鍺化學性質

『壹』 鍺元素是什麼對人體有何作用

鍺（舊譯作鈤 ）是一種化學元素，它的化學符號是Ge，原子序數是32，原子量72.64。在化學元素周期表中位於第4周期、第IVA族。

鍺對人體的作用：

1、活化生物電流，促進血液循環，改善及預防身體的不適感。

2、保護紅血球，抵抗外來射線的襲擊，使之不受損害。

3、代謝、免疫力恢復並提高身體的自然治癒力。

(1)鍺化學性質擴展閱讀

有機鍺分為合成有機鍺、天然有機鍺、生物有機鍺三類。合成有機鍺為羥乙基鍺倍半氧化物，即Ge-132、螺鍺、呋喃鍺衍生物等一類抗病毒、抗炎、抗癌有機鍺，是具有廣泛葯理作用的化合物，但服用過多易引起缺鈣。

生物有機鍺是將鍺化合物植入生物體內，如酵母、細菌、大型真菌、蔬菜等。天然有機鍺從人參等天然葯用植物中提取，或直接食用，對人體無任何毒副作用。

『貳』 鍺的用途

用途：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。在電子工業中，在合金預處理中，在光學工業上，還可以作為催化劑。

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。

(2)鍺化學性質擴展閱讀：

鍺元素結晶後的特點：

1、長程有序：晶體內部原子在至少在微米級范圍內的規則排列。

2、均勻性：晶體內部各個部分的宏觀性質是相同的。

3、各向異性：晶體中不同的方向上具有不同的物理性質。

4、對稱性：晶體的理想外形和晶體內部結構都具有特定的對稱性。

5、自限性：晶體具有自發地形成封閉幾何多面體的特性。

6、解理性：晶體具有沿某些確定方位的晶面劈裂的性質。

7、最小內能：成型晶體內能最小。

8、晶面角守恆：屬於同種晶體的兩個對應晶面之間的夾角恆定不變。

『叄』 鍺元素是什麼

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。

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。

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，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。

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系數，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、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、鋅冶煉的副產品。
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，通過精餾法提純後，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制的催化劑，鍺酸鉍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系甚大，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、鍺在機體中的分布與代謝
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，只能作為醫葯品使用。
三、有機鍺化合物與腫瘤的關系
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雲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。

『肆』 鍺具有半導體性質是嗎

具有半導體性質。對固體物理和固體電子學的發展有重要作用。鍺的熔密度5.32克/厘米3，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。

『伍』 鍺是什麼

鍺是一種化學元素，它的化學符號是Ge，它的原子序數是32，是一種灰白色的類金屬。鍺的性質與錫類似。鍺最常用在半導體之中，用來製造晶體管。

鍺具有半導體性質。對固體物理和固體電子學的發展有重要作用。鍺的熔密度5.32克／厘米3，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、鋅冶煉的副產品。

『陸』 鍺的物理 化學性質

粉末狀鍺呈暗藍色，結晶狀鍺為銀白色脆金屬。密度5.35克/厘米3。熔點937.4℃。沸點2830℃。鍺化學性質穩定，常溫下不與空氣或水蒸汽作用.與鹽酸、稀硫酸不起作用.在硝酸、王水中，鍺易溶解。

『柒』 鍺的物理化學性質，晶體生長和用途是什麼

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。
性質：
具有半導體性質。對固體物理和固體電子學的發展超過重要作用。鍺的熔密度5.32克／厘米3，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、鋅冶煉的副產品。

『捌』 鍺是什麼，用途是什麼

鍺（舊譯作鈤 ）是一種化學元素，它的化學符號是Ge，原子序數是32，原子量72.64。在化學元素周期表中位於第4周期、第IVA族。鍺單質是一種灰白色類金屬，有光澤，質硬，屬於碳族，化學性質與同族的錫與硅相近，不溶於水、鹽酸、稀苛性鹼溶液，溶於王水、濃硝酸或硫酸，具有兩性，故溶於熔融的鹼、過氧化鹼、鹼金屬硝酸鹽或碳酸鹽，在空氣中較穩定，在自然界中，鍺共有五種同位素：70，72，73，74，76，在700℃以上與氧作用生成GeO2，在1000℃以上與氫作用，細粉鍺能在氯或溴中燃燒，鍺是優良半導體，可作高頻率電流的檢波和交流電的整流用，此外，可用於紅外光材料、精密儀器、催化劑。鍺的化合物可用以製造熒光板和各種折射率高的玻璃。
鍺、錫和鉛在元素周期表中是同屬一族，後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采。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。

