物理 [元素周期表] 锗
锗 (Germanium)
基本信息
元素符号: Ge
原子序数: 32
原子量: 72.63
位置: 位于元素周期表第四周期，第14族（IVA族），位于硅和锡之间，属于类金属（半金属）。
电子构型: [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p²
原子结构
门捷列夫的预言: 锗是门捷列夫在1871年预言的“类硅”，1886年被文克勒发现，验证了元素周期表的正确性。
半导体特性: 具有适中的带隙（0.67 eV），是第一种被广泛应用的半导体材料。
物理性质
外观: 灰白色类金属，具有光泽，质脆易碎。
密度: 5.323 g/cm³
熔点与沸点: 熔点较高（938.25 °C），沸点2833 °C。
半导体特性: 纯锗的电阻率较高，但掺杂后导电性会显著增加。
红外透过性: 对红外辐射透明，但对可见光不透明。
化学性质
化学稳定性: 常温下在空气中稳定，加热时才会与氧气反应。
常见的化学反应:
与氧反应: 加热时生成二氧化锗（GeO₂）。
与酸反应: 不溶于稀盐酸和稀硫酸，但溶于浓硫酸和浓硝酸。
与碱反应: 在有过氧化氢存在下溶于碱，生成锗酸盐。
卤化物: 与氯气反应生成四氯化锗（GeCl₄），这是一种重要的中间化合物。
存在与制备
地壳中存在: 地壳中含量约1.6 ppm，分布分散，极少形成独立矿床。
主要来源:
闪锌矿: 锌冶炼过程中的副产物是锗的主要来源。
含锗褐煤: 某些特定地区的褐煤中含有较高浓度的锗。
银铅锌矿: 部分多金属矿中也含有锗。
制备方法: 先通过化学方法将锗富集并转化为四氯化锗，经水解、还原得到粗锗，再通过区域熔炼技术提纯到极高纯度（99.9999%以上）用于半导体领域。
主要用途
光纤通讯:
光纤掺杂: 二氧化锗（GeO₂）用于光纤芯层的掺杂剂，可以提高光纤的折射率，降低信号传输损耗。
红外光学:
红外透镜和窗口: 锗晶体对2-14微米波段的红外光具有极好的透过性，广泛用于热成像仪、夜视设备、红外光谱仪和军用制导系统。
半导体材料:
早期晶体管和二极管: 第一代晶体管就是由锗制造的。
衬底材料: 用于高效多结太阳能电池（如太空卫星用）的衬底。
硅锗合金（SiGe）: 用于高速集成电路、射频芯片，提高电子迁移率。
催化剂:
聚酯合成: 锗化合物用于生产特定类型的PET塑料（如环保水瓶），具有高透明度。
医药与保健品:
有机锗: 曾一度作为保健品（如锗-132），但其安全性存在争议，需谨慎使用。