi)轉化(hua)(hua)(hua)成二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang),隔絕空氣加(jia)熱(re)易(yi)(yi)發生歧化(hua)(hua)(hua)反應。在加(jia)熱(re)條件(jian)下(xia),用氫氣或(huo)一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳還原(yuan)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)可制備(bei)一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)。
GeO2+H2 = GeO+H2O
鍺(zang)(zang)(zang)還能與(yu)氧族(zu)元素生成二元化(hua)(hua)(hua)合物(wu),例如二硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)、二硒化(hua)(hua)(hua)物(wu)(GeSe2)、一(yi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(GeS)、一(yi)硒化(hua)(hua)(hua)物(wu)(GeSe)及碲化(hua)(hua)(hua)物(wu)(GeTe)。把(ba)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)氣體(ti)通過含(han)Ge(IV)的濃酸溶(rong)液時,會(hui)生成白色沉淀物(wu),即二硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)。二硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)能很(hen)好地溶(rong)于水、苛性(xing)(xing)鈉(na)溶(rong)液及堿(jian)(jian)金(jin)屬(shu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)溶(rong)液中。但是(shi)(shi),它不溶(rong)于帶酸性(xing)(xing)的水中,溫克勒就(jiu)是(shi)(shi)因為(wei)這項性(xing)(xing)質才發現了鍺(zang)(zang)(zang)。把(ba)二硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)置于氫(qing)氣流中加熱,會(hui)生成一(yi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)(GeS),它升(sheng)華后(hou)會(hui)形成一(yi)圈色暗(an)但具金(jin)屬(shu)光澤的薄層,它可溶(rong)于苛性(xing)(xing)鈉(na)溶(rong)液中。把(ba)一(yi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)、堿(jian)(jian)金(jin)屬(shu)碳酸鹽(yan)(yan)與(yu)硫(liu)(liu)(liu)一(yi)起加熱后(hou),會(hui)生成一(yi)種鍺(zang)(zang)(zang)鹽(yan)(yan)化(hua)(hua)(hua)合物(wu),叫硫(liu)(liu)(liu)代鍺(zang)(zang)(zang)酸鹽(yan)(yan)。
Na4GeO4+4H2SO4→Ge(SO4)2+2Na2SO4+4H2O
Ge(SO4)2+2H2S→GeS2+2H2SO4
鍺共有四(si)種已知的四(si)鹵化(hua)(hua)物(wu)。在(zai)正常(chang)狀況(kuang)下四(si)碘化(hua)(hua)鍺(GeI4)為(wei)固體(ti),四(si)氟化(hua)(hua)鍺(GeF4)為(wei)氣(qi)(qi)體(ti),其余(yu)兩(liang)種為(wei)揮發(fa)性液(ye)體(ti)。把鍺與(yu)氯氣(qi)(qi)一塊加(jia)熱,會(hui)得(de)到一種沸點(dian)為(wei)83.1℃的無色發(fa)煙(yan)液(ye)體(ti),即四(si)氯化(hua)(hua)鍺(GeCl4):無色液(ye)體(ti),在(zai)濕空氣(qi)(qi)中因(yin)水解而產生煙(yan)霧,易揮發(fa),其熔點(dian)為(wei)-51.50℃,沸點(dian)為(wei)86.55℃,密度為(wei)1.88g/cm3,溶于乙醇(chun)和(he)乙醚,遇水發(fa)生水解。
GeCl4+4H2O→Ge(OH)4+4HCl