『玖』 鍺的元素地球化學

一、鍺的地球化學性質

鍺位於元素周期表第四（氪）周期第IV簇，原子系數為32，電子構型為4s²4p²，原子量為72.6，包括有五種穩定同位素，它們的相對豐度分別為⁷⁰Ge（20.55%）、⁷²Ge（27.37%）、⁷³Ge（7.67%）、⁷⁴Ge（36.74%）和⁷⁶Ge（7.67%）。在鐵隕石、石鐵隕石和地殼中，這些穩定同位素存在著明顯的同位素分餾（Hirata，1999）。除了自然同位素外，鍺已知有9個人工短壽命的同位素：⁶⁵Ge、⁶⁶Ge、⁶⁷Ge、⁶⁸Ge、⁶⁹Ge、⁷¹Ge、⁷⁵Ge、⁷⁷Ge、⁷⁸Ge。鍺同錫、鉛一樣，次外電子層共18個電子，為典型的銅型離子。它有4個價電子，容易失去價電子而形成穩定的Ge⁴⁺；在還原條件下，鍺易形成2價離子。Ge²⁺與Sn²⁺均是強還原劑，在自然條件下不易存在（劉英俊，1984）。鍺的主要地球化學參數列入表5-1。

鍺是一個在地質上令人困惑的元素。鍺是典型的分散元素，從原始地幔（1.13×10^-6～1.31×10^-6）→大洋地殼（1.4×10^-6～1.5×10^-6）→大陸地殼（1.4×10^-6～1.6×10^-6）（Anderson，1982；Wank，1984；Taylor，1985），鍺的豐度幾乎沒有明顯的變化，但取決於地球化學環境，鍺還表現出明顯的親石、親鐵、親銅（親硫）和親有機質的特性，諸如偉晶岩、低溫硫化物、鐵的氧化物和氫氧化物等不同礦物組合以及煤中均含鍺（Bernstein，1984；Pokrovski，1999）。

由於鍺和硅的原子半徑和化學性質相似，這兩個元素具有特徵的最外層電子結構、相近的原子或離子半徑，鍺在地殼中的地球化學行為最明顯的趨勢是替代礦物晶格中的硅。在岩漿結晶分異過程中，鍺與硅的分離程度很小，廣泛分散在硅酸鹽、粘土和碎屑沉積物中。多數情況下，大陸地殼岩石和礦物中含鍺（1～2）×10^-6，Ge/Si原子比接近1×10^-6（Wittman和 Hörmann，1976）。鍺以類質同象方式進入各種硅酸鹽中的能力是不一樣的。在某一特定的火成岩或變質岩中，鍺具有富集在島狀硅酸鹽、簾狀硅酸鹽和層狀硅酸鹽的傾向，而在架狀硅酸鹽中含量降低。鍺較易進入硅氧四面體聚合能力小的硅酸鹽礦物的晶格中。鍺具有強烈富集在晚期的岩漿結晶分異物和其他結晶時存在大量揮發分的岩石（如偉晶岩、雲英岩和矽卡岩）。這些岩石中的黃玉、石榴子石和雲母具有相當高的鍺含量，可能與Ge⁴⁺與 Al³⁺的類質同象有關。鍺在許多低溫過程中的地球化學行為類似與硅的「重穩定同位素」。在地殼岩石的化學風化過程及鍺被入海口和海洋中生物成因蛋白石吸收的過程中，鍺的行為與硅類似，表現在淡水、海水和生物成因的蛋白石中的 Ge/Si原子比約為1×10^-6 ，與地殼值接近；在溶液中均以類似的氫氧配合物[Ge（OH）₄和 Si（OH）₄]存在。

