锗有什么化学性质呢?

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锗(旧译作鈤)是一种化学元素,它的化学符号是Ge,原子序数是32。在化学元素周期表中位于第4周期、第IVA族。它是一种灰白色类金属,有光泽,质硬,属于碳族,化学性质与同族的锡与硅相近。在自然中,锗共有五种同位素,原子量在70至76之间。它能形成许多不同的有机金属化合物,例如四乙基锗及异丁基锗烷。即使地球表面上的锗丰度是相对地高,但由于很少矿石含有高浓度的锗,所以它在化学史上比较晚被发现。门捷列夫在1869年根据元素周期表的位置,预测到锗的存在与其各项属性,并把它称作拟硅。克莱门斯·温克勒于1886年在一种叫硫银锗矿的稀有矿物中,除了找到硫和银之外,还发现了一种新元素。尽管这种新元素的外观跟砷和锑有点像,但是新元素化合物的结合比,符合门捷列夫对硅下元素的预测。温克勒以他的国家——德国的拉丁语名来为这种元素命名。锗是一种重要的半导体材料,用于制造晶体管及各种电子装置。主要的终端应用为光纤系统与红外线光学(infrared optics),也用于聚合反应的催化剂,电子用途与太阳能电力等。现在,开采锗用的主要矿石是闪锌矿(锌的主要矿石),也可以在银、铅和铜矿中,用商业方式提取锗。一些锗化合物,如四氯化锗(GeCl4)和甲锗烷,能刺激眼睛、皮肤、肺部与喉咙。

锗是一种化学元素,其化学性质与同族的硒、硅相近。它是一种稀有金属,是重要的半导体材料,不溶于水、盐酸。锗就其导电的本领而言,它优于一般的非金属,但是劣于一般的金属,这在物理学上称为半导体。锗是优良的半导体,可以用作高频率电流的减波和交流电的整流用,掺有微量特定杂质的锗单晶,可以用于制作各种晶体管、整流器以及其它器件,锗的化合物可以用于制造荧光板和各种高遮光率的玻璃。对人体锗有什么作用?它可以活化生物电流,促进血液循环,还可以保护红细胞,抵抗外来射线的袭击。另外,对于代谢、免疫力的恢复,也有着一定的作用。有人还说它具有抗炎、抗病毒和抗肿瘤的作用,但是,需要注意虽然早在1922年,美国医生就用无机锗来治疗贫血,此后无机锗还用作其他的治疗,但是疗效始终是存在疑虑的。美国食品药品监督管理局的研究认为,把锗当作是膳食补充剂,有可能会危害人体的健康。锗的一些化合物则明确可以危害人的健康,比如四氯化锗以及甲锗烷,分别为液体和气体,能对眼睛、肺部以及咽喉造成很大的刺激。

锗的提取方法是首先将锗的富集物用浓盐酸氯化,制取四氯化锗,再用盐酸溶剂萃取法除去主要的杂质砷,然后经石英塔两次精馏提纯,再经高纯盐酸洗涤,可得到高纯四氯化锗,用高纯水使四氯化锗水解,得到高纯二氧化锗。一些杂质会进入水解母液,所以水解过程也是提纯过程。纯二氧化锗经烘干煅烧,在还原炉的石英管内用氢气于650-680℃还原得到金属锗。半导体工业用的高纯锗(杂质少于1/1010)可以用区域熔炼技术获得。4HCl+GeO2→GeCl4+2H2OGeCl4+(n+2)H2O→GeO2·nH2O+4HClGeO2+2H2→Ge+2H2O锗化学性质稳定,常温下不与空气或水蒸汽作用,但在600~700℃时,很快生成二氧化锗。与盐酸、稀硫酸不起作用。浓硫酸在加热时,锗会缓慢溶解。在硝酸、王水中,锗易溶解。碱溶液与锗的作用很弱,但熔融的碱在空气中,能使锗迅速溶解。锗与碳不起作用,所以在石墨坩埚中熔化,不会被碳所污染。锗在元素周期表上的位置正好夹在金属与非金属之间,因此具有许多类似于非金属的性质,这在化学上称为“半金属”,外层电子排布为4s²4p²。但它的化学性质类似于临近族的元素,尤其是砷和锑。化学上或毒物学上重要的锗化合物很少。锗的二氧化物,一种微溶于水的白色粉末,形成锗酸,这类似于硅酸。四氯化锗是一种不稳定的液体,四氟化锗是一种气体,它们很容易在水中水解。氢化锗(锗烷)是一种相对稳定的气体。有机锗化合物,烷基可以替换个多个Ge原子,和锡、汞、砷等类似,但毒性小的多。锗元素及其二氧化物毒性不强,四卤化锗是刺激性的,氢化锗毒性最强。锗不溶于稀酸及碱,但溶于浓硫酸。


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