锗石的化学成份

锗石的化学成份,第1张

锗为银灰色晶体,原子序数32,原子量72.61,熔点937.4°C,沸点2830°C,密度5.35g/cm3,硬度6~6.5,是一种稀有金属,重要的半导体材料,室温下晶体锗质脆;有明显的非金属性质。

结构属性

晶体结构为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子,做不规则运动。锗晶体里的原子排列与金刚石一样,硬而且脆,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。

锗石是自然界中含有锗元素的一类矿石的统称。锗是一种化学元素,也是一种稀有金属。锗的表面为银灰色晶体,性质与锡类似室温下晶体锗质脆,有明显的非金属性质;晶体结构为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子,做不规则运动。锗石的用途很广,在医学上,在工业上,都可以看到它的影子,锗石最常用在半导体之中,用来制造晶体管。

锗、锡和铅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。现代工业生产的锗,主要来自铜、铅、锌冶炼的副产品。

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。

用途:在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用,是一种重要的战略资源。在电子工业中,在合金预处理中,在光学工业上,还可以作为催化剂。

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。

相关定义:

在自然界中,锗共有五种稳定核素:70Ge,72Ge,73Ge,74Ge,76Ge,在700℃以上与氧作用生成GeO2,在1000℃以上与氢作用,细粉锗能在氯或溴中燃烧,锗是优良半导体。

可作高频率电流的检波和交流电的整流用,此外,可用于红外光材料、精密仪器、催化剂。锗的化合物可用以制造荧光板和各种折射率高的玻璃。

锗、锡和铅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。

以上内容参考:百度百科—锗


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