表5-1 鍺的地球化學參數表

鍺的親硫性使其富集在某些硫化物中，特別是沉積岩中富閃鋅礦、富銅的硫化物礦床的硫化物。在閃鋅礦、硫砷銅礦、黝錫礦、硫銀錫礦和錫黝銅礦中發現較高含量的鍺。所有的這些礦物具有4價鍺呈四面體的閃鋅礦或纖鋅礦衍生結構（Bernstein，1985）。鍺在硫化物中與在氧化物中有著不同的結晶化學性質。鍺以 Ge⁴⁺類質同象進入閃鋅礦晶格並在其中發生富集（含量可達3000×10^-6 ），是鍺在硫化物礦物中結晶化學最大的特點。但也有人認為Ge是以GeS₂形式進入閃鋅礦內。由於化學性質的相似，有時大量的 Ge 替代硫化物中4價、四面體配位的 Sn。這種替換最多發生在硫銀錫礦中，硫銀錫礦的含鍺量可以超過1%（Moh，1976）。硫砷銅礦（Cu₃AsS₄）中常發現高含量的鍺，可能是由於 Ge（Ⅳ）替代了As（Ⅴ）。鍺在硫化物中除以類質同象進入簡單硫化物礦物晶格外，還形成等形式的硫鍺酸根類質同象進入含鍺硫鹽類礦物。鍺除以分散狀態進入許多礦物成分中外，在稀少的情況下還形成了含量超過了 1%而可視為鍺的獨立礦物（表5-2）。

表5-2 鍺的獨立礦物

鍺在硫化物中的富集還取決於硫逸度和其他金屬元素的活度。只有在低至中等硫逸度環境，Ge才能進入ZnS中，並有可能替代Zn和S（Malevskiy，1966）。硫比較豐富時，鍺並不直接在ZnS中替代，如果鍺濃度足夠高，鍺將形成自己的硫化物。鍺含量較低時，它將在四面體位置替代硫酸鹽中的金屬。這種替代最明顯的是直接替代As和Sn。鍺的行為也取決於Cu、Ag以及形成主要的含鍺硫酸鹽礦物（表5-2）必要元素的活度。因此，在低至中等硫逸度環境，鍺將富集在閃鋅礦中；在高硫逸度（或高Cu、高Ag）環境，鍺將形成自己的硫化物礦物或進入硫酸鹽中。有時，甚至在低至中等硫逸度情況下，高的Cu或Ag活度將促進含鍺Cu或Ag硫化物的形成。

鍺的親鐵性主要表現在鐵-鎳隕石中富含鍺、鍺在岩漿作用過程中富集在含鐵相中，以及某些沉積鐵礦床中含鍺量較高。鍺在沉積鐵礦和含鐵硫化物礦床的氧化帶中富集，可能與它們自溶液中沉降時鐵的氫氧化物結合鍺的能力有關。鐵礦床中的鍺主要富集在針鐵礦（可達5310×10^-6）和赤鐵礦（可達7000×10^-6）中（Bernstein，1985）。鍺以8次配位狀態進入赤鐵礦中置換Fe³⁺，其置換方式為2Fe³⁺=Ge⁴⁺+Fe²⁺，形成鍺與鐵的固溶體。針鐵礦中OH失去一個質子，並且通過Fe³⁺+H⁺=Ge⁴⁺替換，鍺以8次配位狀態進入針鐵礦中。不同地質環境中的磁鐵礦中經常富集鍺，可能反映在磁鐵礦和鍺磁鐵礦（Fe₂GeO₄）之間存在固溶體。羥鍺鐵石FeGe（OH）₆中Ge⁴⁺-OH和Fe²⁺-OH共同形成8次配位。

鍺的有機親和力或親有機指數較高，國內外的許多煤層中均發現有鍺的富集。Pokrovski等（1998）的實驗表明，在25～90℃條件下，鍺與鄰苯二酚、檸檬酸和草酸等易形成穩定螯合物。一般認為煤中的鍺不形成獨立礦物，而包含在煤的大分子組成中。但是，長期以來對於煤中鍺具體的有機結合形式則一直爭論不休，通常認為有以下形式：①以O-Ge-O和O-Ge-C形式鍵合（Ryabchenko，1968）；②與煤中大分子的不同官能團通過Ge-C形式鍵合，或與腐殖酸螯合（Shpirt，1984）；③呈單個的有機化合物形式存在（Saprykin，1965）；④通過表面氧化還原反應和表面吸附形式存在於煤中有機質的表面（Swaine，1990）。

