关于锗介绍

[拼音]：zhe

[外文]：germanium

一种化学元素，化学符号Ge，原子序数32，原子量72.61，属周期系ⅣA族。

1871年Д.И.门捷列夫根据新排出的周期表预言了锗的存在和性质。1886年德国化学家C.温克勒尔从一种硫银锗矿中分离出锗， 为纪念他的祖国， 命名为germanium。

锗约占地壳重量的7×10-4％。大量的锗以分散状态存在于各种金属的硅酸盐矿和硫化物矿中，以及各种类型的煤中。在硅酸盐中通常以Ge4+取代 Si4+而存在；在锌、铜、铅和铁的硫化物矿中，常作为杂质元素存在，含量在10-1％～10-3％之间，其中含锗量最高的是低温闪锌矿，含量在0.01％～0.1％。含锗量较高的矿物有硫银锗矿 (4Ag2S·GeS2)、锗石(CuS·FeS·GeS2)、硫铜铁锗砷矿(Cu、Fe、Ge、As)xSy、黑硫银锡矿(4Ag2S·SnS2)、辉银铅锑锗矿(Pb、Ag、Ge、Sb)xSy。锗在各类煤中的含量约在0.001％～0.01％之间，灰分越少的煤含锗越高，但无烟煤几乎不含锗。

锗为银灰色晶体，有金刚石晶格；熔点937.4°C，沸点2830°C，密度5.35克/厘米3(20°C)，莫氏硬度6～6.5。在室温下，晶态锗质脆，可塑性很小，加工性能似石英和玻璃；有明显的非金属性质；当液态锗凝固时，体积膨胀5％。超纯单晶锗(见彩图)是一种半导体。

锗的电子构型为(Ar)3d104s24p2，氧化态为＋2，+4。在室温下，单质锗与氧、水不起作用；加热到700°C以上时，锗与氧反应， 生成二氧化锗GeO2。如果没有氧化剂存在， 锗与 100°C的水也不反应。在加热下， 锗能与卤素或硫反应生成卤化物 GeX4（X为氟、氯、溴、碘）或硫化物GeS2（或GeS）。锗能溶于热的浓硫酸，生成硫酸锗Ge(SO4)2；与硝酸反应，生成溶解度不大的二氧化锗水合物 xGeO2·yH2O。锗易溶于硝酸和氢氟酸的混合酸，生成氟锗酸 H2GeF6。在空气存在下，锗易溶于熔融的苛性钠 (或钾)， 生成锗酸钠(或钾)Na2GeO3(或K2GeO3)。在过氧化氢、次氯酸钠等氧化剂存在下，锗能溶解在碱性溶液中，生成锗酸盐。

锗主要以硫化物矿石、煤和高温冶金所得中间产物或废渣为原料来生产。有时也利用含锗原料的工厂副产物、炼焦工业的氨水或煤灰、烟灰来回收锗。这些原料所提供的锗通常为二氧化锗，用盐酸处理并蒸馏可得四氯化锗，重蒸馏并加以水解得二氧化锗。重复以上过程直至得到较纯的二氧化锗。然后，在 540°C（或650°C） 时用氢或裂解氨还原二氧化锗，得金属锗粉末。将温度提高到1100°C，锗粉熔化，注入模中得锗锭。用区域熔炼法能将锗提纯，通过重复区域熔炼能使锗达到高纯。

高纯单晶锗是制造晶体管和二极管元件的半导体材料。锗的电子迁移率和空穴迁移率比硅大，适用于超高速转换开关电路。

掺镓的单晶锗可用于制造低温温度计和辐射热测量计。掺汞和掺铜的单晶锗都可用于制造红外探测器和非本征光传导装置。某些锗装置如锗－锂漂移探测器可把放射性衰变能变成电能。原子级清洁的锗表面可用作煤的氢化、化学镀镍、某些石油提炼和聚酯树脂生产等的催化剂。蓄电池使用含少量锗的硫酸，可降低发热量和减少内耗电量。锗单晶分析器可用于 X射线仪。锗膜可用于高反射度、耐腐蚀的反射器。铜－锗和铂－锗热电偶具有较高的灵敏度。

参考文章

• 如何用万用表判别晶体管的管型和极性？锗管和硅管又如何通过实验区别出来？测控技术