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產品推薦
品名
鍺顆粒
牌號
saom
產地
上海
鍺含量≥
99.9999（%）
鍺
鍺（舊譯作鈤 ）是一種化學元素，它的化學符號是Ge，原子序數是32。在化學元素周期表中位于第4周期、第IVA族。它是一種灰白色類金屬，有光澤，質硬，屬于碳族，化學性質與同族的錫與硅相近。在自然中，鍺共有五種同位素，原子量在70至76之間。它能形成許多不同的有機金屬化合物，例如四乙基鍺及異丁基鍺烷。
即使地球表面上的鍺豐度是相對地高，但由于很少礦石含有高濃度的鍺，所以它在化學史上比較晚被發現。門捷列夫在1869年根據元素周期表的位置，預測到鍺的存在與其各項屬性，并把它稱作擬硅。克萊門斯·溫克勒于1886年在一種叫硫銀鍺礦的稀有礦物中，除了找到硫和銀之外，還發現了一種新元素。盡管這種新元素的外觀跟砷和銻有點像，但是新元素化合物的結合比，符合門捷列夫對硅下元素的預測。溫克勒以他的國家——德國的拉丁語名來為這種元素命名。
鍺是一種重要的半導體材料，用于制造晶體管及各種電子裝置。主要的終端應用為光纖系統與紅外線光學（infrared optics），也用于聚合反應的催化劑，電子用途與太陽能電力等。現在，開采鍺用的主要礦石是閃鋅礦（鋅的主要礦石），也可以在銀、鉛和銅礦中，用商業方式提取鍺。一些鍺化合物，如四氯化鍺（GeCl??）和甲鍺烷，能刺激眼睛、皮膚、肺部與喉嚨。
物理性質
鍺，就其導電的本領而言，優于一般非金屬，劣于一般金屬，這在物理學上稱為“半導體”，對固體物理和固體電子學的發展有重要作用。鍺的熔密度5.32克/cm³，鍺可能性劃歸稀散金屬。鍺有著良好的半導體性質，如電子遷移率、空穴遷移率等等。鍺的發展仍具有很大的潛力。現代工業生產的鍺，主要來自銅、鉛、鋅冶煉的副產品。
晶體結構：晶胞為面心立方晶胞，每個晶胞含有4個金屬原子。
顏色和狀態：銀白色固體。
化學性質
鍺
是一種金屬元素，性質介于硅和錫之間，但它的化學性質類似于臨近族的元素，尤其是砷和銻。化學上或毒物學上重要的鍺化合物很少。鍺的二氧化物，一種微溶于水的白色粉末，形成鍺酸，這類似于硅酸。四氯化鍺是一種不穩定的液體，四氟化鍺是一種氣體，它們很容易在水中水解。氫化鍺（鍺烷）是一種相對穩定的氣體。有機鍺化合物，烷基可以替換個多個Ge原子，和錫、汞、砷等類似，但毒性小的多。鍺元素及其二氧化物毒性不強，四鹵化鍺是刺激性的，氫化鍺毒性最強。[3]
是一種金屬元素，性質介于硅和錫之間，但它的化學性質類似于臨近族的元素，尤其是砷和銻。化學上或毒物學上重要的鍺化合物很少。鍺的二氧化物，一種微溶于水的白色粉末，形成鍺酸，這類似于硅酸。四氯化鍺是一種不穩定的液體，四氟化鍺是一種氣體，它們很容易在水中水解。氫化鍺（鍺烷）是一種相對穩定的氣體。有機鍺化合物，烷基可以替換個多個Ge原子，和錫、汞、砷等類似，但毒性小的多。鍺元素及其二氧化物毒性不強，四鹵化鍺是刺激性的，氫化鍺毒性最強。[3]
鍺在元素周期表上的位置正好夾在金屬與非金屬之間，因此具有許多類似于非金屬的性質，這在化學上稱為“半金屬”。
在250℃時，鍺會緩慢地氧化成GeO2。鍺不溶于稀酸及堿，但溶于濃硫酸，并與熔堿反應，生成鍺酸鹽（GeO3）。鍺最常出現的氧化態是+4，但是已知它在不少化合物中的氧化態為+2。其他的氧化態則很罕見，例如化合物Ge2Cl6中為+3，在氧化層表面測到的+3與+1氧化態。多種含鍺的陰性簇離子（津特耳離子）已經被制備出來，當中包括Ge4、Ge9、Ge9及[(Ge9)2]，其中一種方法是在乙二胺或穴醚的催化下，從置于液態氨的鍺與堿金屬合金中進行提取。這些離子中鍺的氧化態并非整數——這點跟臭氧根離子中的氧一樣。