鍺的(de)所有(you)四(si)鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)都能(neng)很容易地被水(shui)解,生成含(han)水(shui)二氧(yang)化(hua)(hua)鍺。四(si)氯化(hua)(hua)鍺用(yong)于制備有(you)機鍺化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)。跟四(si)鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)相反的(de)是,全部四(si)種(zhong)已(yi)知的(de)二鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu),皆為聚合(he)固體。另外已(yi)知的(de)鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)還包(bao)括Ge2Cl6及GenCl2n+2。還有(you)一種(zhong)奇特的(de)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)Ge6Cl16,里面含(han)有(you)新戊烷結(jie)構(gou)的(de)Ge5Cl12。
溫克勒于1887年(nian)合(he)成(cheng)出第(di)一種有(you)機鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)化合(he)物(wu)(wu)(wu)(organogermanium compound),四(si)氯(lv)化鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)與二乙基(ji)鋅(xin)反應生(sheng)成(cheng)四(si)乙基(ji)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(Ge(C2H5)4)。R4Ge型(xing)(其中R為烴基(ji))的(de)(de)有(you)機鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)烷(wan),如四(si)甲基(ji)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)(Ge(CH3)4)及(ji)四(si)乙基(ji)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang),是由最便宜的(de)(de)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)前驅物(wu)(wu)(wu)四(si)氯(lv)化鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)及(ji)甲基(ji)親核劑(ji)反應而成(cheng)。有(you)機鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)氫化物(wu)(wu)(wu),如異丁基(ji)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)烷(wan)((CH3)2CHCH2GeH3)的(de)(de)危(wei)險性(xing)比較低,因(yin)此(ci)半導體(ti)工業會用液(ye)體(ti)的(de)(de)氫化物(wu)(wu)(wu)來取代氣體(ti)的(de)(de)甲鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)烷(wan)。有(you)機鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)化合(he)物(wu)(wu)(wu)2-羧乙基(ji)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)(zang)倍半氧烷(wan)(2-carboxyethylgermasesquioxane),于1970年(nian)被(bei)發現,曾經有(you)一段時間被(bei)用作(zuo)膳食補充劑(ji),當時認(ren)為它(ta)可能對腫瘤有(you)療效。
甲(jia)鍺烷(wan)(GeH4)是一種(zhong)結構與甲(jia)烷(wan)相近(jin)的(de)(de)化(hua)合物。多(duo)鍺烷(wan)(即與烷(wan)相似的(de)(de)鍺化(hua)合物)的(de)(de)化(hua)學式為GenH2n+2,現(xian)時仍沒有發現(xian)n大于(yu)五的(de)(de)多(duo)鍺烷(wan)。相對(dui)于(yu)硅(gui)烷(wan),鍺烷(wan)的(de)(de)揮發性(xing)和(he)活性(xing)都較低。GeH4在液態氨中與堿金(jin)屬反應后(hou),會產生白色的(de)(de)MGeH3晶體,當中含有GeH3陰離子。含一、二、三個(ge)鹵素原子的(de)(de)氫鹵化(hua)鍺,皆(jie)為無色的(de)(de)活性(xing)液體。
