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鍺,一種化學元素。化學符號Ge,原子序數32,原子量72.61屬周期系ⅣA族。1871年俄國D.I.門捷列夫根據元素 周期律預言存在一個性質與硅相似的未知元素,命名為類硅。1886年德國C.溫克勒在分析硫銀鍺礦時分離出這個元素,為紀念他的祖國Germany,命名為germanium。

鍺鍺石

1 鍺 -概述

鍺在地殼中的含量為7×10%,主要礦物有硫銀鍺礦(4A

鍺鍺飾品
g2S·GeS2)、黑硫銀錫礦【4Ag2S·(Sn,Ge)S2],鍺石(3Cu2S·FeS·2GeS2)、硫鍺鐵銅礦【(Cu, Fe)3(Fe, Ge, Zn,Sn)(S,As)4]。但這些獨立礦藏量稀少。大量的鍺分散在煤及金屬硅酸鹽和硫化物礦中  ,鍺在各類煤中的含量為0.001%~0.1%,以低灰分的煤中含鍺多,閃鋅礦中鍺的含量為0.001%~0.1%。







2 鍺 -外觀

粉末狀呈暗藍色,結晶狀,為銀白色脆金屬。密度5.35克/厘米3。熔點937.4℃。沸點2830℃。化合價+2和+4。第一電離能7.899電子伏特。是一種稀有金屬,重要的半導體材料。不溶於水、鹽酸、稀苛性鹼溶液。溶於王水、濃硝酸或硫酸、熔融的鹼、過氧化鹼、硝酸鹽或碳酸鹽。在空氣中不被氧化。其細粉可在氯或溴中燃燒。

3 鍺 -性質

元素名稱:鍺
元素符號:Ge
元素英文名稱:Germanium
元素類型:金屬元素
原子體積:(立方厘米/摩爾)   13.6
元素在宇宙中的含量:(ppm) 0.2
元素在太陽中的含量:(ppm) 0.2
元素在海水中的含量:(ppm) 太平洋表面  0.00000035
地殼中含量:(ppm)1.8

鍺鍺粒.

相對原子質量:72.61
氧化態:Main  Ge+2, Ge+4
化學鍵能: (kJ /mol)
Ge-H  288
Ge-C  237
Ge-O  363
Ge-F  464
Ge-Cl  340
Ge-Ge  163
原子序數:32
質子數:32
中子數:41
摩爾質量:73
所屬周期:4
所屬族數:IVA
電子層排布:2-8-18-4 
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。

晶胞參數:
a = 565.75 pm
b = 565.75 pm
c = 565.75 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
莫氏硬度:6  
聲音在其中的傳播速率:(m/S)5400

電離能 (kJ/ mol) 
M - M+ 762.1
M+ - M2+ 1537
M2+ - M3+ 3302
M3+ - M4+ 4410
鍺鍺礦石

M4+ - M5+ 9020
M5+ - M6+ 11900
M6+ - M7+ 15000
M7+ - M8+ 18200
M8+ - M9+ 21800
M9+ - M10+ 27000
顏色和狀態:銀白色固體
密度:5.35克/厘米^3
熔點:937.4℃
沸點: 2830℃
原子半徑: 122皮米,Ge4+半徑53皮米
發現人:文克勒    發現年代:1886年
發現過程:1886年,德國的文克勒在分析硫銀鍺礦時,發現了鍺的存在;後由硫化鍺與氫共熱,制出了鍺。

4 鍺 -來源


存在於煤、鐵礦和某些銀礦、銅礦中,也成鍺石產出。可由二氧化鍺用碳還原製得。也可以煤所發生爐生產煙道中的灰塵中回收。從精鍊銅、鋅、鉛獲得。
 

5 鍺 -物理性質

 鍺是銀灰色晶體,熔點937.4℃,沸點2830℃,密度5.35克/厘米(2

鍺鍺錠
0℃),莫氏硬度6.0~6.5,室溫下,晶態鍺性脆,可塑性很小。鍺具有半導體性質,在高純鍺中摻入三價元素(如銦、鎵、硼)、得到P型鍺半導體;摻入五價元素(如銻、砷、磷),得到N型鍺半導體。常溫下,鍺在空氣中不被氧化,但在加熱時,鍺能在氧氣、氯氣和溴蒸氣中燃燒。鍺不與水作用,不溶於鹽酸和稀硫酸,硝酸和熱的濃硫酸能將金屬鍺氧化為二氧化鍺,鍺還溶於王水。鍺易溶於熔融的氫氧化鈉或氫氧化鉀,生成鍺酸鈉或鍺酸鉀。在過氧化氫、次氯酸鈉等氧化劑存在下,鍺能溶解在鹼性溶液中,生成鍺酸鹽。鍺的氧化態為+2和+4。

