鍺（舊譯作鈤）是一種化學元素，
鍺
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。
在化學元素週期表中位於第4週期、第IVA族。
它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矽相近。
在自然中，鍺共有五種同位素，
原子量在70至76之間。
它能形成許多不同的有機金屬化合物，
例如四乙基鍺及異丁基鍺烷。
即使地球表面上的鍺豐度是相對地高，
但由於很少礦石含有高濃度的鍺，
所以它在化學史上比較晚被發現。
門捷列夫在1869年根據元素週期表的位置，預測到鍺的存在與其各項屬性，並把它稱作擬矽。
克萊門斯·溫克勒於1886年在一種叫硫銀鍺礦的稀有礦物中，除了找到硫和銀之外，還發現了一種新元素。
儘管這種新元素的外觀跟砷和銻有點像，但是新元素化合物的結合比，符合門捷列夫對矽下元素的預測。
溫克勒以他的國家——德國的拉丁語名來為這種元素命名。
鍺是一種重要的半導體材料，
用於製造電晶體及各種電子裝置。
主要的終端應用為光纖系統與紅外線光學（infrared optics），
也用於聚合反應的催化劑，電子用途與太陽能電力等。
現在，開採鍺用的主要礦石是閃鋅礦（鋅的主要礦石），
也可以在銀、鉛和銅礦中，用商業方式提取鍺。
一些鍺化合物，如四氯化鍺（GeCl4）和甲鍺烷，
能刺激眼睛、皮膚、肺部與喉嚨。
發現簡史
鍺、錫和鉛在元素週期表中是同屬一族，
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採。
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。
從德國的拉丁名germania命名新元素為germanium（鍺），
以紀念發現鍺的文克勒的祖國。
元素符號定為Ge。鍺繼鎵和鈧後被發現，鞏固了化學元素週期系。
門捷列夫於1871年預言其存在，十四年後德國化學家文克勒於1885年在分析硫銀鍺礦時發現了鍺，
後由硫化鍺與氫共熱，制出了鍺。門捷列夫把它命名為類矽。
1886年，鍺終於被德國弗萊貝格
(Freiberg) 礦業學院 (今天的TU
Bergakademie Freiberg) 分析化學教授文克勒發現。
他是在分析夫賴堡附近發現到一種新的礦石——argyrodite（輝銀鍺礦
發現有一未知的新元素並通過實驗驗證了自己的推斷。
它的存在被Mendeleev預言過，他預言其原子量約71，密度約
礦藏分佈
在地殼中的最高濃度僅為7ppm。
在鍺石中濃度最高（8%），常和鋅、銀共生。
環境中的鍺大部分來自於煤的燃燒
（英國這樣釋放出的鍺每年大約有2000噸）。
鍺屬於稀散元素，沒有可供工業開採的礦石，
在地殼中占品質的7.0×10-4，
在煤、銀、錫、鋅、銅等礦中含有少量。
近代工業生產主要以硫化鋅礦、
煤以及冶金廢料或煙道灰塵中回收。
鍺在自然界分佈很散很廣。
銅礦、鐵礦、硫化礦以至岩石，泥土和泉水中都含有微量的鍺。
鍺在地殼中的含量為一百萬分之七，比之於氧、矽等常見元素當然是少，但是，卻比砷、鈾、汞、碘、銀、金等元素都多。
然而，鍺卻非常分散，幾乎沒有比較集中的鍺礦，因此，被人們稱為“稀散金屬”。
已發現的鍺礦有硫銀鍺礦（含鍺5—7%)、鍺石(含鍺10%)，硫銅鐵鍺礦(含鍺7%)。
另外，鍺還常夾雜在許多鉛礦、銅礦、鐵礦、銀礦中，就連普通的煤中，一般也含有十萬分之一左右的鍺，
也就是說，一噸煤中平均就含有
在普通的泥土、岩石、甚至泉水中，也含有微量鍺。
物理性質
粉末狀呈暗藍色，結晶狀，為銀白色脆金屬。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。不溶于水。
鍺，就其導電的本領而言，
優於一般非金屬，劣於一般金屬，
這在物理學上稱為“半導體”，
對固體物理和固體電子學的發展有重要作用。
鍺的熔密度
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。
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。顏色和狀態：銀白色固體。