二、天體和隕石中鍺的豐度

根據球粒隕石的組成，鍺的宇宙豐度估計為1.71Ge原子/10000Si原子（Mason和Moore，1982）。普通球粒隕石中的鍺含量相對均一，平均7.6×10^-6（Shima，1964），10.6×10^-6（Onishi，1956）。Shima（1964）發現鍺輕微富集在Abee頑火輝石球粒隕石（29.3×10^-6）和Murry碳質球粒隕石（17.3×10^-6）中。Allende碳質球粒隕石中含鍺15×10^-6（Clarke等，1970）。在石鐵隕石中，相對於硅酸鹽氧化物相，鍺通常發現富集在金屬相中（Onishi，1956；Shima，1964；EL Wardani，1957）。例如，Brenham石鐵隕石中，金屬相中鍺含量為56×10^-6，硅酸鹽氧化物中含鍺0.85×10^-6，隕硫鐵中含鍺17.3×10^-6（Shima，1964）。盡管含量有所變化（＜0.1×10^-6～n×100×10^-6），鍺一般富集在鐵隕石中（Wasson，1966）。根據鐵隕石中的鍺和鎳的含量，Scott和Wasson（1975）對鐵隕石進行了分類。另外，鐵鎳隕石中的鍺含量通常為n×100×10^-6。由於鍺的太陽系豐度相比（C1球粒隕石中Ge/Si（原子比）=120×10^-6；Anders和Ebihara，1982），地球火成岩中明顯貧鍺，通常認為地球上的鍺大多數殘留在鐵鎳地核和地幔中（Wittman和Hørmann，1976；Chou，1978）。

三、不同地質體中鍺的分布

從表5-3中可以看出，基性火成岩和花崗岩中的鍺含量並沒有明顯差異。Goldschmidt（1954）注意到鍺在一些霞石正長偉晶岩中富集，其GeO₂的含量為（5～10）×10^-6。鍺也富集在花崗質偉晶岩、雲英岩的某些礦物中，特別是黃玉，雲母和鋰輝石。

硅質沉積岩和變質岩中的鍺含量與火成岩中的鍺含量比較接近（表5-3）。頁岩有時輕微富集鍺，特別是含有機質的頁岩（E.L Wardani，1959；Burton等，1959；Breger和Schopf，1955）。沉積碳酸鹽岩貧鍺，平均只有0.09×10^-6。在深海沉積物中，鍺輕微富集在硅質粘土和錳結核中，鈣質粘土和軟泥中相對貧鍺（表5-3）。

鍺在許多煤中的富集，特別是在煤灰中，已眾所周知對此進行了廣泛研究。無論是在不同地區還是某特定的礦床中，鍺含量的變化范圍可達幾個數量級。美國華盛頓特區附近孤立的褐煤化原木中，鍺含量可達0.2%，灰分中含鍺7.5%（Stadnichenko等，1953）。Chattanooga頁岩內的薄層煤中鍺含量為760×10^-6，頁岩本身最高為18×10^-6（Breger和Schopf，1955）。煤中鍺分布的大量研究（Breger，1958；Manskaya和Drozdova，1968；Smirnov，1977；Gluskoter等，1977；劉英俊，1984；李春陽，1991；韓德馨，1996；胡瑞忠，1996）表明，鍺在煤中的分布主要有四個特點：①煤中鍺的含量與煤岩成分有密切的關系，鏡煤是鍺的最大載體，絲炭組分中含鍺極低；鍺在不同煤岩組分中含量變化序列是鏡煤＞亮煤＞暗煤＞絲炭。②鍺在煤層頂、底部有富集現象，鍺含量一般從煤層頂、低部向中間急劇降低；只有在煤層很薄時，整個煤層的頂、底板和中部才能都富含鍺。③在同一煤層中，一般薄煤層比厚煤層含鍺高，隨煤層厚度的增加鍺含量減少。④一般情況下，煤中鍺的含量與灰分成反比，與揮發分成正比。鍺在煤中的富集長期被認為集中在有機組分中，只有很少量的鍺分布在無機礦物相中（Goldschmidt和Peters，1933；Gluskoter等，1977）。