6 鍺 -用途

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,可用於制各種晶體管、整流器及其他器件。鍺的化合物用於製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。鍺材用於輻射探測器及熱電材料。高純鍺單晶具有高的折射係數,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、稜鏡或透鏡。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。鍺的熔密度5.32克/厘米3,為銀灰色脆性金屬。鍺可能性劃歸稀散金屬,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。鹼溶液與鍺的作用很弱,但熔融的鹼在空氣中,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。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、鋅冶鍊的副產品。

在火法煉鋅過程中,鍺以氯化物或氧化物的形式進入煙塵中,並得到富集。煤燃燒或煉焦工業產生的鍺都富集在煙道灰中。用鹽酸處理這些煙塵和煙道灰,可得四氯化鍺,通過精餾法提純后,水解得高純二氧化鍺,放在石英管內,加熱到680℃,用氫氣還原得高純鍺。再用直拉法或區域熔煉法製得鍺的單晶。在電子工業中鍺雖已大部分被硅代替,但由於鍺的電子和空穴遷移率比硅高,在高速開關電路方面鍺的性能也比硅好,因此鍺在紅外器件、γ輻射探測器方面仍佔有優勢。鍺還可作為煤的氫化和石油煉製的催化劑,鍺酸鉍用於閃爍體輻射探測器。

7 鍺 -發現

鍺、錫和鉛在元素周期表中是同屬一族,后兩者早被古代人們發現並利用,而鍺長時期以來沒有被工業規模的開採。這並不是由於鍺在地殼中的含量少,而是因為它是地殼中最分散的元素之一,含鍺的礦石是很少的。
門捷列夫曾預言了這一元素的存在,把它命名為「類硅」。直到1886年,鍺終於被德國夫賴堡(Frieberg)礦業學院分析化學教授文克勒發現。他是在分析夫賴堡附近發現到一種新的礦石——argyrodite(輝銀鍺礦4Ag2S·GeS2)的時候,發現有一未知的新元素並通過實驗驗證了自己的推斷。
從德國的拉丁名germania命名新元素為germanium(鍺),以紀念發現鍺的文克勒的祖國。元素符號定為Ge。鍺繼鎵和鈧后被發現,鞏固了化學元素周期系。

8 鍺 -對人體的影響

鍺對人體的影響主要是可以恢復疲勞;防止了貧血;幫助新陳代謝等等。很多地方被當作醫療輔助用具。但卻沒有臨床證明是有效的。最多也就是會說:身體會變輕,疼痛會減少等等。如果服用的話,曾經有過死亡的例子。臨床研究者認為是有危險的東西。會對腎臟產生不好影響。 但是在日本,在珠寶首飾行業被當作健康用具內裝在項鏈,手鏈里販賣。價格不菲。
至今為止,沒有發現鍺是人體必需的微量元素,也沒有發現生物體

鍺鍺粒

因缺鍺而出現的病理變化,因此在通常情況下並沒有補鍺的必要,因為在人類的正常飲食裡面可以攝入足夠身體用的鍺元素。目前發現鍺有益的生物效應與存在形式關係甚大,似乎沒有明顯的生理活性,只有部分有機鍺化合物才能表現出來而又肯定的生理活性。

一、鍺在機體中的分佈與代謝
各種天然食物均不同程度地含有鍺,換算一下大約成人每天的鍺攝取量為400-3500ug,因此鍺普遍存在與機體中,機體中的部分酶蛋白,大腦中的皮質和灰質中,均含有微量元素鍺。