據X射線研究證明，鍺晶體裏的原子排列與金剛石差不多。結構決定性能，所以鍺與金剛石一樣硬而且脆。
化學性質
是一種非金屬元素，性質介於矽和錫之間，
但它的化學性質類似於臨近族的元素，尤其是砷和銻。
化學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，這類似於矽酸。
四氯化鍺是一種不穩定的液體，
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，氫化鍺毒性最強。
外層電子排布為4s24p2。
鍺在元素週期表上的位置正好夾在金屬與非金屬之間，因此具有許多類似於非金屬的性質，這在化學上稱為“半金屬”。
在
鍺最常出現的氧化態是+4，但是已知它在不少化合物中的氧化態為+2。
其他的氧化態則很罕見，例如化合物Ge
多種含鍺的陰性簇離子（津特耳離子）已經被製備出來，當中包括Ge4、Ge9、Ge9及[(Ge9)2]，
其中一種方法是在乙二胺或穴醚的催化下，從置於液態氨的鍺與鹼金屬合金中進行提取。
這些離子中鍺的氧化態並非整數——這點跟臭氧根離子中的氧一樣。
鍺共有兩種氧化物：
二氧化鍺和一氧化鍺。焙燒二硫化鍺（GeS2）後可得二氧化鍺，二氧化鍺是一種白色的粉末，微溶于水，
但與堿反應並生成鍺酸鹽。當二氧化鍺與鍺金屬發生高溫反應時，會生成一氧化鍺。
二氧化鍺（及其相關的氧化物及鍺酸鹽）有一種很不尋常的特性，就是對可見光有著高折射率，但同時對紅外線隱形。
而鍺酸鉍則被用作閃鑠器（scintillator）。
鍺還能與氧族元素生成二元化合物，
例如二硫化物、二硒化物（GeSe2）、一硫化物（GeS）、一硒化物（GeSe）及碲化物（GeTe）。
把硫化氫氣體通過含Ge(IV)的濃酸溶液時，會生成白色沉澱物，即二硫化鍺。
二硫化鍺能很好地溶于水、苛性鈉溶液及鹼金屬硫化物溶液中。
但是，它不溶於帶酸性的水中，溫克勒就是因為這項性質才發現了鍺。
把二硫化鍺置於氫氣流中加熱，會生成一硫化鍺（GeS），
它昇華後會形成一圈色暗但具金屬光澤的薄層，它可溶於苛性鈉溶液中。
把一硫化鍺、鹼金屬碳酸鹽與硫一起加熱後，會生成一種鍺鹽化合物，叫硫代鍺酸鹽。
鍺共有四種已知的四鹵化物。在正常狀況下四碘化鍺（GeI4）為固體，四氟化鍺（GeF4）為氣體，其餘兩種為揮發性液體。
把鍺與氯一塊加熱，會得到一種沸點為
鍺的所有四鹵化物都能很容易地被水解，生成含水二氧化鍺。
四氯化鍺用於製備有機鍺化合物。跟四鹵化物相反的是，全部四種已知的二鹵化物，皆為聚合固體。
另外已知的鹵化物還包括Ge
甲鍺烷（GeH4）是一種結構與甲烷相近的化合物。
多鍺烷（即與烷相似的鍺化合物）的化學式為GenH2n+2，現時仍沒有發現n大於五的多鍺烷。
相對於矽烷，鍺烷的揮發性和活性都較低。
GeH4在液態氨中與鹼金屬反應後，會產生白色的MGeH3晶體，當中含有GeH3陰離子。
含一、二、三個鹵素原子的氫鹵化鍺，皆為無色的活性液體。
溫克勒于1887年合成出第一種有機鍺化合物（organogermanium
compound）；
四氯化鍺與二乙基鋅反應生成四乙基鍺（Ge(C2H5)4）。
R
是由最便宜的鍺前驅物四氯化鍺及甲基親核劑反應而成。
有機鍺氫化物，如異丁基鍺烷（(CH3)
因此半導體工業會用液體的氫化物來取代氣體的甲鍺烷。
已知鍺有不少活性中間物：鍺代自由基、鍺烯（與碳烯相近）和鍺炔（與卡賓相近）。
有機鍺化合物2-羧乙基鍺倍半氧烷（2-carboxyethylgermasesquioxane），於1970年被發現，
曾經有一段時間被用作膳食補充劑，當時認為它可能對腫瘤有療效。
鍺化學性質穩定，常溫下不與空氣或水蒸汽作用，但在600∼
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。
化合物：鍺與氧、鹵素、酸、堿等物質反應都能生成化合物。
氧化物：鍺與氧可生成兩種氧化物：二氧化鍺和一氧化鍺。
①二氧化鍺GeO2，具有金剛石型的四方晶型和介穩的α–石英型的六方晶型。
前者熔點
二氧化鍺在常溫或在加熱條件下都比較穩定，難溶於酸；易溶于強鹼溶液，生成鍺(IV)酸鹽。
金屬鍺或硫化鍺在空氣中灼燒均可制得二氧化鍺。它主要用於製造高折射率的光學玻璃，也是製備金屬鍺的原料。
