门捷列夫
1885年夏季,在萨克森王国弗赖堡附近的一个矿场,发现了一种新的矿物。由于这种矿物的含银量高,所以被命名为 Argyrodite(现被称为硫银锗矿)。化学家克莱门斯·温克勒分析了这种矿物,并于1886年成功从中分离出一种新的元素。他最初认为这种新元素是类锑,但很快就又确信它是类硅。在他发表成果之前,他原本打算用 neptunium(镎) 来为新元素命名,由于与也是通过理论预测并发现发现的海王星(Neptune)名字类似。并且,镎(Neptunium)这个名字当时已被另一元素占用(不过不是今天叫镎的元素,它到 1940 年才被发现),因此温克勒改用他的祖国——德国的拉丁语(germanium)来为元素命名。
温克勒
0 3性质
在标准状况下,锗是一种银白色的半金属元素,硬但易碎。这种形式构成一种同素异形体,技术上叫 α锗,它带金属光泽,结构与钻石一样,为钻石立方晶体结构。当压力高于 120kPa 时,会形成另一种同素异形体,叫 β锗,它的结构与 β锡一样。与硅、镓、铋、锑与水一样,锗在熔化态固体化时(即凝固)会膨胀,而有这种特性的物质并不多。
锗是一种半导体。用区熔技术生产出的半导体用锗晶体,其杂质含量只有一百亿分之一,因此这种晶体是史上最纯的材料之一。第一种在极强电磁场下成为超导体的金属材料,是一种含锗、铑和铀的合金,于2005年被发现。
0 4制备
2019 年锗的年生产量约为130吨。中国是主要的生产国,2019年生产约85吨。锗主要是由闪锌矿中制取,而闪锌矿是一种锌矿石,但是也可以在银、铅及铜矿中找到锗。若煤炭发电厂用的煤是从高锗浓度的矿床来的话,那么发电厂的飞灰(fly ash)也是锗的一个来源。
0 5应用
锗与锡、铅在元素周期表中属同一族,后两种元素被古代人发现和利用均比锗早,而锗长时期以来没有被工业规模的开采并不是由于锗在地壳中的含量少,而是因为它是地壳中最分散的元素之一,含锗的矿石很少,被称为"稀散金属"。
直到20世纪30年代,由于冶炼工业的带动,锗和锗化合物的研究才有了进一步的发展。1942年,人们发现锗是优秀的半导体材料,可以用来代替真空管,这才形成了锗的工业化生产,成为半导体工业的重要原料。锗在20世纪六七十年代曾经是一种典型的半导体材料,在当时的科技水平和应用环境下,享有国家战略物资的地位。随着技术进步,稀缺而昂贵的锗在半导体领域的基础应用大量被丰富而廉价的硅替代,但锗的电子迁移率和空穴迁移率比硅大,适用于超高速转换开关电路,因而在高频快速低噪声的领域,锗器件的性能远远优于硅器件。
进入21世纪以后,锗在红外领域的应用得到了极大的开拓和提升,红外光学用锗已经跃升为金属锗的第一市场。而近年来,随着绿色革命、新能源技术的开发和应用,锗在太阳能领域高转换率、抗辐射和长寿命的特殊优势日益显现,正在成为新能源的关键材料,受到世界各国的普遍重视。目前以锗为衬底的高效多节太阳能电池制造技术在国外已经成熟,在实验室里的光电转化效率达到40%以上,是硅太阳能电池的2-3倍,被广泛应用于人造卫星、航天飞机等空间航天器的太阳能电源和地面聚光太阳能发电系统。
此外,锗常用来制造热敏电阻、光敏电阻和半导体温度计,用于温度测量和设备的自动控制。锗在红外器件、γ辐射探测器方面,也有新的用途,如锗酸铋用于闪烁体辐射探测器。锗还同铌形成化合物,用作超导材料。作为一种高新技术材料,锗已被广泛应用于电子工业、光学工业、制药业及其他高新技术行业。
文章内容来源于网络,转载文章版权属原作者所有。所载信息均是出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性,由此造成的损失本站概不负责返回搜狐,查看更多