Germanium kemiske egenskaber

Germanium har stabile kemiske egenskaber. Det reagerer ikke med luft eller vanddamp ved stuetemperatur, men det genererer hurtigt germaniumdioxid ved 600-700 grader. Det reagerer ikke med saltsyre eller fortyndet svovlsyre. Når koncentreret svovlsyre opvarmes, vil germanium langsomt opløses. I salpetersyre og aqua regia er germanium letopløseligt. Reaktionen af ​​alkalisk opløsning med germanium er meget svag, men smeltet alkali i luften kan få germanium til at opløses hurtigt. Germanium reagerer ikke med kulstof, så det bliver ikke forurenet med kulstof, når det smeltes i en grafitdigel.
Germanium er placeret nøjagtigt mellem metaller og ikke-metaller i det periodiske system, så det har mange egenskaber, der ligner ikke-metaller, som kaldes "submetal" i kemi, og dets elektroniske konfiguration er [Ar]3d104s24p2. Men dets kemiske egenskaber svarer til grundstofferne i den tilstødende gruppe, især arsen og antimon. Der er få kemisk eller toksikologisk vigtige germaniumforbindelser. Germaniumdioxid, et hvidt pulver, der er let opløseligt i vand, danner germansyre, som ligner kiselsyre. Germaniumtetrachlorid er en ustabil væske, og germaniumtetrafluorid er en gas, som let hydrolyseres i vand. Germaniumhydrid (germane) er en relativt stabil gas. Det er en organisk germaniumforbindelse, og alkylgruppen kan erstatte flere Ge-atomer. Det ligner tin, kviksølv, arsen osv., men meget mindre giftigt. Germanium-elementet og dets dioxid er ikke særlig giftigt, men tetrahalogenid er irriterende, og germaniumhydrid er det mest giftige. Germanium er uopløseligt i fortyndet syre og alkali, men opløseligt i koncentreret svovlsyre.
Germanium er stabilt ved stuetemperatur, men det vil også danne en GeO monolag film, som gradvist vil blive til en GeO2 monolag film over tid. Når vanddamp adsorberes på overfladen af ​​germanium, ødelægges passiveringsegenskaberne af oxidfilmen, og der dannes et tykt oxid.
Germanium oxiderer ved højere temperaturer, ledsaget af vægtløshed, fordi GeO dannes, fordi det er meget flygtigt. Forskerne undersøgte processen med germanium overfladeoxidation. Først blev germanium reduceret med CO ved 600 grader for at fjerne bundet eller adsorberet oxygen på overfladen af ​​germanium. Derefter blev germanium oxideret ved 25~400 grader og 10kPa oxygentryk, og det første oxidlag blev dannet på kun 1 minut. Når temperaturen overstiger 250 grader, dannes det andet oxidlag hurtigt. Når temperaturen hæves yderligere, sænkes oxidationshastigheden betydeligt. Efter oxidation ved 400 grader i 3 timer dannes en GeO2-film med en tykkelse på 1,75 nm.
Germaniums korrosions- og opløsningsadfærd i forskellige opløsningsmidler er forskellig. Opløsningspotentialet for n-type germanium er lidt mere positivt end for p-type, så førstnævnte opløses hurtigere i den samme opløsning. Germanium er let opløseligt i varm syre, varm alkali og H2O2 tilsat oxidanter. Det er vanskeligt at opløse i fortyndet svovlsyre, saltsyre og kold alkaliopløsning. Germanium er uopløseligt i vand ved 100 grader, men i vand mættet med oxygen ved stuetemperatur er opløsningshastigheden tæt på 1ug/(cm·h).