表5-3 不同地質體中的鍺含量

許多學者都注意到鍺在鐵的氧化物中的富集現象。Bruton等（1959）發現英格蘭Cumberland的兩件赤鐵礦中鍺含量分別為43×10^-6和83×10^-6。Vakhrushev和Semenov（1969）發現火山-沉積成因磁鐵礦-赤鐵礦礦床中32件磁鐵礦樣品平均含鍺10.34×10^-6，矽卡岩礦床中628件磁鐵礦樣品平均含鍺2.5×10^-6。Bekmukhametov等（1973）也發現鍺在火山-沉積成因的磁鐵礦-赤鐵礦礦床中的富集（≤70×10^-6），並與矽卡岩中鐵的氧化物（鍺含量n×10^-6）、熱液脈型礦床中鐵的氧化物（鍺含量≤20×10^-6）以及沉積褐鐵礦（鍺含量n×10^-6）進行對比。Grigoryev和Zekenov（1965）也發現上述特徵，同時發現采自印度尼西亞Banu-Wuhu火山附近海底熱泉的Fe-Mn氧化物-氫氧化物顆粒中含鍺（11～15）×10^-6。在美國猶他州西南華盛頓縣的Apex礦區，原生的 Cu-Pb-Zn硫化物礦石大部分被蝕變成褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦和藍銅礦，鍺在針鐵礦（可達5310×10^-6）和赤鐵礦（可達7000×10^-6）中發生超常富集。江蘇省江浦縣萬壽山鐵礦中，鍺賦存於赤鐵礦中，鍺含量為（10～168）×10^-6，一般為30×10^-6，可供利用的礦石平均含鍺為35×10^-6（中國礦床發現史江蘇卷編委會，1996）。

不同成因鐵礦床中鍺的克拉克值為：岩漿型1.75×10^-6、岩漿期後型1.50×10^-6、火山沉積型16.5×10^-6、沉積型1.5×10^-6和風化型2.0×10^-6（Smimov，1977）。

具有商業價值的鍺目前主要來自碳酸岩和頁岩為容礦岩石的閃鋅礦礦床中，包括上密西西比河谷地區（閃鋅礦中含鍺可達420×10^-6；Hall和Heyl，1968）和法國Saint-Slavy閃鋅礦礦床（閃鋅礦含鍺可達3000×10^-6；Barbanson和Geldron，1983）。其他地區閃鋅礦中鍺含量研究表明，低溫、晚期形成的閃鋅礦中具有較高的鍺含量。例如，廣西環江縣北山鉛鋅硫鐵礦礦石平均含鍺10×10^-6（中國礦床發現史廣西卷編委會，1996），凡口鉛鋅礦礦石中最高含鍺58×10^-6，鍺主要賦存在淺棕色閃鋅礦中（譚風琴，1995）。會澤鉛鋅礦礦石中含鍺（10～80）×10^-6，鍺主要賦存在閃鋅礦中。礦石中的閃鋅礦主要有兩種：鐵閃鋅礦和（淺色）閃鋅礦。鐵閃鋅礦含鐵量較高，呈棕褐—黑色，半金屬光澤，與毒砂、黃銅礦、斑銅礦共生。淺色閃鋅礦呈淺棕—棕褐色，樹脂光澤，與方鉛礦、輝硫銻鉛礦及輝硫砷鉛礦等硫化物共生。淺色閃鋅礦的形成溫度明顯低於鐵閃鋅礦，是鍺的主要載體（韓潤生等，2000）。

在扎伊爾Kipushi Zn-Cu-Pb硫化物礦床及納米比亞Tsumeb Pb-Cu-Zn硫化物礦床中，富鍺礦帶位於高純度銅礦石內部。礦床中含有鍺的硫化物礦物：硫銅鍺礦、鍺石和少量灰鍺礦。這些礦物也作為顯微包裹體分散在許多深成礦石的內部。Kipushi礦床中硫銅鍺礦的數量相當豐富（Intiomsle和Oosterbosh，1974）。Tsumeb礦床的鍺石儲量為28噸（Søhnge，1964）。

Bischoff等（1983）利用發射光譜方法分析了9件北緯21°東太平洋隆起帶內熱水沉積成因的硫化物、硫酸鹽和硅的混合物中的鍺含量。富閃鋅礦和纖鋅礦的樣品中鍺含量（96～270）×10^-6，而其他樣品則為＜1.5×10^-6～27×10^-6。這一結果意味著，鍺有可能中度富集在富鋅的黑礦型和其他海底熱液衍生的塊狀硫化物礦床中。

