鍺分族元素的存在、制備和性質(zhì)
銅臭 / 2022-07-29
1.存在和制備
(i)鍺與若干金屬同存于硫化物礦內(nèi)，如硫銀鍺礦4Ag?S·GeS?、鍺石Cu?S·FeS·Ge?S和硫鉛鍺礦2PbS·GeS?等，這類礦皆極稀少。有些低灰分的煤中含錯，因此，在這些煤的灰份中有相當含量的錯，這種灰份可用作提煉金屬鍺的原料。煉焦工業(yè)的氨水中也含錯，可用萃取法提出。硫化礦以硝酸和硫酸的混合液處理即變?yōu)槎趸N。用鹽酸溶解，然后加以蒸餾，二氧化鍺氯化即與其他金屬分開，四氯化鍺的蒸氣通天水內(nèi)，即為水所分解而再產(chǎn)生氧化錯。固體二氧化錯與碳和氰化鉀共熔或在氬氣流內(nèi)加熱，即得金屬鍺。不料的鍺性脆，色灰白。鍺的晶型與金剛石同。
(ii)最重要的錫礦是稱為錫石的氧化物SnO?礦。除氧化物外，錫也少量地以復(fù)雜硫化物的形式存在，如黃錫石礦Cu?S·FeS·SnS?和銀錫礦4Ag?S·SnS?,但皆不重要。氧化錫很易為碳所還原:
Sn?2+2C=Sn+2C0O
煉錫的困難在冶煉前礦的提種。一般 是先將礦煅燒以除去硫和 砷，若有鎢共生，則將礦與碳酸鈉同熔后，用水提出鎢。 氧化錫還原后所得的粗錫常含有鐵與砷的化合物。除去的方法是將錫錠逐漸加熱，慢慢地使之熔融，因為雜質(zhì)化合物的熔點較錫為高，故精錫先熔化流出。
(ii)鉛的主要礦石是方鉛礦PbS,常與銀、銅、砷、銻、鉍、錫的硫化物共生，其他普通礦石有白鉛礦PbCO?和似由硫化礦風化而生成的硫酸鉛礦PbSO?。使硫化鉛礦還原為鉛有幾種方法:一種取巧的方法是煅燒硫化物,先使部分氧化為PbO和PbSO?然后加高溫度，利用其余的硫化物使之還原:
2PbO+PbS=3Pb+SO?
2PbSO?+2PbS=4Pb+4SO?
另一種方法是將礦石至部煅燒為氧化物，然后用焦炭或一氧化碳使之還原:
PbO+CO=Pb+CO?
硫化鉛礦也可用度鐵使之還原:
PbS+Fe=Pb+FeS
2.性質(zhì)
鍺的晶型與金剛石同，超純鍺具有半導(dǎo)體性質(zhì)。錫有三種異形體，各具確定的轉(zhuǎn)變點;它們的關(guān)系可表示如下:
平常的錫為白錫，性軟而有高度的展延性，加熱至161°C以上即轉(zhuǎn)變?yōu)榇噱a。脆錫容易粉碎。在實驗室中使用的有粒狀錫或苔狀錫。由白錫到灰錫的轉(zhuǎn)變雖然可以在13.2°C以下任何溫度發(fā)生，但這種轉(zhuǎn)變非常之慢，而在-48°C變得最快。錫制物品在變?yōu)榛义a時即完全毀壞，化為一攤粉末。
它們的硬度和胞性是依Ge-Sn-Pb的次序而遞減，鍺是相當硬，鉛容易為指甲刻出痕印來,并能幔成薄片，錫的性質(zhì)居中。所有本分族元秦相互之間，以及與其他金屬皆容易制成合金?？諝庵械难鯇﹀e及錫無影響， 但鉛則被氧化。因此，鉛金屬的制品表面總因生成一層氧化物而失去金屬的光澤。這層氧化物在平常情況下能防止金屬鉛被繼續(xù)氧化。錫在空氣中加熱也能被氧化。鍺加熱到700°C以上才與氧發(fā)生作用。這三個元素都能直接與鹵素及硫化合。
水與緒及錫不發(fā)生作用。水能使鉛表面上的氧化層脫落，使鉛受到繼續(xù)不斷的氧化作用。鉛易溶于稀硝酸，鍺與錫需濃硝酸使之溶解，在氧化電位序中，Ge位于銅與銀之間，而Sn及Pb則在氫之上，故容易為許多較活潑的金屬從鹽中置換出來。
鍺的四價類型化合物比二價穩(wěn)定。錫的這兩種價化合物穩(wěn)定性的區(qū)別雖不象鍺那樣顯著，但四價的衍生物總較為穩(wěn)定。與鍺、 錫相反，鉛的兩價化合物卻比四價穩(wěn)定得多，這可由M????-M????電偶電位看出來，
GeO?+4H?+2e=2H?O+Ge?? E????=約-0.3 伏
Sn??+2e=Sn?? E????=0.15伏
PbO?+4H?+2e=Pb??+2H?O。 E????=1.46伏
因此，二價的Ge及Sn是還原劑，而四價Pb的化合物是氧化劑。
![2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷](images/202103/thumb_img/3458_thumb_G_1615773264954.jpg)
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