鍺化學性質(zhì)穩(wěn)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。堿溶液與鍺的作用很弱,但熔融的堿在空氣中,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。
鍺在元素周期表上的位置正好夾在金屬與非金屬之間,因此具有許多類似于非金屬的性質(zhì),這在化學上稱為“亞金屬”,外層電子排布為4s24p2。但它的化學性質(zhì)類似于臨近族的元素,尤其是砷和銻?;瘜W上或毒物學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)是一種相對穩(wěn)定的氣體。有機鍺化合物,烷基可以替換個多個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,四鹵化鍺是刺激性的,氫化鍺毒性*強。鍺不溶于稀酸及堿,但溶于濃硫酸。
鍺在室溫下是穩(wěn)定的,但也會生成GeO單層膜,時間長了會逐漸變成GeO2單層膜。而當鍺的表面吸附了水蒸氣便破壞了氧化膜的鈍化性質(zhì),而生成厚的氧化物。
鍺在較高溫度下便氧化,且伴隨有失重的現(xiàn)象,原因是生成了GeO,因其有較強的揮發(fā)性。 研究者研究了鍺表面氧化的過程,先在600℃時用CO還原鍺,以排除鍺表面的結(jié)合氧或吸附氧。再在25~400℃,10kPa的氧壓下氧化鍺,僅1min即形成了第yi氧化層。當溫度超過250℃很快形成第二氧化層。再升高溫度,氧化速度顯著變慢。在400℃氧化3h,形成厚度為1.75nm的GeO?膜。
鍺在不同溶劑中的腐蝕溶解行為不同。n型鍺的溶解電位比p型略正,所以在相同溶液中前者的溶解速度較快。鍺易溶于加氧化劑的熱酸、熱堿和H?O?中。難溶于稀硫酸、鹽酸和冷堿液。鍺在100℃的水中是不溶的,而在室溫下飽和氧的水中,溶解速度接近1μg/(cm·h)。
H2O2對鍺的溶解
室溫下3%的H2O2能緩慢地溶解塊狀的鍺,升溫到90~100℃時溶解速度加快。 n型鍺在100℃的H2O2中的溶解速度受H2O2濃度的影響 [8] 。
(1)鍺被氧化為GeO,在表面形成單層GeO Ge+H?O?══ GeO
(2)進一步氧化為GeO? GeO+H2O2=GeO2+H2O
(3)GeO?+H?O=H?GeO?
當溶液中有堿存在時,鍺酸與堿作用生成鍺酸鈉,而加速鍺的溶解。 H2GeO3+NaOH=Na2GeO3+2H2O
鍺在硫酸中的溶解
90℃時濃硫酸與塊狀鍺有微量反應,歷時一周鍺的損失量為1%。 [9]
鍺在硝酸中的溶解
濃硝酸能腐蝕塊狀鍺的表面。鍺在硝酸中的溶解速度受硝酸的濃度、攪拌速度、溫度等因素的影響。
鍺與堿液的作用
氫氧化鈉和氫氧化鉀水溶液與鍺的作用很慢 [8] ,但是熔融的氫氧化鈉、氫氧化鉀、Na2CO3、Na2O2、NaB4O7能迅速地溶解各種形態(tài)的鍺,生成堿金屬的鍺酸鹽。
鍺在某些鹽溶液中的溶解
鍺可溶于某些電解質(zhì)溶液,如硫酸鈉、鉀的氯化物、硝酸鹽、氯化銫、氯化鑭等。
與其他物質(zhì)的作用
加熱時粉狀的鍺在氯和溴中能燃燒,生產(chǎn)四鹵化鍺,加熱時干燥的HCl氣體能腐蝕鍺。
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