鍺(zang)(zang)的(de)(de)提(ti)取(qu)方(fang)法是首(shou)先將鍺(zang)(zang)的(de)(de)富集物(wu)用(yong)濃鹽(yan)酸氯化(hua),制取(qu)四氯化(hua)鍺(zang)(zang),再(zai)用(yong)鹽(yan)酸溶(rong)劑萃取(qu)法除(chu)去主要的(de)(de)雜質砷,然后經石英塔(ta)兩次精(jing)餾提(ti)純(chun)(chun)(chun),再(zai)經高(gao)純(chun)(chun)(chun)鹽(yan)酸洗(xi)滌,可得(de)到高(gao)純(chun)(chun)(chun)四氯化(hua)鍺(zang)(zang),用(yong)高(gao)純(chun)(chun)(chun)水(shui)使(shi)四氯化(hua)鍺(zang)(zang)水(shui)解,得(de)到高(gao)純(chun)(chun)(chun)二(er)氧(yang)化(hua)鍺(zang)(zang)。一些(xie)雜質會進入水(shui)解母液,所(suo)以水(shui)解過(guo)程也是提(ti)純(chun)(chun)(chun)過(guo)程。純(chun)(chun)(chun)二(er)氧(yang)化(hua)鍺(zang)(zang)經烘干煅(duan)燒,在還原(yuan)爐的(de)(de)石英管內用(yong)氫(qing)氣于650-680℃還原(yuan)得(de)到金屬鍺(zang)(zang)。半導體工業(ye)用(yong)的(de)(de)高(gao)純(chun)(chun)(chun)鍺(zang)(zang)(雜質少于1/1010)可以用(yong)區域熔煉技術(shu)獲得(de)。
4HCl+GeO2→GeCl4+2H2O
GeCl4+(n+2)H2O→GeO2·nH2O+4HCl
GeO2+2H2→Ge+2H2O
鍺具備多方面的特(te)殊性質,在半導體、航(hang)空(kong)航(hang)天測(ce)(ce)控、核物理(li)探測(ce)(ce)、光纖通訊、紅外(wai)光學(xue)、太陽能電池、化學(xue)催(cui)化劑、生物醫學(xue)等領域都有廣泛而重要的應用,是(shi)一種重要的戰略資源。在電子工(gong)業中,在合金預處理(li)中,在光學(xue)工(gong)業上(shang),還(huan)可以作為(wei)催(cui)化劑。
高純度(du)的鍺是半導(dao)體(ti)(ti)材(cai)料。從高純度(du)的氧(yang)化(hua)鍺還(huan)原,再經熔煉可提取而得(de)。摻有微量(liang)特(te)定雜質(zhi)的鍺單晶(jing),可用于制各種晶(jing)體(ti)(ti)管、整流器(qi)(qi)及(ji)其他器(qi)(qi)件。鍺的化(hua)合物(wu)用于制造熒(ying)光板(ban)及(ji)各種高折光率的玻璃。
鍺(zang)(zang)單晶(jing)可(ke)作晶(jing)體(ti)管,是第一代晶(jing)體(ti)管材(cai)料(liao)。鍺(zang)(zang)材(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)于輻射(she)探測器及熱電材(cai)料(liao)。高純鍺(zang)(zang)單晶(jing)具有高的(de)(de)(de)(de)折(zhe)射(she)系數,對(dui)紅(hong)外(wai)線透明(ming),不(bu)透過可(ke)見光和(he)(he)紫外(wai)線,可(ke)作專透紅(hong)外(wai)光的(de)(de)(de)(de)鍺(zang)(zang)窗、棱鏡(jing)或透鏡(jing)。20世(shi)紀初(chu),鍺(zang)(zang)單質曾(ceng)用(yong)(yong)(yong)(yong)于治療(liao)貧血(xue),之(zhi)后成為(wei)最早應用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)半導體(ti)元素。單質鍺(zang)(zang)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)射(she)系數很高,只對(dui)紅(hong)外(wai)光透明(ming),而對(dui)可(ke)見光和(he)(he)紫外(wai)光不(bu)透明(ming),所(suo)以紅(hong)外(wai)夜(ye)視儀等軍(jun)用(yong)(yong)(yong)(yong)觀察儀采用(yong)(yong)(yong)(yong)純鍺(zang)(zang)制作透鏡(jing)。鍺(zang)(zang)和(he)(he)鈮的(de)(de)(de)(de)化(hua)合(he)物是超導材(cai)料(liao)。二氧(yang)(yang)化(hua)鍺(zang)(zang)是聚(ju)合(he)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)催化(hua)劑,含二氧(yang)(yang)化(hua)鍺(zang)(zang)的(de)(de)(de)(de)玻璃有較高的(de)(de)(de)(de)折(zhe)射(she)率和(he)(he)色散性能,可(ke)作廣角照相(xiang)機和(he)(he)顯微鏡(jing)鏡(jing)頭(tou),三氯化(hua)鍺(zang)(zang)還是新(xin)型光纖材(cai)料(liao)添加(jia)劑。
