锗

锗(Ge),一个化学元素之间的硅和锡组14 (IVa)元素周期表,一个银灰色的非金属,中间金属和非金属元素之间的属性。尽管锗直到1886年才发现的克莱门斯温克勒德国化学家,其存在、属性和位置在周期系统预期在1871年由俄国化学家德米特里•伊万诺维奇终身不懈,谁叫假设ekasilicon元素。(这个名字锗源于拉丁词日耳曼尼亚(德国)和被温克勒给元素。)锗直到1945年之后,才成为具有经济意义时,其属性半导体被认为是有价值的电子产品。现在许多其他物质也用作半导体,但锗仍是最重要的组件的制造晶体管和整流器等设备和光电池。

在重量的基础上,锗是一种稀缺但不是一个极其罕见的(约1.5 ppm)元素在地球的地壳,等于丰富铍,钼,铯和超过了元素砷,镉,锑,汞。宇宙中锗的原子丰度是50.5(基于Si = 1×10⁶),一个值大致相等的氪和锆且仅略低于硒。的宇宙丰度远小于那些更重的元素的数量;例如,溴,锶、锡、钡、汞和铅。所有的元素的核电荷低于锗,除了铍,硼,钪,镓比锗,大规模地更丰富。大规模地,锗被认为是由许多要素之一中子吸收在最初的过程氢和氦燃烧和α粒子的吸收。

锗是广泛分布在自然界,但太反应发生自由。矿产主要包括argyrodite(从它第一次被孤立),锗石,renierite,硫锗锡矿,都是罕见的;只有锗石和renierite用作商业元素的来源。跟踪数量的锗在确定锌混合,sulfidic矿石铜和砷,在煤炭,后者可能是结果浓度的元素的植物石炭纪在地质历史。某些现代植物已知集中锗。湿法集中和火山灰和烟道粉尘从燃煤设施提供商业锗的来源。

在炼油锗,低级的残留物从其矿石处理强盐酸结果四氯化锗蒸馏,重复精馏提纯,水解形成二氧化锗,然后减少氢的粉状形式金属融化的温度大约1100°C (2000°F(在惰性气氛)),到钢锭或铸坯。

元素是脆弱而不是韧性;晶体的原子排列的碳原子钻石。电子和半导体锗硅的相媲美的特征。在室温下不受到空气但氧化在600°-700°C (-1300°F(1100°),与卤素形成四卤化反应迅速。在酸中,只有集中或氮硫酸或王水(硝酸和盐酸的混合)攻击锗明显。虽然碱性水溶液产生什么影响,锗在熔融迅速溶解氢氧化钠或钾氢氧化,从而形成各自的锗酸盐。

锗形式稳定氧化态+ 2,+ 4化合物后者更稳定和无数。最重要的两个化合物(GeO锗的二氧化碳₂)和四氯化(GeCl₄)。二氧化锗酸盐,由加热与基本的氧化物,包括锌锗酸盐(锌₂地理₄),用作磷(一种物质,由发光辐射)。四氯化,已经提到作为一个中间获得锗的天然来源,是一个不稳定的无色液体,冻结在-50°C (-58°F)和沸点是84°C (183.2°F)。

用于电子设备,锗锭或坯料需要进一步净化,这通常是由精炼的技术区。高度纯锗然后融化“掺杂”添加微量的砷、镓或其他元素生产所需的电子特性。最后,单晶产生的融化在小心控制的温度下,使用晶种作为核。锗单晶的生长的氛围中氮从熔融物或氦。然后转换成半导体的掺杂(注入)和电子供体或受体原子,通过整合中的杂质在晶体生长或融化扩散杂质进入晶体后形成的。

锗化合物中锗+ 2氧化态很好地描述为固体,一般来说他们很容易氧化。元素锗可以从许多电镀解决方案和融化的化合物。感兴趣的,就像一个毫克每升的溶解锗严重干扰锌的电沉积。

除了在电子设备中的应用,锗合金的组成部分和用于荧光粉的荧光灯。因为锗是透明的红外辐射,它是用于设备用于检测和测量这些辐射,如windows和镜头。高折射率二氧化锗呈现它的价值的一个组成部分眼镜用于光学仪器,如广角镜头相机和显微镜的目标。锗及其化合物的毒理学定义得很糟糕。

五个稳定同位素的锗发生在以下相对量:锗- 70、20.5%;锗- 72、27.4%;锗- 73、7.8%;锗- 74、36.5%;和锗- 76,7.8%。九个放射性同位素的报告。