稀有金属(讲稿)课件

镓铟锗

目录

1镓2铟

3锗

1镓（Ga）

镓在巴黎由布瓦博得朗于1875年发现，位于第四周期第ⅢA族，原子序数为31，原子量为69.72。镓是淡蓝色或银白色的金属，纯液态镓有显著的过冷的趋势，在空气中很稳定淡蓝色金属，在29.76℃时变为银白色液体。密度是5.904g/cm3，熔点29.78℃，沸点2403

℃。微溶于汞，形成镓汞齐。镓能浸润玻璃，故不宜使用玻璃容器存放。受热至熔点时变为液体，再冷却至0℃而不固化，由液体转变为固体时，其体积约增大3.2%。1-1镓的理化性质

图1-1金属镓1-2矿藏分布镓在地壳中占重量的0.0015%，在地壳中它的分布很广泛，但不以纯金属状态存在，而以硫镓铜矿（CuGaS2）形式存在，这是因为镓在大自然中很分散，没有形成集中的镓矿。因而镓是一种伴生矿，99%以上的镓伴生铝、锌、锗的矿物共生，没有独立的矿床，因而提炼比较困难。据估计镓的世界储量约为23万吨，我国金属镓资源储量约占世界总量的75%，也占世界第一位。中国、德国、日本、乌克兰和法国是镓的生产大国，日本是目前世界上最大的生产国。截止2008年底，我国镓矿查明矿区总数166个，在全国25个省（市、区）均有分布。资源储量13.66万吨，其中基础储量0.71吨。攀枝花钒钛磁铁矿中的金属镓储量为9.24万吨，约占世界储量的41~42%，占国内金属镓储量的54～55%。排名在前五的省份分别是广西、贵州、河南、山西、云南，查明资源储量合计占全国的88.2%。镓金属上市公司有南风化工、中国铝业、西部矿业、株冶集团。镓（Ga）镓（Ga）

1-3应用领域电子工业镓最大的用途是生产砷化镓用于半导体，制作半导体材料，用于发光二级管、电视和电脑的显示器件，砷化镓正在被大量用于手机核心电路、计算机芯片、光电传输等方面。高温温度计镓的沸点很高为2430℃，熔点很低为29.78℃。这一性质决定用镓来测定29.78~2430℃的温度最为合适，把镓充入耐高温的石英细管中制成高温温度计。医学镓的合金可用作牙科医疗器件和医用材料，镓72使用于诊断，镓黄对蛋白质起凝集作用可用于治疗骨癌。砷化镓(GaAs)太阳能电池砷化镓太阳能电池最高转换率达18%。2铟（In）2-1铟的理化性质铟位于第五周期第ⅢA族，原子序数为49，原子量为114.8。铟是银白色并略带淡蓝色的金属，质地非常软，能用指甲刻痕铟是一种银灰色，质地极软的易熔金属。熔点156.61℃，沸点2060℃，密度为7.3g/cm3。液态铟能浸润玻璃，并且会粘附在接触过的表面上留下黑色的痕迹。铟有微弱的放射性，天然铟有两种主要同位素，其一为铟-113为稳定核素，铟-115为β-

衰变。铟虽然无毒，但应避免与皮肤接触和食入。图2-1铟铟（In）从常温到熔点之间，铟与空气中的氧作用缓慢，表面形成极薄的氧化膜（In2O3），温度更高时，与活泼非金属作用。大块金属铟不与沸水和碱溶液反应，但粉末状的铟可与水缓慢的作用，生成氢氧化铟。铟与冷的稀酸作用缓慢，易溶于浓热的无机酸和乙酸、草酸。铟能与许多金属形成合金（尤其是铁，粘有铁的铟会显著的被氧化）。铟的主要氧化态为+1和+3，主要化合物有In2O3、In(OH)3、InCl3，与卤素化合时，能分别形成一卤化物和三卤化物。2-3应用领域由于铟具有良好的延展性和传导性，可塑性强。因此铟是一种多用途的金属,且随着科技的进步其应用范围在不断扩大，特别是在高科技领域。ITO靶材目前铟的最大应用领域是用作功能材料，主要是以铟-锡氧化物(ITO)的形式做透明电极，用作平面显示器，广泛用于电子信息产业作薄膜晶体管、液晶显示器、等离子显示器等，这一用途是铟的主要消费领域，占全球铟消费量的70%。电子半导体和无线电领域铟具有沸点高、低电阻和抗腐蚀等特性，在电子半导体和无线电行业也有广泛应用。有相当大部分的金属铟用于生产半导体材料。在无线电工业和电子工业中，铟用于制造特殊的接触装置，即将铟和银的氧化物经混合后压制而成。铟在焊料和合金领域的应用金属铟在工业上最初的应用领域是制造工业轴承。铟和镓的合金可以对滑动元件起润滑作用因此也被用于电动真空仪器中。铟的许多易熔合金用作钎焊料，利用铟可以使压电材料制作成的零件相互牢固的焊接在一起。锗化学性质稳定，常温下不与空气或水蒸汽作用，但在600～700℃时，很快生成二氧化锗。与盐酸、稀硫酸不起作用。浓硫酸在加热时，锗会缓慢溶解。在硝酸、王水中，锗易溶解。已知锗共有两种氧化物：二氧化锗和一氧化锗。二氧化锗GeO2

具有金刚石型的四方晶型和介稳的α–石英型的六方晶型。前者熔点1086℃，密度6.24g/cm3，不溶于水；后者熔点1115℃，密度4.25g/cm3，微溶于水。二氧化锗在常温或在加热条件下都比较稳定，难溶于酸；易溶于强碱溶液，生成锗酸盐。金属锗或硫化锗在空气中灼烧均可制得二氧化锗。它主要用于制造高折射率的光学玻璃，也是制备金属锗的原料。一氧化锗GeO

黑色针状晶体，700℃分解，不溶于水，易溶于酸和浓强碱溶液；在空气中加热易转化成二氧化锗，隔绝空气加热易发生歧化反应。在加热条件下，用氢气或一氧化碳还原二氧化锗可制备一氧化锗。其他化合物主要为四氯化锗（GeCl4）为无色液体，在湿空气中因水解而产生烟雾，易挥发。其熔点为-51.50℃，沸点为86.55℃，密度为1.88g/cm3；溶于乙醇和乙醚，遇水发生水解。锗3-3应用领域半导体方面的应用锗管具有非常小的饱和电阻、几乎无热辐射功耗等优点，在某些器件方面是其它材料所无法代替的。红外技术方面的应用由于锗在红外领域具有独特的优异性能，因而被广泛地应用于红外激光器、热成像仪、夜间监视器和热探测器等成像部件，如窗口材料、透镜和滤光片等。

光导纤维方面的应用锗作为理想的掺杂剂使用于光纤中，可以提高纤维芯的折射率、降低色散损耗。化工方面的应用锗在化工方面主要是用来作为PET树脂(聚对苯二甲酸乙二醇酷树脂)的催化剂。用锗作催化剂制作的PET树脂具有安全无毒、耐热耐压、有玻璃一样的高透明度且表面有光泽、重量轻而不会开裂、气密性好等优点。小结小结注：有色金属的均价由中国有色网提供，为2015年5月29日当日价格。（1）镓、铟、锗三种元素密度小、熔点低、沸点高，颜色在不同的状态下分别具有不同颜色，并且