據(ju)數據(ju)顯示,2013年來(lai)光纖通(tong)信行業的(de)(de)發展、紅外光學在(zai)軍用(yong)、民用(yong)領域的(de)(de)應用(yong)不斷擴大,太(tai)陽能電池在(zai)空間的(de)(de)使用(yong),地面聚光高效率太(tai)陽能電站推廣,全球對鍺(zang)的(de)(de)需求量在(zai)持續穩定增長。
全球光(guang)纖(xian)(xian)網絡市場(chang)尤其是北美(mei)和日本光(guang)纖(xian)(xian)市場(chang)的復蘇(su)拉動了光(guang)纖(xian)(xian)市場(chang)的快速增(zeng)長。21世紀全球光(guang)纖(xian)(xian)需求年增(zeng)長率已經達(da)到(dao)了20%。未來中(zhong)國(guo)光(guang)纖(xian)(xian)到(dao)戶、3G建設及(ji)村通工(gong)程將拉動中(zhong)國(guo)光(guang)纖(xian)(xian)用(yong)鍺需求快速增(zeng)長。
鍺(zang)在紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)(guang)學(xue)領(ling)域的(de)年需求量占鍺(zang)消費量的(de)20-30%,鍺(zang)紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)(guang)學(xue)器件主要作為(wei)紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)(guang)學(xue)系(xi)統中的(de)透鏡、棱鏡、窗口、濾光(guang)(guang)片等(deng)的(de)光(guang)(guang)學(xue)材(cai)料(liao)。紅(hong)(hong)外(wai)市場對(dui)(dui)鍺(zang)產(chan)品的(de)未來需求增長(chang)(chang)主要體現于兩(liang)(liang)個(ge)方(fang)面(mian):軍事裝備的(de)日益現代化帶動(dong)了(le)對(dui)(dui)紅(hong)(hong)外(wai)產(chan)品的(de)需求和(he)民用市場對(dui)(dui)紅(hong)(hong)外(wai)產(chan)品的(de)需求。太陽能電(dian)池用鍺(zang)占據鍺(zang)總(zong)消耗(hao)量的(de)15%,太陽能電(dian)池領(ling)域對(dui)(dui)鍺(zang)系(xi)列產(chan)品的(de)未來需求增長(chang)(chang)主要體現于兩(liang)(liang)個(ge)方(fang)面(mian):航空航天領(ling)域及衛星市場快(kuai)速發(fa)展和(he)地面(mian)光(guang)(guang)伏產(chan)業快(kuai)速增長(chang)(chang)。
從全球(qiu)產量分布來看,中國(guo)供給了世界71%的鍺(zang)產品,是(shi)(shi)全球(qiu)最大(da)的鍺(zang)生產國(guo)和出口國(guo),這(zhe)主要是(shi)(shi)由于中國(guo)高附(fu)加值(zhi)深加工(gong)產品技術環節薄弱,導致內需相對有限,產品多以(yi)初加工(gong)產品出口為主。
但是(shi)在需(xu)求旺(wang)盛刺激(ji)下,中(zhong)國(guo)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)生(sheng)產技(ji)術能(neng)(neng)力提升迅速,2010年以來中(zhong)國(guo)企業已經能(neng)(neng)夠生(sheng)產光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)級、紅(hong)外(wai)級、太陽能(neng)(neng)級鍺(zang)(zang)(zang)(zang)系列產品。加之來政策推動力度大,中(zhong)國(guo)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)領(ling)域鍺(zang)(zang)(zang)(zang)需(xu)求明顯增(zeng)(zeng)長(chang)。