二、具有生理活性的有機鍺化合物
研究最多的有機鍺化合物包括有機鍺倍半氧化物,衍生物,含硫配位的有機鍺化合物,生理活性最為明顯了。
鍺,具有明顯的抗腫瘤與消炎活性,其他還有很多類型的有機鍺化合物,大多具有抗腫瘤,消炎,免疫復活和殺菌等生物效應,但因毒性較大,只能作為醫藥品使用。

三、有機鍺化合物與腫瘤的關係
有機鍺132和螺鍺等具有明顯的抗腫瘤活性,且毒性低,尤其

鍺鍺粉

是沒有骨髓毒性這一優點,在防治腫瘤和輔助放化療等方面很有潛力,已經進入臨床試用階段。

有機鍺化合物抑制腫瘤活性的可能機制包括增強機體免疫力,清除自由基和抗突變等多個方面。許多生物活性的有機鍺化合物分子中,與鍺原子配位的通常是氧,硫和氮之類的強電負性原子,由於它們對電子的吸收作用導致鍺原子周圍的電子云偏離原子核而形成一個正電中心。但有機鍺化合物遇到腫瘤細胞時,其正常中心可增加腫瘤細胞的電勢能,降低其活動能力,從而起到抑制和殺死腫瘤細胞的作用,這就是說有機鍺化合物抑制腫瘤活性的生物電位學說。除了抗腫瘤及免疫復活作用外,鍺有益於生物效應還包括刺激造血系統的功能發揮,抑制細胞生長促進抗菌消失,促進植物生長等作用。對血液系統的作用主要表現在刺激血中紅細胞和血紅蛋白數量的增加,對治療貧血有一定的作用。

9 鍺 -鍺石

【中文名】 鍺石:鍺石是自然界中含有鍺元素的一類礦

鍺鍺石水枕頭
石的統稱。鍺,是德國化學家文克列爾發現的。是淺色得金屬,半導體物質,其原子具有32個電子,電子在人體里受電子工學作用而膨脹,而且通過凈化作用給細胞供氧。經過研究證明鍺晶體里的原子排列與金剛石一樣,硬而且脆。

鍺在自然界分佈很散很廣。銅礦、鐵礦、硫化礦以至岩石,泥土和泉水中都含有微量得鍺。在地殼中得含量為一百萬分之七,所以鍺含十一種珍貴得稀有元素。缺氧成為萬病得根源,而鍺被稱為能吃的氧。經研究證明鍺對缺氧引起的以下病症又特殊的療效:由於精神壓力的加重,引起血液粘稠度升高;現代人由於運動量不足引起的新陳代謝不振;各種心裡因素和身心衰弱引起的睡眠不足;呼吸污染的空氣而引起的肺功能底下;大量的吸入過量化學物質(藥品或化學調料)等。鍺是起抑制放射線引起的傷害,從而減輕傷害,恢復被傷害的細胞的作用。通過血球細胞增加供氧,使血液乾淨。肝癌。肺癌、胃癌等血管豐富部位的癌症和呼吸道疾病、哮喘和皮膚病等疾病的治療有著特殊的療效。
鍺原子核周圍有32個電子,最外側軌道上的4個電子做不規則運動。一旦溫度上升,最外側軌道上的一個電子就會因受刺激而離軌。而脫離了軌道的電子有助於調整生物的離子平衡,使身體神經電路的異常恢復正常,具有預防和改善身體的不適感及按摩溫泉效果等功效。鍺還有調整人體不正常電位的功能,在癌細胞電位劇烈上升時,鍺元素會奪取癌細胞的電子,使它電位下降,抑制病症的惡化。