四、不同地質作用過程中鍺的地球化學

鍺在岩漿作用中表現為典型的分散元素，不能產生有工業價值的富集現象。它在普通岩漿岩中呈相當均勻的分布，並且沿著兩條途徑進入晶格內：一是以六次配位進入礦物置換與Al³⁺相似的一系列離子；另一是以四次配位狀態置換硅而進入硅酸鹽礦物中。戈爾德施密特、費爾斯曼等的早期研究認為，鍺在岩漿岩中的含量大體上與硅含量呈正比，即鍺和硅平行增加富集並在殘余熔體中發生最大限度的富集。後來的研究逐漸發現，鍺是一個分布很廣的元素，幾乎在所有岩漿岩及岩漿礦物中都發現鍺的存在。鍺在所有類型岩漿岩中的豐度大約為1.n×10^-6，並且在基性岩和酸性岩之間沒有差別。此外，單礦物中的鍺含量分析表明，與石英和長石相比，橄欖石和輝石中一般富集鍺（劉英俊等，1984）。

鍺在岩漿作用過程中的地球化學行為特徵主要表現為親鐵和親石性。在900℃，500×10⁵Pa條件下，鍺在鐵橄欖石和Fe-FeS體系中高度親鐵（Wei等，1968；Wei，1974）。鐵金屬中可含高達20%的鍺（原子比）（Viaene，1972）。Christopher等（1999）在1200℃、1×10⁵Pa和不同氧逸度條件下，測定了鍺在（成分接近鈣長輝長無球粒隕石）熔體與硅酸鹽相之間的分配系數。實驗結果表明，（熔體/硅酸鹽相）分配系數變化范圍為2.35～1070，隨著氧逸度的增加，分配系數呈降低趨勢。因此，鍺強烈地傾向於分配在含鐵-鎳相中。Capobianco和Watson（1982）發現，在合成的玄武岩熔體中鍺緊密地跟隨硅的行為：在10⁵Pa條件下的鎂橄欖石結晶過程中，鍺選擇性進入熔體的程度與硅是一樣的。盡管在低壓條件下，熔體中的w（Ge）/w（Si）比值幾乎為常量，橄欖石結晶時岩漿中鍺還是發生了一定程度的富集。Argollo和Schilling（1978）在夏威夷的一套火山岩中發現晚期分異的產物中富集Ge和Si，但兩者含量比值在所有岩石中幾乎為常量。

因此，富鐵鎂質的基性岩從早期形成的相對低鍺的岩漿中結晶時，由於鍺在某些結晶出的礦物中具有相對較高的分配系數，鍺發生了一定程度的富集；在晚期的花崗質的岩漿分異過程中，相反的情況佔主導地位，由於鍺在整個結晶體系中的分配系數降低，且岩漿結晶過程中w（Ge）/w（Si）比值始終保持常量，鍺並不表現出明顯的富集。這可能是導致基性和花崗質岩石中全岩鍺含量基本一致的主要原因。此外可能也與鍺具有置換造岩礦物中許多元素的能力有關。

在偉晶岩形成作用中，與岩漿作用過程相比，鍺發生了某些富集。鍺在氣成-熱液作用過程中優先進入硅酸鹽成分中，較少地存在於氧化物中，在硫化物內的更少。鍺在花崗岩熔體與共存流體相中的分配實驗結果亦表明，鍺在流體相中的含量很低，D_{Ge（流體/熔體）}為0.0003～0.06，表明鍺強烈傾向分布在花崗岩熔體相中（T.B.Bai等，1999）。鍺相當集中見之於雲英岩內，其中鍺的含量為（3～10）×10^-6。在雲英岩、矽卡岩和含錫的高溫石英脈礦床中，鍺可在黃晶（平均為200×10^-6～300×10^-6）、石榴子石（0.001%～0.0n%）、電氣石（＜10×10^-6～100×10^-6）中發生富集。鍺在這些礦物中的富集可能與Ge⁴⁺和Al³⁺的替代或這些礦物的聚合程度較低有關。

在內生遷移過程中，鍺的最大富集發生於熱液作用階段，這主要與鍺具有相當的活動性、化合物易揮發性和高溶解性有關。鍺的獨立礦物、甚至具有工業價值的鍺礦床，都屬於熱液成因。

在熱液作用中鍺的地球化學行為的典型特徵是它表現的親硫性質，並使之堆積於中溫特別是低溫條件下的硫化物及硫鹽中。鍺常存在於含Zn、Sn、Fe、Cu的礦物中。高溫熱液條件下，鍺的親硫性質表現不強；隨著熱液溫度的降低，同時也是硫濃度的增高，鍺愈來愈多地進入硫化物礦物晶格，開始表現其強烈的親硫性質。

