物理性质
锗粉末状呈暗蓝色,结晶状,为银白色脆金属。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。
锗,就其导电的本领而言,优于一般非金属,劣于一般金属,这在物理学上称为"半导体",对固体物理和固体电子学的发展有重要作用。锗的熔密度5.32克/cm3,锗可能性划归稀散金属。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。
晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。
颜色和状态:银白色固体。
据X射线研究证明,锗晶体里的原子排列与金刚石差不多。结构决定性能,所以锗与金刚石一样硬而且脆。
化学性质
锗是一种金属元素,性质介于硅和锡之间,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。
制备方法
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。
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。
主要是从冶炼锌矿的烟道灰中以及从煤燃烧的副产品中回收锗。通过对挥发性含锗的四氯化物的分馏可将锗与其他金属分离。四氯化锗经水解得二氧化锗,再以氢还原可得粉状锗。通过区域熔炼法可得超纯锗。
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。从精炼铜、锌、铅获得。
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。 锗具备多方面的特殊性质,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。