锗、锡、铅的历史

１８７１年俄罗斯化学家门捷列夫，发现元素周期律时预言一种未知元素“类硅”的存在，并根据周期律推论出它的许多性质。在１８８６年，德国化学家文克勤（Winkler,C.A.1838－1904），用光谱分析法分析硫银锗矿时，发现了这种“类硅”的新元素，并命名为锗，符合Ge，意在纪念德国。文克勤用氢气使硫化锗还原为金属锗，还研究了它的性质，并与门捷列夫推论的性质作了如下的对比：当文克勤看到自己所发现的锗与门捷列夫所预言的“类硅”性质如此接近，使他大为惊奇。他说：“再也没有比类硅的发现能这样好地证明元素周期律的正确性了，他不仅证明了这个有胆略的理论，它还扩大了人们在化学方面的眼界，而且在认识领域里也迈进了一步。”
　　
　　门捷列夫预言“类硅”的性质 文克勤测得锗的性质
　　
　　原子量 72 72.32
　　
　　比重 5.5 5.4
　　
　　原子体积 13 13.22
　　
　　原子价 4 4
　　
　　比热 0.073 0.076
　　
　　二氧化物的比重 4.7 4.073
　　
　　二氧化物的分子体积 22 22.16
　　
　　四氯化物的沸点 100℃以下 86℃
　　
　　四氯化物的比重 1.5 1.887
　　
　　四氯化物的分子体积 113 113.53
　　
　　锗在地壳中的含量为百万分之七，比之氧、硫、碳、硅等常见元素当然很少，但比砷、汞、银、金等元素都多。由于锗非常分散，几乎没有比较集中的锗矿，因之人们称之为稀散金属。现在已发现的锗矿有硫银锗矿、锗石、硫铜铁锗矿，其中含锗都没有超过１０／１００。另外锗还夹杂在铅矿、铜矿、铁矿、碳等矿物中，但含量也极少。由于锗非常分散，提炼很困难。制取锗的来源通常为加工有色金属矿石，所得的副产品以及某些煤燃烧的灰分。
　　
　　近三十年来，纯锗大量的用来制造晶体整流管和晶体放大管。这种锗晶体管很小，构造简单、耐震、耐撞，比电子管的寿命长，耗电量小，成本低。由于温度改变时，锗的电阻也随之发生灵敏的变化，所以锗又用来制造热敏电阻，来测量温度的高低。把锗涂在玻璃上制成电阻，可以用来造光电管、热电偶等。由于半导体锗的发现和应用，开辟了电子微型化的道路，是无线电技术发展中的一大进步。
　　
　　锡是青铜的重要万分，出是人类较早利用的金属之一。锡在自然界里很小游离存在的，它的主要矿石是锡石（二氧化锡）。只要将锡石与木炭放在一起燃烧，它就会还原成金属锡。从小屯殷墟中出土的成块锡。人们在实践中发现，锡具有良好的延展性，可以展成极薄的薄片，而且在常温下，锡不氧化，由于具有这种性质，所以锡常用来包裹器具。在我国从殷墟出土的数具虎面铜盔，其中有一具很完整，内部红铜外镀锡，不仅美观，还可以防腐蚀，看来当时已掌握了镀锡技术。纯锡可铸成各种生活器具和礼具，据分析这些东西在古代肯定是有的。因锡对寒冷的感觉非常灵敏，冷到１３℃以下，会发生相变。这时锡由银白色逐渐变成灰色，体积逐渐增大，同时开始散碎。特别是在－３３℃时，这种变化的速度大大加快，一把好端端的锡壶，会自动变成一堆碎末。正是由于锡有这种性质，许多有艺术和历史价值的古锡器没有保存下来。
　　
　　铅和锡都是柔软的白色金属，熔点都比较低，因此古代早期总是铅、锡不分。如《管子》一书中说：“上有陵石者下有铅锡。”《博物志》中说：“烧铅锡成胡粉。”（胡粉即氧化铅）《尔雅》说：“锡之善者曰铅”。它们都是把铅和锡混在一起的。铅的有些性质与锡不一样。铅在空气中表面很快氧化，变成暗淡无光的灰黑色；铅和它的化合物都有毒，古人开始时不了解这一点，如古罗马人爱用铅作水管。据考古研究，在古罗马的墓中曾发现尸骨上常有硫化铅的黑斑点，这就是由于饮了流经铅管的水引起的。后来人们在实践中发觉了这一点，铅的使用范围逐渐缩小，一般只用来做照明器了。在我国商代的古墓中发现的铅罐、铅爵、铅觚、铅戈等，曾进行过分析，含铅达９７．５％，说明了当时对铅质的性质和冶炼已有一定的水平。