Oxid de germaniu (IV).

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 28 octombrie 2019; verificările necesită 16 modificări .
dioxid de germaniu
General

Nume sistematic
Oxid de germaniu (IV).
Abrevieri ACC10380, G-15
Nume tradiționale dioxid de germaniu, dioxid de germaniu
Chim. formulă Geo 2
Şobolan. formulă Geo 2
Proprietăți fizice
Stat pulbere albă, cristale incolore
Masă molară 104,61 g/ mol
Densitate 4,228 g/cm³
Proprietati termice
Temperatura
 •  topirea 1116 [1]
 •  fierbere 1200 [1]  °C
Proprietati optice
Indicele de refracție 1.7
Clasificare
Reg. numar CAS 1310-53-8
PubChem
Reg. numărul EINECS 215-180-8
ZÂMBETE   O=[Ge]=O
InChI   InChl=1S/Ge02/c2-1-3YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N
RTECS LY5240000
ChemSpider
Siguranță
Toxicitate scăzut
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel.

Oxidul de germaniu (IV) ( dioxid de germaniu, dioxid de germaniu ) este un compus chimic anorganic binar al germaniului cu oxigen , este un oxid amfoter . Formula chimică a GeO 2 .

Structura

Formele de dioxid de germaniu sunt foarte asemănătoare cu dioxidul de siliciu . Ele există sub forma a două modificări cristaline și a treia - amorfă:

  1. β -GeO 2 hexagonal are aceeași structură ca și α - cuarț , germaniul are un număr de coordonare de 4, grupul spațial P3 1 21 sau P3 2 21, parametrii celulei unitare: a = 0,4972 nm, c = 0,5648 nm, Z = 3, d20 = 4,70 g/cm³.
  2. Tetragonal α -GeO 2 (forma minerală - argutită ( ing.  argutite )) are o structură de tip SnO 2 , germaniul are un număr de coordonare de 6, parametrii celulei unitare: a \u003d 0,4395 nm, c \u003d 0,2860 nm, d 20 \u003d 6 .24 g/cm³. Sub presiune mare, se transformă într-o formă rombică , structura de tip CaCl 2 . [2] .
  3. GeO 2 amorf este similar cu sticla de cuarț , se dizolvă în apă. ( a = 0,4987 nm, c = 0,5652 nm; constă din tetraedre ușor distorsionate cu un atom de germaniu în centru) [3] .

Dioxidul de germaniu tetragonal la 1033 °C se transformă într-o formă hexagonală. Δ H α → β = 21,6 kJ/ mol .


Unele proprietăți ale dioxidului de germaniu
Index
Modificarea cristalului
Glassy
GeO 2
α β
T. pl. , °C 1086 1115
Densitate , g/cm³ 6.277 4.28 3.667
TCLE , K −1 5,36⋅10 −5
(298–698 K)
9,5⋅10 −6
(298–798 K)
7,5⋅10 −6
(298–698 K)
ΔH pl . , kJ/ mol 21.1 17.6
S° 298 , J/(mol K) 39,71 55,27 69,77
C ° p , J / (mol K) 50.17 52.09 53
ΔH arr . , kJ/ mol -580,15 -554,71 -539,00

Obținerea

Dioxidul de germaniu se obține prin hidroliza GeCl4 urmată de uscarea și calcinarea precipitatului la 900 °C. În acest caz, se formează de obicei un amestec de GeO2 amorf și hexagonal :

La temperaturi peste 700 °C, dioxidul de germaniu se obține prin oxidarea germaniului:

Hidroliza sulfurei de germaniu (IV) în apă clocotită :

Prin dizolvarea germaniului în acid azotic diluat :

Oxidarea sulfurei de germaniu (II) cu acid azotic fierbinte concentrat :

Hidroliza sau oxidarea germanohidrogenilor :

Distrugerea germanaților cu acid azotic diluat :

Proprietăți chimice

α -GeO 2 și GeO 2 amorf sunt mai pasivi din punct de vedere chimic, astfel încât proprietățile chimice sunt de obicei descrise pentru β -GeO 2 .