所有原生含鍺礦物在地表條件下都是不穩定的，以各種速度發生氧化分解。在一些富鍺的熱液硫化物礦床的氧化帶中，鍺常被大量地淋失。大多數情況下，鍺呈4價狀態被淋濾溶解而進入水溶液中（劉英俊等，1984）。

在海水中，鍺含量約0.05×10^-9，並且隨著深度的變化而減少，Ge/Si（原子比）為0.7×10^-6（Wardana，1957；Burton，1959）。除溶解的無機鍺外，Lewis等（1985）發現河流入海口或海灣中有甲基鍺和二甲基鍺存在，其含量與鹽度呈線性正相關。河水含鍺約（0.03～0.10）×10^-9（Heide和Korner，1962），遠離工業區和燃煤源的河水中Ge/Si原子比約為0.6×10^-6。富含有機質的水體中Ge/Si原子比明顯升高（Pokrovski，1998）。水體中的鍺含量與許多重要的配位基（如Cl-、HCO₃-、H₂S、Na⁺等）含量之間缺乏正相關關系，表明鍺不能與這些配位體形成配合物。鍺氟配合物穩定性的實驗數據表明，只有在酸性（pH＜3）、富氟（＞0.01mol/L）的溶液中，鍺氟配合物才是穩定的（很難在地表環境中發現）。大多數熱水和地表環境的氧化還原電位太高，以致不能形成二價鍺的配合物，如Ge²⁺、GeOH⁺或。因此，鍺主要以四價鍺的氫氧配合物形式，存在於除海水和富有機質地表水外的大多數天然水體中（Pokrovski，1998）。

因為GeO₂的高溶解度，轉入表生溶液中的鍺大部分被遷移較遠，在遷移過程中由於一定物理化學條件通過不同方式固定於各種沉積物（尤其是富含有機質的沉積物）中。沉積岩中鍺的豐度主要取決於礦物成分。普通沉積物和沉積岩中鍺的平均含量為：頁岩1.6×10^-6，砂岩0.8×10^-6，碳酸岩0.2×10^-6，深海沉積碳酸鹽岩0.2×10^-6，粘土2.0×10^-6（Turekian和Wedepohi，1961）。富鍺硫化物礦床氧化帶的膠體形成物和褐鐵礦中也常富集鍺，個別情況下甚至形成鍺的獨立氧化物礦物。

變質岩中鍺的平均豐度被定為1.7×10^-6。主要變質岩類型鍺的平均含量為：石英岩1.4×10^-6、石英千枚岩1.5×10^-6、千枚岩2.5×10^-6、片岩1.7×10^-6、正片麻岩1.7×10^-6、副片麻岩1.5×10^-6（巴頓，1959；威寧格，1965；斯奇朗，1968）。

關於變質反應中鍺的地球化學行為尚未很好研究，值得指出的是，沉積變質的鐵礦石有的已成為具有工業價值的鍺原料。在鐵礦石中，磁鐵礦較赤鐵礦富含鍺。鍺在沉積變質磁鐵礦內以六次配位狀態進入磁鐵礦晶格置換Fe³⁺，其置換方式為Ge⁴⁺+Fe²⁺→2Fe³⁺。鍺由吸附狀態進入磁鐵礦晶格，大概是在膠體氫氧化鐵經受靜壓變質作用，去水再結晶形成無水氧化鐵的過程中形成的。Johan等（1983）發現在閃鋅礦內部以顯微包裹體形式存在的幾個礦物中具有異常高的鍺含量。這些礦物賦存在法國Pyrenees中部的幾個變質成因的閃鋅礦礦床中。這些礦床含有Argutite（四面體GeO₂）、鍺磁鐵礦和少量灰鍺礦、carboirite（鍺替代硬綠泥石中的硅）和鍺鐵黑雲母（表5-2）。這些礦床中榍石、黝簾石、褐簾石、綠泥石和石英可含有相當數量的鍺，遠遠高於原來報道的這些礦物天然樣品中的鍺含量。這些礦床中的閃鋅礦含鍺（60～150）×10^-6（Geldron，1983）。