②一氧化鍺GeO，黑色針狀晶體，
在空氣中加熱易轉化成二氧化鍺，隔絕空氣加熱易發生歧化反應。
在加熱條件下，用氫氣或一氧化碳還原二氧化鍺可製備一氧化鍺。
四氯化鍺GeCl4 無色液體，在濕空氣中因水解而產生煙霧，易揮發。
其熔點為
製備方法
提煉鍺的原理是先將硫化物礦氧化，使礦石中的硫化鍺轉化為二氧化鍺，再用鹽酸溶解並蒸餾，
利用四氯化鍺的揮發性將它分離出來。再將四氯化鍺水解，使其轉變為二氧化鍺，
然後在低於
半導體工業用的高純鍺（雜質少於1/1010）可以用區域熔煉技術獲得。
主要是從冶煉鋅礦的煙道灰中以及從煤燃燒的副產品中回收鍺。
通過對揮發性含鍺的四氯化物的分餾可將鍺與其他金屬分離。
四氯化鍺經水解得二氧化鍺，再以氫還原可得粉狀鍺。通過區域熔煉法可得超純鍺。
存在於煤、鐵礦和某些銀礦、銅礦中，也成鍺石產出。可由二氧化鍺用碳還原制得。
也可以煤所發生爐生產煙道中的灰塵中回收。從精煉銅、鋅、鉛獲得。
鍺的提取方法是首先將鍺的富集物用濃鹽酸氯化，制取四氯化鍺，再用鹽酸溶劑萃取法除去主要的雜質砷，
然後經石英塔兩次精餾提純，再經高純鹽酸洗滌，可得到高純四氯化鍺，
用高純水使四氯化鍺水解，得到高純二氧化鍺。
一些雜質會進入水解母液，所以水解過程也是提純過程。純二氧化鍺經烘乾煆燒，
在還原爐的石英管內用氫氣於650
鍺具備多方面的特殊性質，在半導體、航空航太測控、核子物理探測、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。
應用領域
工業領域
儘管總的來說鍺的數量很少（年產量為1000噸），但鍺的應用很廣泛。
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，可用於制各種電晶體、整流器及其他器件。
鍺的化合物用於製造螢光板及各種高折光率的玻璃。
鍺單晶可作電晶體，是第一代電晶體材料。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係數，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。
20世紀初，鍺單質曾用於治療貧血，之後成為最早應用的半導體元素。
單質鍺的折射係數很高，只對紅外光透明，而對可見光和紫外光不透明，所以紅外夜視儀等軍用觀察儀採用純鍺製作透鏡。
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。為銀灰色脆性金屬。
半導體工業的原料鍺，是德國化學家文克列爾在1885年用光譜分析法發現的——也就是門捷列夫在1871年所預言的元素“類矽”。
不過，直到1942年，人們才發現鍺是優秀的半導體材料，可以用來代替真空管，
鍺這才有了工業規模的生產，成了半導體工業的重要原料。
據資料顯示，2013年來光纖通信行業的發展、紅外光學在軍用、民用領域的應用不斷擴大，
太陽能電池在空間的使用，地面聚光高效率太陽能電站推廣，全球對鍺的需求量在持續穩定增長。
全球光纖網路市場尤其是北美和日本光纖市場的復蘇拉動了光纖市場的快速增長。21世紀全球光纖需求年增長率已經達到了20%。未來中國光纖到戶、
鍺在紅外光學領域的年需求量占鍺消費量的20-30%，
鍺紅外光學器件主要作為紅外光學系統中的透鏡、棱鏡、視窗、濾光片等的光學材料。
紅外市場對鍺產品的未來需求增長主要體現在兩個方面：
軍事裝備的日益現代化帶動了對紅外產品的需求和民用市場對紅外產品的需求。
太陽能電池用鍺佔據鍺總消耗量的15%，太陽能電池領域對鍺系列產品的未來需求增長主要體現在兩個方面：
航空航太領域及衛星市場快速發展和地面光伏產業快速增長。
膳食補充
早在1922年，美國的醫生就懂得用無機鍺來治療貧血。無機鍺還被用於其他治療，但療效存疑。
它對癌症的療效已經被討論過。美國食品藥品監督管理局的研究結論為，當鍺被用作膳食補充劑時“有可能危害人體健康”。
一般認為鍺對動植物的健康並不重要。然而它的一些化合物能危害人體健康。
例如，四氯化鍺及甲鍺烷，分別為液體及氣體，能對眼睛、皮膚、肺部及喉嚨造成很大的刺激。
由於鍺在礦石與碳質（carbonaceous）材料中是一種稀有元素，加上在商業應用中使用的量也不算多，
所以它對自然並沒有什麼影響。