Încălzirea dioxidului de germaniu la o temperatură de 1000 °C dă oxid de germaniu (GeO) [3] :

Redus de hidrogen și carbon la germaniu metalic atunci când este încălzit:

Dioxidul de germaniu se dizolvă în apă, formând acidul metagermanic slab :

Se dizolvă în alcalii, formează săruri ale acidului metagermanic cu cele diluate și acid ortogermanic cu cele concentrate:

Nitrura de germaniu gri închis (Ge 3 N 4 ) poate fi obținută prin acțiunea NH 3 asupra germaniului metalic (sau GeO 2 ) la 700 °C [4] :

Reacţionează cu halogenuri de hidrogen :

Când este încălzit, distruge sărurile acizilor mai slabi cu formarea de germanați :

Cu oxizii de metale alcaline, în funcție de cantitatea lor, formează diverși germanați:

Aplicație

Dioxidul de germaniu este un produs intermediar în producerea germaniului pur și a compușilor săi.

Dioxidul de germaniu are un indice de refracție de ~ 1,7, ceea ce îi permite să fie utilizat ca material optic pentru obiective cu unghi larg și în lentilele obiectivelor microscopului optic . Transparent în domeniul infraroșu al spectrului.

Un amestec de dioxid de siliciu și dioxid de germaniu este utilizat ca material pentru fibrele optice [5] . Schimbarea raportului dintre componente vă permite să controlați cu precizie refracția luminii. Dioxidul de germaniu face posibilă înlocuirea dioxidului de titan ca dopant, ceea ce elimină necesitatea unui tratament termic ulterior, ceea ce face ca fibra să fie fragilă [6] .

Bioxidul de germaniu este folosit și ca catalizator în producerea rășinii polietilen tereftalice [7] .

Este folosit ca materie primă pentru producerea unor fosfori și materiale semiconductoare .

În histochimie, este folosit pentru a detecta alcoolii polihidroxilici. Metoda se bazează pe capacitatea acidului germanic de a forma compuși complecși cu alcooli polihidroxici ( glicerol , manitol , glucoză etc.). Când secțiunile nefixate sunt tratate cu dioxid de carbon într-un mediu alcalin, se formează complexe de germaniu, care dezvăluie 2,3,7-trihidroxi-9-fenilfluorenonă-6. [opt]

Toxicitate

Dioxidul de germaniu are toxicitate scăzută, dar este o nefrotoxină la doze mai mari . Dioxidul de germaniu este utilizat în unele suplimente alimentare [9] .

Note

  1. 1 2 Cei mai importanți compuși ai germaniului (link inaccesibil) . Consultat la 16 aprilie 2010. Arhivat din original pe 2 aprilie 2007. 
  2. Evoluția structurală a dioxidului de germaniu de tip rutil și de tip CaCl 2 la presiune înaltă, J. Haines, JM Léger, C. Chateau, AS Pereira, Physics and Chemistry of Minerals, 27, 8, (2000), 575-582, doi : 10.1007/s002690000092 .
  3. 1 2 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chimia elementelor (ed. a doua), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9 .
  4. Chimie, elemente ale tabelului periodic (link inaccesibil) document 12, pag. 17. Data accesării: 14 mai 2010. Arhivat la 27 august 2005. 
  5. Robert D. Brown, Jr. GERMANIA . US Geological Survey. Consultat la 16 aprilie 2010. Arhivat din original pe 22 august 2011.
  6. Capitolul III: Fibră optică pentru comunicații (link nu este disponibil) . Consultat la 16 aprilie 2010. Arhivat din original pe 15 iunie 2006. 
  7. Thiele, Ulrich K. The Current Status of Catalysis and Catalyst Development for the Industrial Process of Poly(ethylene terephthalate) Polycondensation  //  International Journal of Polymeric Materials : jurnal. - 2001. - Vol. 50 , nr. 3 . - P. 387 - 394 . - doi : 10.1080/00914030108035115 .
  8. Freishtat D.M. Reactivi si preparate pentru microscopie. Manual / responsabil = ed. L.N. Laricheva. - Moscova: Chimie, 1980. - S. 98. - 480 p. — ISBN UDC 54-4:578.6(031).
  9. Tao, S.H.; Bolger, P. M. Evaluarea pericolelor suplimentelor cu germaniu  //  Toxicologie de reglementare și farmacologie : jurnal. - 1997. - iunie ( vol. 25 , nr. 3 ). - P. 211-219 . doi : 10.1006 / rtph.1997.1098 .

Link -uri

Clase de compuși cu germaniu compuși de germaniu