已知鍺共有兩種氧化物：二氧化鍺和一氧化鍺。焙燒二硫化鍺（GeS2）后可得二氧化鍺，二氧化鍺是一種白色的粉末，微溶于水，但與堿反應并生成鍺酸鹽。當二氧化鍺與鍺金屬發生高溫反應時，會生成一氧化鍺。二氧化鍺（及其相關的氧化物及鍺酸鹽）有一種很不尋常的特性，就是對可見光有著高折射率，但同時對紅外線隱形。而鍺酸鉍則被用作閃鑠器（scintillator）。
鍺還能與氧族元素生成二元化合物，例如二硫化物、二硒化物（GeSe2）、一硫化物（GeS）、一硒化物（GeSe）及碲化物（GeTe）。把硫化氫氣體通過含Ge(IV)的濃酸溶液時，會生成白色沉淀物，即二硫化鍺。二硫化鍺能很好地溶于水、苛性鈉溶液及堿金屬硫化物溶液中。但是，它不溶于帶酸性的水中，溫克勒就是因為這項性質才發現了鍺。把二硫化鍺置于氫氣流中加熱，會生成一硫化鍺（GeS），它升華后會形成一圈色暗但具金屬光澤的薄層，它可溶于苛性鈉溶液中。把一硫化鍺、堿金屬碳酸鹽與硫一起加熱后，會生成一種鍺鹽化合物，叫硫代鍺酸鹽。
鍺共有四種已知的四鹵化物。在正常狀況下四碘化鍺（GeI4）為固體，四氟化鍺（GeF4）為氣體，其余兩種為揮發性液體。把鍺與氯一塊加熱，會得到一種沸點為83.1℃的無色發煙液體，即四氯化鍺。鍺的所有四鹵化物都能很容易地被水解，生成含水二氧化鍺。四氯化鍺用于制備有機鍺化合物。跟四鹵化物相反的是，全部四種已知的二鹵化物，皆為聚合固體。另外已知的鹵化物還包括Ge2Cl6及GenCl2n+2。還有一種奇特的化合物Ge6Cl16，里面含有新戊烷結構的Ge5Cl12。
甲鍺烷（GeH4）是一種結構與甲烷相近的化合物。多鍺烷（即與烷相似的鍺化合物）的化學式為GenH2n+2，現時仍沒有發現n大于五的多鍺烷。相對于硅烷，鍺烷的揮發性和活性都較低。GeH4在液態氨中與堿金屬反應后，會產生白色的MGeH3晶體，當中含有GeH3陰離子。含一、二、三個鹵素原子的氫鹵化鍺，皆為無色的活性液體。
溫克勒于1887年合成出第一種有機鍺化合物（organogermanium compound）；四氯化鍺與二乙基鋅反應生成四乙基鍺（Ge(C2H5)4）。R4Ge型（其中R為烴基）的有機鍺烷，如四甲基鍺（Ge(CH3)4）及四乙基鍺，是由最便宜的鍺前驅物四氯化鍺及甲基親核劑反應而成。有機鍺氫化物，如異丁基鍺烷（(CH3)2CHCH2GeH3）的危險性比較低，因此半導體工業會用液體的氫化物來取代氣體的甲鍺烷。已知鍺有不少活性中間物：鍺代自由基、鍺烯（與碳烯相近）和鍺炔（與卡賓相近）。有機鍺化合物2-羧乙基鍺倍半氧烷（2-carboxyethylgermasesquioxane），于1970年被發現，曾經有一段時間被用作膳食補充劑，當時認為它可能對腫瘤有療效。
鍺化學性質穩定，常溫下不與空氣或水蒸汽作用，但在600～700℃時，很快生成二氧化鍺。與鹽酸、稀硫酸不起作用。濃硫酸在加熱時，鍺會緩慢溶解。在硝酸、王水中，鍺易溶解。堿溶液與鍺的作用很弱，但熔融的堿在空氣中，能使鍺迅速溶解。鍺與碳不起作用，所以在石墨坩堝中熔化，不會被碳所污染。
①二氧化鍺GeO2，具有金剛石型的四方晶型和介穩的α–石英型的六方晶型。前者熔點1,086℃，密度6.24克/厘米，不溶于水；后者熔點1,115℃，密度4.25克/厘米，微溶于水。二氧化鍺在常溫或在加熱條件下都比較穩定，難溶于酸；易溶于強堿溶液，生成鍺(IV)酸鹽。金屬鍺或硫化鍺在空氣中灼燒均可制得二氧化鍺。它主要用于制造高折射率的光學玻璃，也是制備金屬鍺的原料。[8]
②一氧化鍺GeO，黑色針狀晶體，700℃分解，不溶于水，易溶于酸和濃強堿溶液；在空氣中加熱易轉化成二氧化鍺，隔絕空氣加熱易發生歧化反應。在加熱條件下，用氫氣或一氧化碳還原二氧化鍺可制備一氧化鍺。 [8]
