物理性質(zhì)

粉末狀呈暗藍(lán)色，結(jié)晶狀為銀白色脆金屬?；蟽r(jià)+2和+4。第一電離能7.899電子伏特，是一種稀有金屬，重要的半導(dǎo)體材料。不溶于水。

鍺，就其導(dǎo)電的本領(lǐng)而言，優(yōu)于一般非金屬，劣于一般金屬，這在物理學(xué)上稱為"半導(dǎo)體"，對(duì)固體物理和固體電子學(xué)的發(fā)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(dǎo)體性質(zhì)，如電子遷移率、空穴遷移率等等。鍺的發(fā)展仍具有很大的潛力。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的鍺，主要來(lái)自銅、鉛、鋅冶煉的副產(chǎn)品。

晶體結(jié)構(gòu):晶胞為面心立方晶胞，每個(gè)晶胞含有4個(gè)金屬原子。

顏色和狀態(tài):銀白色固體。

化學(xué)性質(zhì)

鍺是一種金屬元素，性質(zhì)介于硅和錫之間，但它的化學(xué)性質(zhì)類似于臨近族的元素，尤其是砷和銻。化學(xué)上或毒物學(xué)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(wěn)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(duì)穩(wěn)定的氣體。有機(jī)鍺化合物，烷基可以替換個(gè)多個(gè)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(qiáng)，四鹵化鍺是刺激性的，氫化鍺毒性最強(qiáng)。

制備方法

提煉鍺的原理是先將硫化物礦氧化，使礦石中的硫化鍺轉(zhuǎn)化為二氧化鍺，再用鹽酸溶解并蒸餾，利用四氯化鍺的揮發(fā)性將它分離出來(lái)。再將四氯化鍺水解，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸N，然后在低于540℃的溫度用氫氣還原氧化鍺。

半導(dǎo)體工業(yè)用的高純鍺(雜質(zhì)少于1/1010)可以用區(qū)域熔煉技術(shù)獲得。

主要是從冶煉鋅礦的煙道灰中以及從煤燃燒的副產(chǎn)品中回收鍺。通過(guò)對(duì)揮發(fā)性含鍺的四氯化物的分餾可將鍺與其他金屬分離。四氯化鍺經(jīng)水解得二氧化鍺，再以氫還原可得粉狀鍺。通過(guò)區(qū)域熔煉法可得超純鍺。

存在于煤、鐵礦和某些銀礦、銅礦中，也成鍺石產(chǎn)出?？捎啥趸N用碳還原制得。也可以煤所發(fā)生爐生產(chǎn)煙道中的灰塵中回收。從精煉銅、鋅、鉛獲得。

鍺的提取方法是首先將鍺的富集物用濃鹽酸氯化，制取四氯化鍺，再用鹽酸溶劑萃取法除去主要的雜質(zhì)砷，然后經(jīng)石英塔兩次精餾提純，再經(jīng)高純鹽酸洗滌，可得到高純四氯化鍺，用高純水使四氯化鍺水解，得到高純二氧化鍺。一些雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入水解母液，所以水解過(guò)程也是提純過(guò)程。純二氧化鍺經(jīng)烘干煅燒，在還原爐的石英管內(nèi)用氫氣于650-680℃還原得到金屬鍺。 鍺具備多方面的特殊性質(zhì)，在半導(dǎo)體、航空航天測(cè)控、核物理探測(cè)、光纖通訊、紅外光學(xué)、太陽(yáng)能電池、化學(xué)催化劑、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛而重要的應(yīng)用，是一種重要的戰(zhàn)略資源。

應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)領(lǐng)域

盡管總的來(lái)說(shuō)鍺的數(shù)量很少(年產(chǎn)量為1000噸)，但鍺的應(yīng)用很廣泛。在電子工業(yè)中，在合金預(yù)處理中，在光學(xué)工業(yè)上，還可以作為催化劑。

高純度的鍺是半導(dǎo)體材料。從高純度的氧化鍺還原，再經(jīng)熔煉可提取而得。摻有微量特定雜質(zhì)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(cè)器及熱電材料。高純鍺單晶具有高的折射系數(shù)，對(duì)紅外線透明，不透過(guò)可見(jiàn)光和紫外線，可作專透紅外光的鍺窗、棱鏡或透鏡。20世紀(jì)初，鍺單質(zhì)曾用于治療貧血，之后成為最早應(yīng)用的半導(dǎo)體元素。單質(zhì)鍺的折射系數(shù)很高，只對(duì)紅外光透明，而對(duì)可見(jiàn)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(dǎo)材料。二氧化鍺是聚合反應(yīng)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(jī)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(dǎo)體性質(zhì)。對(duì)固體物理學(xué)和固體電子學(xué)的發(fā)展起過(guò)重要作用。為銀灰色脆性金屬。

半導(dǎo)體工業(yè)的原料鍺，是德國(guó)化學(xué)家文克列爾在1885年用光譜分析法發(fā)現(xiàn)的--也就是門捷列夫在1871年所預(yù)言的元素"類硅"。不過(guò)，直到1942年，人們才發(fā)現(xiàn)鍺是優(yōu)秀的半導(dǎo)體材料，可以用來(lái)代替真空管，鍺這才有了工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，成了半導(dǎo)體工業(yè)的重要原料。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2013年來(lái)光纖通信行業(yè)的發(fā)展、紅外光學(xué)在軍用、民用領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，太陽(yáng)能電池在空間的使用，地面聚光高效率太陽(yáng)能電站推廣，全球?qū)︽N的需求量在持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。

全球光纖網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)尤其是北美和日本光纖市場(chǎng)的復(fù)蘇拉動(dòng)了光纖市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。21世紀(jì)全球光纖需求年增長(zhǎng)率已經(jīng)達(dá)到了20%。未來(lái)中國(guó)光纖到戶、3G建設(shè)及村通工程將拉動(dòng)中國(guó)光纖用鍺需求快速增長(zhǎng)。

鍺在紅外光學(xué)領(lǐng)域的年需求量占鍺消費(fèi)量的20-30%，鍺紅外光學(xué)器件主要作為紅外光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡、棱鏡、窗口、濾光片等的光學(xué)材料。紅外市場(chǎng)對(duì)鍺產(chǎn)品的未來(lái)需求增長(zhǎng)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:軍事裝備的日益現(xiàn)代化帶動(dòng)了對(duì)紅外產(chǎn)品的需求和民用市場(chǎng)對(duì)紅外產(chǎn)品的需求。太陽(yáng)能電池用鍺占據(jù)鍺總消耗量的15%，太陽(yáng)能電池領(lǐng)域?qū)︽N系列產(chǎn)品的未來(lái)需求增長(zhǎng)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:航空航天領(lǐng)域及衛(wèi)星市場(chǎng)快速發(fā)展和地面光伏產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)。