近年來，一些學者基於對硅和鍺全球地球化學循環的考慮，較系統地研究了海洋、地表水體、大陸地熱體系以及現代洋中脊熱水溶液中硅和鍺的地球化學行為。

與河流、海洋和大陸岩石中的Ge/Si（原子比）相比較，熱液中的Ge/Si（原子比）要高出許多，而且在大多數熱水中，Ge濃度和Ge/Si（原子比）隨溫度的增高而增加。遠離工業區和燃煤源的河水中Ge/Si（原子比）約為0.6×10^-6（Pokrovski，1998）。太平洋海底黑煙囪的Ge/Si（原子比）為（8～14）×10^-6，入海口河水中的Ge/Si（原子比）為0.54×10^-6，而循環海水中的Ge/Si（原子比）為0.7×10^-6（Mortlock，1993）。冰島地熱系統的Ge/Si（原子比）約為10^-5（Arnorsson，1984）。法國MassifCentral熱水中的Ge/Si（原子比）為10^-4～10^-3（Criaud和Fouillac，1984）。富含有機質的水體中Ge/Si（原子比）明顯升高（Pokrovski，1998）。海水中含鍺約0.05×10^-9，並且隨著深度的變化而減少（Wardana，1957；Burton，1959）。河水含鍺約（0.03～0.10）×10^-9（Heide和Korner，1962）。與河水和海水相比，鍺在地熱水和一些地下水中相對富集。日本地熱水中一般含鍺（1～15）×10^-9，最高可達40×10^-9。冰島地熱水中鍺含量變化范圍為（2～30）×10^-9，並且鍺含量與水溫總體上呈正相關（Arnorsson，1984）。

鍺含量與許多重要的配位基（如 Cl^-、、H₂S、Na⁺等）含量之間缺乏正相關關系，表明鍺不能與這些配位體形成配合物。鍺氟配合物穩定性的實驗數據表明只有在酸性（pH＜3）富氟（＞0.01mol）的溶液（很難在地熱環境中發現）中鍺氟配合物才是穩定的。大多數熱水和地表環境的氧化還原電位太高，以致不能形成二價鍺的配合物，如 Ge²⁺、GeOH⁺或。因此，鍺主要以四價鍺的氫氧配合物形式，存在於除海水和富有機質地表水外的大多數天然水體中（Pokrovski，1998）。在 25～350℃、酸性至鹼性溶液、飽和蒸氣壓條件下，四面體GeO₂的溶解度及溶液中鍺的賦存狀態的實驗研究結果表明，鍺的溶解度與溫度呈明顯的正相關；在 20～350℃、pH 值 0～8 條件下，溶液中的鍺主要以形式存在；在pH＞8～9 時，離子的數量明顯增加。理論計算結果表明鍺的氫氧配合物與溫度和pH的關系與硅的氫氧配合物類似，但是，生成焓和熱容的明顯差別，將導致與含鍺硅酸鹽平衡的溶液中溫度與 Ge/Si（原子比）出現較大變化。例如，計算結果表明，當溫度從25℃升高至 500℃，與含鍺硅灰石（Ca（Si，Ge）O₃）平衡的溶液中 Ge/Si 比值增加了一個數量級。從理論上揭示了地熱流體中 Ge/Si（原子比）與溫度的關系（Pokrovski，1998）。

Koga（1967）注意到紐西蘭Tanpo火山帶地熱系統中某些熱液蝕變岩石中鍺強烈虧損，硅華中具有相當高的鍺含量。與新鮮原岩相比，Arnorsson（1984）發現冰島活動的高溫地熱系統中某些蝕變玄武岩中鍺含量降低；活動地熱田中5件硅泉華中鍺含量為＜0.1～1.6×10^-6，平均0.8×10^-6，其Ge/Si比值小於共存熱水中的Ge/Si值；5件鈣華樣品中鍺含量＜0.1～2.5×10^-6，平均0.9×10^-6，鈣華自pH為6～7的溫水中沉積，並含有一些不定形硅。

『拾』 鍺的化學性質

鍺是第四周期IVA族元素，C、Si、（Ge）、Sn、Pb，原子序數是32，是一種灰白色的類金屬。鍺的性質與硅和錫類似，具有半導體性質。化合價常見為+2、+4價，+4價混合物穩定。
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，但與熔融的鹼在空氣中，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。