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
太陽中的元素含量:(ppm)0.2
海水中的元素含量:(ppm)太平洋表面 0.00000035
地殼中的元素含量:(ppm)1.8
鍺晶粒。
相對原子質量:72.61
氧化態:主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
周期群:4
群:IVA
電子層排列:2-8-18-4
晶體結構:晶胞為面心立方晶胞,每個晶胞包含 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°
摩氏硬度:6
聲音在其中的傳播速度:(m/S)5400
電離能(kJ/ mol)
M - M+ 762.1
M+ - M2+ 1537
M2+ - M3+ 3302
M3+ - M4+ 4410
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:5.35g/cm^3 p>
熔點:937.4°C
沸點:2830°C
原子半徑:122 皮米,Ge4+ 半徑 53 皮米
發現者:Winkler 發現日期:1818 年溫克勒 發現時間:1886 年
發現過程:1886 年,德國的溫克勒在分析硫銀鍺礦石時,發現了鍺的存在;後來通過將硫化鍺與氫***加熱,生成了鍺。
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3(2
鍺錠
0℃),莫氏硬度6.0~6.5,常溫下,結晶鍺較脆,塑性很小。鍺具有半導體特性,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,硝酸和熱濃硫酸能將金屬鍺氧化成二氧化鍺,鍺也溶於王水。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、次氯酸鈉和其他氧化劑存在的情況下,鍺可以溶解在堿性溶液中生成鍺酸鹽。鍺的氧化態為 +2 和 +4。
用途
高純鍺是壹種半導體材料。它可以通過還原和熔化從高純度氧化鍺中提取。摻有微量特定雜質的鍺單晶體,可用於制造各種晶體管、整流器和其他器件。鍺化合物可用於制造熒光板和各種高折射率玻璃。鍺單晶可用作晶體管,是第壹代晶體管材料。鍺可用於輻射探測器和熱電材料。高純鍺單晶具有很高的折射系數,對紅外線透明,不透過可見光和紫外線,可用作特殊的紅外鍺窗、棱鏡或透鏡。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,含二氧化鍺的玻璃具有較高的折射率和色散性能,可用於廣角照相機和顯微鏡鏡頭,三氯化鍺還是壹種新型光纖材料添加劑。
鍺,具有半導體特性。對固態物理學和固態電子學的發展起到了重要作用。鍺的熔化密度為5.32克/厘米3,為銀灰色脆性金屬。鍺可歸類為稀金屬,鍺的化學性質穩定,在常溫下不與空氣或水蒸氣反應,但在 600-700 ℃時,很快生成二氧化鍺。用鹽酸、稀硫酸不起作用。濃硫酸加熱時,鍺會慢慢溶解。在硝酸、王水中,鍺很容易溶解。堿溶液對鍺的作用較弱,但熔融堿在空氣中,能使鍺迅速溶解。鍺不與碳作用,因此在石墨坩堝中熔化時不會被碳汙染。鍺具有良好的半導體特性,如電子遷移率、空穴遷移率等。鍺的開發仍有很大潛力。現代工業生產的鍺,主要來自銅、鉛、鋅冶煉的副產品。
在鋅的火法精煉過程中,鍺以氯化物或氧化物的形式進入煙塵而富集。燃煤或煉焦工業產生的鍺會在煙塵中富集。這些煙塵和煙道灰經鹽酸處理後得到四氯化鍺,四氯化鍺經蒸餾提純後水解得到高純度的二氧化鍺,將二氧化鍺放入石英管中,加熱到 680℃,用氫氣還原成高純度的鍺。然後用直拉法或區域熔化法得到鍺的單晶體。在電子工業中鍺大部分已被矽取代,但由於鍺的電子和空穴遷移率比矽高,在高速開關電路中鍺的性能比矽好,所以鍺在紅外器件、γ輻射探測器中仍有優勢。鍺還可用作煤加氫和石油提煉的催化劑,鍺酸鉍可用於閃爍體輻射探測器。
對人的影響
鍺對人體的影響主要是恢復疲勞;防止貧血;幫助新陳代謝等。很多地方都把它作為醫療輔助用品。但並沒有臨床證明它有效。頂多是說:身體會變輕,疼痛會減輕等等。曾有過服用後死亡的案例。臨床研究人員認為它很危險。它對腎臟有不良影響。然而,在日本的珠寶行業,它被制成項鏈和手鏈作為保健工具出售。價格不菲。
到目前為止,還沒有發現鍺是人體必需的微量元素,也沒有發現機體
鍺微粒
由於缺乏鍺而出現病理變化,因此在通常情況下沒有必要補充鍺,因為在人的正常飲食中就可以攝入體內足夠的鍺元素。目前發現鍺的有益生物效應與存在形式的關系很大,似乎沒有明顯的生理活性,只有部分有機鍺化合物表現出肯定的生理活性。
壹、鍺在人體內的分布和代謝
各種天然食物中都不同程度地含有鍺,折算壹下成人每天鍺的攝入量為400-3500ug,所以鍺在人體內的普遍存在與人體內的壹些酶蛋白有關,在人體內的大腦皮層和灰質中,都含有微量元素鍺。
具有生理活性的有機鍺化合物
目前研究最多的有機鍺化合物包括有機鍺倍半氧化物、衍生物、含硫有機鍺化合物等,生理活性最為明顯。
鍺,具有明顯的抗腫瘤和消炎活性,其他類型的有機鍺化合物還有很多,大多具有抗腫瘤、消炎、免疫復活和殺菌等生物效應,但由於毒性較大,只能作為醫藥產品使用。
三、有機鍺化合物與腫瘤
有機鍺132和螺鍺等鍺具有顯著的抗腫瘤活性,且毒性低,特別是
鍺粉
沒有骨髓毒性這壹優勢,在防治腫瘤和輔助化放療等方面很有潛力,目前已進入臨床試驗階段。
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方面。許多具有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、硫和氮等強電負性原子,由於它們吸收電子導致鍺原子周圍的電子雲遠離原子核而形成帶正電的中心。然而,當有機鍺化合物遇到腫瘤細胞時,其正常的中心能增加腫瘤細胞的勢能,降低腫瘤細胞的活性,從而起到抑制和殺傷腫瘤細胞的作用,即有機鍺化合物抑制腫瘤活性的生物勢能理論。除了抗腫瘤和免疫復活作用外,鍺的有益生物效應還包括刺激造血系統功能發揮、抑制細胞生長促進抗菌素消失、促進植物生長等作用。對造血系統的作用主要表現在刺激血液中紅細胞和血紅蛋白數量的增加,對治療貧血有壹定的作用。