四氯化鍺GeCl4 無色液體，在濕空氣中因水解而產生煙霧，易揮發。其熔點為-51.50℃，沸點為86.55℃，密度為1.88克/厘米；溶于乙醇和乙醚，遇水發生水解：
應用領域編輯
工業領域
高純度的鍺是半導體材料。從高純度的氧化鍺還原，再經熔煉可提取而得。摻有微量特定雜質的鍺單晶，可用于制各種晶體管、整流器及其他器件。鍺的化合物用于制造熒光板及各種高折光率的玻璃。
鍺單晶可作晶體管，是第一代晶體管材料。鍺材用于輻射探測器及熱電材料。高純鍺單晶具有高的折射系數，對紅外線透明，不透過可見光和紫外線，可作專透紅外光的鍺窗、棱鏡或透鏡。20世紀初，鍺單質曾用于治療貧血，之后成為最早應用的半導體元素。單質鍺的折射系數很高，只對紅外光透明，而對可見光和紫外光不透明，所以紅外夜視儀等軍用觀察儀采用純鍺制作透鏡。鍺和鈮的化合物是超導材料。二氧化鍺是聚合反應的催化劑，含二氧化鍺的玻璃有較高的折射率和色散性能，可作廣角照相機和顯微鏡鏡頭，三氯化鍺還是新型光纖材料添加劑。
鍺，具有半導體性質。對固體物理學和固體電子學的發展起過重要作用。為銀灰色脆性金屬。
半導體工業的原料鍺，是德國化學家文克列爾在1885年用光譜分析法發現的——也就是門捷列夫在1871年所預言的元素“類硅”。不過，直到1942年，人們才發現鍺是優秀的半導體材料，可以用來代替真空管，鍺這才有了工業規模的生產，成了半導體工業的重要原料。
據數據顯示，2013年來光纖通信行業的發展、紅外光學在軍用、民用領域的應用不斷擴大，太陽能電池在空間的使用，地面聚光高效率太陽能電站推廣，全球對鍺的需求量在持續穩定增長。
全球光纖網絡市場尤其是北美和日本光纖市場的復蘇拉動了光纖市場的快速增長。21世紀全球光纖需求年增長率已經達到了20%。未來中國光纖到戶、3G建設及村通工程將拉動中國光纖用鍺需求快速增長。
鍺在紅外光學領域的年需求量占鍺消費量的20-30%，鍺紅外光學器件主要作為紅外光學系統中的透鏡、棱鏡、窗口、濾光片等的光學材料。紅外市場對鍺產品的未來需求增長主要體現在兩個方面：軍事裝備的日益現代化帶動了對紅外產品的需求和民用市場對紅外產品的需求。太陽能電池用鍺占據鍺總消耗量的15%，太陽能電池領域對鍺系列產品的未來需求增長主要體現在兩個方面：航空航天領域及衛星市場快速發展和地面光伏產業快速增長。
從全球產量分布來看，我國供給了世界71%的鍺產品，是全球最大的鍺生產國和出口國，這主要是由于我國高附加值深加工產品技術環節薄弱，導致內需相對有限，產品多以初加工產品出口為主。
但是在需求旺盛刺激下，我國鍺生產技術能力提升迅速，目前國內企業已經能夠生產光纖級、紅外級、太陽能級鍺系列產品。加之來政策推動力度大，國內光纖領域鍺需求明顯增長。2013年PET催化劑用鍺約占25%，電子太陽能用鍺約占15%，紅外光學用鍺比重從42%降至25%，而光纖通訊約占鍺消費30%左右的市場份額。2011年我國鍺消費量為45金屬噸，2012年鍺消費量為50金屬噸，同比增長11.11%;2013年鍺消費量為59金屬噸，同比增長18.00%。[10]
但是在需求旺盛刺激下，我國鍺生產技術能力提升迅速，目前國內企業已經能夠生產光纖級、紅外級、太陽能級鍺系列產品。加之來政策推動力度大，國內光纖領域鍺需求明顯增長。2013年PET催化劑用鍺約占25%，電子太陽能用鍺約占15%，紅外光學用鍺比重從42%降至25%，而光纖通訊約占鍺消費30%左右的市場份額。2011年我國鍺消費量為45金屬噸，2012年鍺消費量為50金屬噸，同比增長11.11%;2013年鍺消費量為59金屬噸，同比增長18.00%。[10]