鍺石的功能作用:
1、它具有脫氫富集氧功能,能夠使體能保持充足的氧,從而維護
鍺鍺石
人體的健康。在人體中,食物的分解是藉助氧氣進行的,在食物分解過程中,需要消耗大量的氧,同時生成水和二氧化碳。如果沒有充足的氧,就有可能使機體引起各種疾病。而有機鍺能把人體內的氫離子帶出體外,減少了機體對氧的需求量,從而有利於健康。 鍺進入人體后,可均勻地分佈在各器官組織中,24小時完全排出體外,屬於不會在身體中蓄積的微量元素,其毒性極低,無副作用。人體各器官細胞在生命過程中產生廢物,一部分經過分泌系統排出體外,還有一部分以自由基的形式存在於各器官中,形成病變,導致器官功能下降影響健康,有機鍺能與這部分自由基結合後排出體外,增強器官生命。
2、相對於其他對人體有益的礦石來說,鍺石還是有一定量比較微量輻射的,儘管對人體損害微小,短時間使用時對人體有很好的治療理療作用,但若長時間使用,反而會引起其他一些癥狀和不良反映.所以,專家建議,對鍺石的使用以不超過2年為益.
3、臨床研究發現,目前被人們廣泛認可鍺對多種疾病有著良好的治療作用。主要體現在:抗腫瘤、治療老年痴獃、增強免疫功能、延緩衰老、預防及治療動脈硬化、降低血液粘稠度、抗類風濕關節炎、調節內分泌、止痛消炎、降血壓、治療骨質疏鬆、調節內分泌、治療慢性肝炎等方面。鍺石對人體還有有涼血止血,降逆止嘔,清火平肝的效力,其原理和另外的含鐵礦物葯, 如磁石相仿, 從中醫學角度來講,接觸自然礦物可以補充人體不足的元素和微量元素,吸收或排泄過剩的元素和微元素,使人體保持一個特有的正間值。生產天然鍺礦石系列有:鍺石原礦、鍺石塊、鍺石顆粒、鍺石粉、鍺石板材等。
鍺石塊規格:一般為1-3CM,2-4CM,3-5CM。
鍺石顆粒為:6-10目,10-20目,20-40目,40-80目
鍺石粉規格為:100目,200目,325目,400目,600目,1250目。
鍺石板材規格為:10*10CM,15*15CM,20*20CM,30*30CM
鍺礦石的鍺發生量為200ppm\393ppm兩種,顏色為青灰色、紅花色兩種。

10 鍺 -金屬鍺

半導體工業的原料——鍺,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「亞硅」。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。

鍺在周期表上的位置,正好夾在金屬與非金屬之間。鍺雖屬於

鍺鍺石坐墊
金屬,但卻具有許多類似於非金屬的性質,在化學上稱為「半金屬」。就其導電的本領而言,優於一般非金屬,劣於一般金屬,在物理學上稱為「半導體」。鍺是淺灰色的金屬。據X射線的研究證明,鍺晶體里的原子排列與金剛石差不多。結構決定性能,所以鍺與金剛石一樣,硬而且脆。

鍺在地殼中的含量為一百萬分之七,比之於氧、硅等常見元素當然是少,但是,卻比砷、鈾、汞、碘、銀、金等元素都多。然而,鍺卻非常分散,幾乎沒有比較集中的鍺礦,因此,被人們稱為「稀散金屬」。現在已發現的鍺礦有硫銀鍺礦(含鍺5—7%)、鍺石(含鍺10%),硫銅鐵鍺礦(含鍺7%)。另外,鍺還常夾雜在許多鉛礦、銅礦、鐵礦、銀礦中,就連普通的煤中,一般也含有十萬分之一左右的鍺,也就是說,一噸煤中含有10克左右鍺。在普通的泥土、岩石和一些泉水中,也含有微量鍺。


11 鍺 -提取方法

鍺的提取方法是首先將鍺的富集物用濃鹽酸氯化,製取四氯化鍺,再用鹽酸溶劑萃取法除去主要的雜質砷,然後經石英塔兩次精餾提純,再經高純鹽酸洗滌,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。一些雜質會進入水解母液,所以水解過程也是提純過程。純二氧化鍺經烘乾煅燒,在還原爐的石英管內用氫氣於650-680℃還原得到金屬鍺。 鍺具備多方面的特殊性質,在半導體、航空航天測控、核物理探測、光纖通訊、紅外光學、太陽能電池、化學催化劑、生物醫學等領域都有廣泛而重要的應用,是一種重要的戰略資源。

12 鍺 -參考資料

1、模擬化學實驗室
2、.漢典
3、金屬元素
4、化工詞典
5、http://www.lsxky.com
6、http://www.lsxky.com/dianqishi.html
7、http://www.baojianshi.com 
8、連城--中東台論壇

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