鍺分族元素的存在、制备和性质
铜臭 / 2022-07-29
1.存在和制备
(i)鍺与若干金屬同存于硫化物矿内，如硫銀鍺矿4Ag₂S·GeS₂、鍺石Cu₂S·FeS·Ge₂S和硫鉛鍺矿2PbS·GeS₂等，这类矿皆极稀少。有些低灰分的煤中含錯，因此，在这些煤的灰份中有相当含量的錯，这种灰份可用作提炼金屬鍺的原料。炼焦工业的氨水中也含錯，可用萃取法提出。硫化矿以硝酸和硫酸的混合液处理即变为二氧化鍺。用盐酸溶解，然后加以蒸餾，二氧化鍺氯化即与其他金属分开，四氯化鍺的蒸气通天水內，即为水所分解而再产生氧化錯。固体二氧化錯与碳和氰化鉀共熔或在氩气流内加热，即得金屬鍺。不料的鍺性脆，色灰白。鍺的晶型与金剛石同。
(ii)最重要的錫矿是称为錫石的氧化物SnO₂矿。除氧化物外，錫也少量地以复杂硫化物的形式存在，如黃錫石矿Cu₂S·FeS·SnS₂和銀錫矿4Ag₂S·SnS₂,但皆不重要。氧化錫很易为碳所还原:
Sn₂2+2C=Sn+2C0O
炼錫的困难在冶炼前矿的提种。一般 是先将矿煅燒以除去硫和 砷，若有鎢共生，則将矿与碳酸鈉同熔后，用水提出鎢。 氧化錫还原后所得的粗錫常含有铁与砷的化合物。除去的方法是将錫錠逐渐加热，慢慢地使之熔融，因为杂质化合物的熔点較錫为高，故精錫先熔化流出。
(ii)鉛的主要矿石是方鉛矿PbS,常与銀、銅、砷、銻、鉍、錫的硫化物共生，其他普通矿石有白鉛矿PbCO₃和似由硫化矿風化而生成的硫酸鉛矿PbSO₄。使硫化鉛矿还原为鉛有几种方法:一种取巧的方法是煅燒硫化物,先使部分氧化为PbO和PbSO₄然后加高温度，利用其余的硫化物使之还原:
2PbO+PbS=3Pb+SO₂
2PbSO₄+2PbS=4Pb+4SO₂
另一种方法是将矿石至部煅燒为氧化物，然后用焦炭或一氧化碳使之还原:
PbO+CO=Pb+CO₂
硫化鉛矿也可用度铁使之还原:
PbS+Fe=Pb+FeS
2.性质
鍺的晶型与金刚石同，超純鍺具有半导体性质。錫有三种异形体，各具确定的轉变点;它們的关系可表示如下:
平常的錫为白錫，性軟而有高度的展延性，加热至161°C以上即轉变为脆錫。脆錫容易粉碎。在实驗室中使用的有粒状錫或苔状錫。由白錫到灰錫的轉变虽然可以在13.2°C以下任何温度发生，但这种轉变非常之慢，而在-48°C变得最快。錫制物品在变为灰錫时即完全毁坏，化为一摊粉末。
它們的硬度和胞性是依Ge-Sn-Pb的次序而递减，鍺是相当硬，铅容易为指甲刻出痕印来,并能幔成薄片，錫的性质居中。所有本分族元秦相互之間，以及与其他金属皆容易制成合金。空气中的氧对错及錫无影响， 但鉛則被氧化。因此，鉛金屬的制品表面总因生成一层氧化物而失去金屬的光澤。这层氧化物在平常情况下能防止金屬鉛被继續氧化。錫在空气中加热也能被氧化。鍺加热到700°C以上才与氧发生作用。这三个元素都能直接与卤素及硫化合。
水与绪及錫不发生作用。水能使鉛表面上的氧化层脱落，使鉛受到继續不断的氧化作用。鉛易溶于稀硝酸，鍺与錫需濃硝酸使之溶解，在氧化电位序中，Ge位于銅与銀之間，而Sn及Pb則在氫之上，故容易为許多較活潑的金屬从盐中置换出来。
鍺的四价类型化合物比二价稳定。錫的这两种价化合物稳定性的区别虽不象鍺那样显著，但四价的衍生物总較为稳定。与鍺、 錫相反，鉛的两价化合物却比四价稳定得多，这可由M⁽ᴵᴵ⁾-M⁽ᴵᵛ⁾电偶电位看出来，
GeO₂+4H⁺+2e=2H₂O+Ge⁺⁺ E⁰₂₉₈=約-0.3 伏
Sn⁴⁺+2e=Sn⁺⁺ E⁰₂₉₈=0.15伏
PbO₂+4H⁺+2e=Pb⁺⁺+2H₂O。 E⁰₂₉₈=1.46伏
因此，二价的Ge及Sn是还原剂，而四价Pb的化合物是氧化剂。
![2,2-双[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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