锗是怎样炼成的?

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。

元素符号Ge，原子序数32，原子量72.59，外围电子排布式4s24p2，原子半径122皮米，Ge4+半径53皮米，第一电离能769.12千焦/摩尔，电负性1.8，主要氧化数为+4、+2。位于第四周期ⅣA族。银白色有光泽金属，质脆，晶体锗具有金刚石结构，密度5.35克/厘米3，熔点937.4℃，沸点2830℃。室温下在空气中较稳定，在高温下能被氧化。粉状锗可在氯或溴中燃烧。不溶于水和盐酸及稀硫酸。能溶于浓硝酸、浓硫酸或王水。不溶于稀苛性碱溶液；可溶于熔融的苛性碱、硝酸盐或碳酸盐，生成锗酸盐。能跟硫化合生成硫化锗。在1000℃以上可跟氢化合。高纯度锗是半导体材料，掺有微量特定杂质的锗单晶可用于制各种晶体管、整流器及其他器件，作为温差电池材料用于制太阳能电池、光电池，用于制热敏电阻、薄膜电阻、半导体温度计、专门透过红外线的锗窗、棱镜或透镜等。锗的化合物用于制荧光板及各种高折光率玻璃。锗属于稀散元素，没有可供工业开采的矿石，在地壳中占质量的7.0×10-4，在煤、银、锡、锌、铜等矿中含有少量。近代工业生产主要以硫化锌矿、煤以及冶金废料或烟道灰尘中回收。门捷列夫于1871年曾预言其存在，十四年后德国化学家文克勒于1885年在分析硫银锗矿时发现了锗，后由硫化锗与氢共热，制出了锗。提炼锗的原理是先将硫化物矿氧化，使矿石中的硫化锗转化为二氧化锗，再用盐酸溶解并蒸馏，利用四氯化锗的挥发性将它分离出来。再将四氯化锗水解，使其转变为二氧化锗，然后在低于540℃的温度用氢气还原氧化锗 化学式GeO2，式量104.59。白色粉末不溶于水，不跟水反应。是以酸性为主的两性氧化物。可溶于浓盐酸生成四氯化锗，也可溶于强碱溶液，生成锗酸盐，如：

GeO2+2NaOH=Na2GeO3+H2O

用作半导体材料。由锗加热氧化或由四氯化锗水解制得。 化学式GeCl4，式量214.43。无色液体，能与硫酸混溶，遇水分解生成二氧化锗。密度1.879克/厘米3，熔点-49.5℃，沸点83.1℃。制半导体锗的原料。由浓盐酸溶解二氧化锗制得。

锗

元素名称：锗

元素符号：Ge

元素英文名称：

元素类型：金属元素

相对原子质量：72.61

原子序数：32

质子数：32

中子数：41

摩尔质量：73

所属周期：4

所属族数：IVA

电子层排布：2-8-18-4

常见化合价：+4

颜色和状态:银白色固体

密度：5.35克/厘米3

熔点：937.4℃

沸点： 2830℃

原子半径：

发现人：文克勒 发现年代：1886年

发现过程：

1886年，德国的文克勒在分析硫银锗矿时，发现了锗的存在；后由硫化锗与氢共热，制出了锗。

元素描述：

粉末状呈暗蓝色，结晶状，为银白色脆金属。密度5.35克/厘米3。熔点937.4℃。沸点2830℃。化合价+2和+4。第一电离能7.899电子伏特。是一种稀有金属，重要的半导体材料。不溶于水、盐酸、稀苛性碱溶液。溶于王水、浓硝酸或硫酸、熔融的碱、过氧化碱、硝酸盐或碳酸盐。在空气中不被氧化。其细粉可在氯或溴中燃烧。

元素来源：

存在于煤、铁矿和某些银矿、铜矿中，也成锗石产出。可由二氧化锗用碳还原制得。也可以煤所发生炉生产烟道中的灰尘中回收。

元素用途：

高纯度的锗是半导体材料。从高纯度的氧化锗还原，再经熔炼可提取而得。掺有微量特定杂质的锗单晶，可用于制各种晶体管、整流器及其他器件。锗的化合物用于制造荧光板及各种高折光率的玻璃。

锗单晶可作晶体管，是第一代晶体管材料。锗材用于辐射探测器及热电材料。高纯锗单晶具有高的折射系数，对红外线透明，不透过可见光和红外线，可作专透红外光的锗窗、棱镜或透镜。锗和铌的化合物是超导材料。二氧化锗是聚合反应的催化剂，含二氧化锗的玻璃有较高的折射率和色散性能，可作广角照相机和显微镜镜头，三氯化锗还是非功过新型光纤材料添加剂。

锗，具有半导体性质。对固体物理和固体电子学的发展超过重要作用。锗的熔密度5.32克／厘米3，锗可能性划归稀散金属，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。锗有着良好的半导体性质，如电子迁移率、空穴迁移率等等。锗的发展仍具有很大的潜力。现代工业生产的锗，主要来自铜、铅、锌冶炼的副产品。

元素辅助资料：

锗、锡和铝在元素周期表中是同属一族，后两者早被古代人们发现并利用，而锗长时期以来没有被工业规模的开采。这并不是由于锗在地壳中的含量少，而是因为它是地壳中最分散的元素之一，含锗的矿石是很少的。

门捷列夫曾预言了之一元素的存在，把它成为类硅。直到1886年，锗终于被德国夫赖堡（Frieberg）矿业学院分析化学教授文克勒发现。他是在分析夫赖堡附近发现到一种新的矿石——argyrodite（辉银锗矿4Ag2S·GeS2）的时候，发现有一未知的新元素并通过实验验证了自己的推断。

从德国的拉丁名germania命名新元素为germanium（锗），以纪念发现锗的文克勒的祖国。元素符号定为Ge。锗继镓和钪后被发现，巩固了化学元素周期系。

其中含锗量最高的矿是低温闪锌矿，含量在0.01%-0.1%之间，含锗量较高的矿物有硫银锗矿4AgS.GeS2，锗石矿CuS.FeS.GeS2， 含量在0.1%-0.001%之间。锗在各类煤中的含量约在0.001%-0.01%之间，相当于1t煤里含有10g锗，而在烟道灰里，含锗量往往比在煤里要高出100-1000倍，所以说，锗——烟道灰里的宝贝。

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