2013年PET催(cui)化劑用鍺(zang)(zang)(zang)(zang)約(yue)(yue)(yue)占(zhan)(zhan)25%,電子太陽能(neng)(neng)用鍺(zang)(zang)(zang)(zang)約(yue)(yue)(yue)占(zhan)(zhan)15%,紅(hong)外(wai)光(guang)(guang)學(xue)用鍺(zang)(zang)(zang)(zang)比重從42%降至25%,而(er)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)通訊約(yue)(yue)(yue)占(zhan)(zhan)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)消(xiao)(xiao)費(fei)(fei)30%左右的市場份額。2011年中(zhong)國(guo)鍺(zang)(zang)(zang)(zang)消(xiao)(xiao)費(fei)(fei)量(liang)為(wei)(wei)45金屬噸,2012年鍺(zang)(zang)(zang)(zang)消(xiao)(xiao)費(fei)(fei)量(liang)為(wei)(wei)50金屬噸,同(tong)比增(zeng)(zeng)長(chang)11.11%;2013年鍺(zang)(zang)(zang)(zang)消(xiao)(xiao)費(fei)(fei)量(liang)為(wei)(wei)59金屬噸,同(tong)比增(zeng)(zeng)長(chang)18.00%。
活化(hua)生物電流,促進血液(ye)循(xun)環(huan),改善及預(yu)防身(shen)體(ti)的(de)不適(shi)感。
保護紅血球,抵抗(kang)外來射(she)線(xian)的襲擊,使之不受(shou)損害。
代謝、免疫(yi)力(li)恢復并(bing)提高(gao)身體的(de)自(zi)然治愈力(li)。
抗腫瘤(liu),抗炎癥(zheng),抗病毒。
早在(zai)1922年,美國(guo)(guo)的醫生(sheng)就懂得用(yong)(yong)(yong)無機(ji)鍺(zang)來治(zhi)療(liao)(liao)貧血。無機(ji)鍺(zang)還被(bei)(bei)用(yong)(yong)(yong)于(yu)其他治(zhi)療(liao)(liao),但療(liao)(liao)效存疑。它對癌癥的療(liao)(liao)效已經被(bei)(bei)討論過(guo)。美國(guo)(guo)食(shi)品藥品監(jian)督管理(li)局(ju)的研究結論為,當鍺(zang)被(bei)(bei)用(yong)(yong)(yong)作膳食(shi)補(bu)充劑時“有可能危害人(ren)體健康”。
一般認為(wei)鍺(zang)(zang)對(dui)(dui)動植物的(de)健康(kang)(kang)并不(bu)重要。然(ran)而(er)它的(de)一些化(hua)合物能危害人體(ti)健康(kang)(kang)。例如,四(si)氯(lv)化(hua)鍺(zang)(zang)及(ji)甲鍺(zang)(zang)烷,分(fen)別為(wei)液體(ti)及(ji)氣體(ti),能對(dui)(dui)眼睛、皮膚、肺部及(ji)喉(hou)嚨造成(cheng)很大(da)的(de)刺激。由(you)于鍺(zang)(zang)在(zai)礦石與碳質(carbonaceous)材(cai)料中是一種稀有元素,加上在(zai)商業應(ying)用(yong)中使用(yong)的(de)量也不(bu)算(suan)多,所以它對(dui)(dui)自然(ran)并沒有什(shen)么影響。
鍺(zang)(zang)(zang)中(zhong)毒(du)(du)屬低毒(du)(du),動物吸入(ru)大量金屬鍺(zang)(zang)(zang)和(he)氧化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)后可致肺部炎性損(sun)害,吸入(ru)四(si)氯(lv)化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)和(he)四(si)氟化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)對呼吸道黏膜有(you)強(qiang)烈刺激作(zuo)用,四(si)氯(lv)化(hua)(hua)鍺(zang)(zang)(zang)還可引(yin)起肝腎損(sun)害,鍺(zang)(zang)(zang)化(hua)(hua)氫(qing)(qing),包括鍺(zang)(zang)(zang)甲烷(GeH4)、鍺(zang)(zang)(zang)乙(yi)烷(Ge2H6)和(he)鍺(zang)(zang)(zang)丙烷(Ge3H8)有(you)類似(si)砷化(hua)(hua)氫(qing)(qing)、銻化(hua)(hua)氫(qing)(qing)的溶血作(zuo)用。
應貯(zhu)存在(zai)陰(yin)涼、通風(feng)、干燥、清潔、無化學(xue)藥品腐(fu)蝕氣(qi)氛的庫房內。防潮。不可與酸、堿類產品共貯(zhu)混運。在(zai)運輸(shu)過程中(zhong)要防雨淋、防震。裝卸時要小(xiao)心輕放,防止碰撞和(he)滾動,防止機械(xie)損傷(shang)。