Germanijev(IV) oksid

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Germanijev(IV) oksid
GeO2powder.jpg
Stishovite.png
IUPAC-ime germanijev dioksid
Druga imena germanijev(IV) oksid
germanijev oksid
ACC10380
G-15
Identifikatorji
Številka CAS 1310-53-8
PubChem 14796
RTECS število LY5240000
SMILES
InChI
ChemSpider 14112
Lastnosti
Molekulska formula GeO2
Molekulska masa 104,6388 g/mol
Videz bel prah ali brezbarvni kristali
Gostota 4,228 g/cm3
Tališče

1115 °C, 1388 K, 2039 °F

Topnost (voda) 4,47 g/L (25 °C)
10,7 g/L (100 °C)
Topnost netopen v HF in HCl,
topen v drugih kislinah in aklalijah
Lomni količnik (nD) 1,650
Struktura
Kristalna struktura heksagonalna
Nevarnosti
EU klasifikacija Hazard X.svg zdravju škodljivo (Xn)
EU Index ni uvrščen
R-stavki R22
S-stavki -
Plamenišče ni vnetljiv
LD50 3700 mg/kg (podgana, oralno)
Sorodne snovi
Drugi anioni germanijev disulfid
germanijev diselenid
Drugi kationi ogljikov dioksid
silicijev dioksid
kositrov dioksid
svinčev dioksid
Sorodne snovi germanijev monoksid
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za
material v standardnem stanju (pri 25 °C, 100 kPa)

Germanijev(IV) oksid, germanijev dioksid ali germanijev oksid je anorganska spojina s formulo GeO2. Je glavni vir elementarnega germanija. Nastaja na površini germanija s kisikom iz zraka in ščiti kovino pred nadaljnjo korozijo.

Struktura[uredi | uredi kodo]

Med polimorfi germanijevega(IV) oksida prevladujeta heksagonalna in tetragonalna struktura. Heksagonalni GeO2, v katerem ima germanij koordinacijsko število 4, ima enako zgradbo kot β-kremen. Tetragonalni GeO2 (mineral argutit) ima rutilu podobno strukturo, kakršno ima stishovit. V tej strukturi ima germanij koordinacijsko število 6. Amorfni (steklasti) GeO2 ima podobno strukturo kot taljeni silicijev dioksid.[1]

Germanijev(IV) oksid se lahko pripravi tako v kristalinični kot v amorfni obliki. Amorfni GeO2 je pri normalnem tlaku zgrajen iz mreže tetraedrov GeO4. Z večanjem tlaka do približno 9 GPa germanijevo povprečno koordinacijsko število neprekinjeno raste od 4 do približno 5, kar se odrazi tudi na dolžini vezi Ge-O.[2] Pri višjih tlakih do približno 15 GPa se povprečno koordinacijsko število germanija poveča na 6. Struktura je sestavljena iz oktaedrov GeO6.[3] Če se tlak kasneje zmanjša, se struktura vrne v tetraedrično obliko.[2][3] Pri visokih tlakih se struktura rutila pretvori v ortorombsko obliko CaCl2.[4]

Pridobivanje[uredi | uredi kodo]

Germanijev(IV) oksid se pridobiva z intenzivnim žarenjem kovinskega germanija ali germanijevega sulfida v kisikovi atmosferi:

Na zelo enostaven način se lahko pripravi s hidrolizo germanijevega(IV) klorida.[5]

Reakcije[uredi | uredi kodo]

S segrevanjem z uprašenim germanijem pri 1000 °C se pretvori v germanijev(II) oksid (GeO).[1]

Heksagonalna oblika germanijevega(IV) oksida (ρ = 4,29 g/cm3) je bolj topna v kislinah kot rutilna oblika (ρ = 6,27 g/cm3). V obeh primerih pri tem nastane germanijeva kislina H4GeO4 (ali Ge(OH)4).[6] GeO2 je bolj kot v kislinah topen v alkalijah in tvori soli germanate.[6]

S klorovodikovo kislino tvori lahko hlapen in koroziven germanijev tetraklorid.

Oporaba[uredi | uredi kodo]

Germanijev dioksid je zaradi velikega lomnega količnika (1,7) in majhnega sipanja svetlobe uporaben za izdelavo širokokotnih objektivov in objektivov optičnih mikroskopov. V infrardeči svetlobi je prozoren.

V zmesi s silicijevim dioksidom se uporablja za proizvodnjo optičnih vlaken in vodnikov.[7] S spreminjanjem razmerja med oksidoma se lahko natančno določi lomni količnik. Silikatno-germanijeva stekla imajo nižjo viskoznost in večji lomni količnik od čistega kremenčevega stekla. Če se germanijev dioksid zamenja s titanovim dioksidom, naknadna termična obdelava, brez katere so vlakna krhka, ni potrebna.[8]

GeO2 se uporablja kot katalizator v proizvodnji polietilen tereftalatnih smol[9] in nekaterih vrst fosforja, in surovina za polprevodnike in druge germanijeve spojine.

V algakulturi se uporablja kot zaviralec rasti nezaželenih diatomej v kulturah drugih alg. Diatomeje rastejo relativno hitro in zato izrinejo soje zelenih alg. Deluje tako, da v biokemijskih procesih diatomej silicij zamenja z germanijem in bistveno upočasni njihovo rast. Na druge alge ima zelo majhen vpliv. Delovne koncentracije germanija morajo biti od 1 do 10 mg/l, odvisno od stopnje kontaminacije in vrste diatomej.[10]

Vpliv na zdravje[uredi | uredi kodo]

Germanijev dioksid ima majhno toksičnost, v visokih odmerkih pa povzroči akutno zastrupitev in okvare ledvic.

Uporablja se kot dodatek germanija v nekaterih spornih prehranskih dodatkih in »čudežnih zdravilih«.[11]

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. 1,0 1,1 N.N. Greenwood, A. Earnshaw (1997). Chemistry of the Elements. 2. izdaja. Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
  2. 2,0 2,1 J.W.E. Drewitt, P.S. Salmon, A.C. Barnes, S. Klotz, H.E. Fischer, W.A. Crichton (2010). Structure of GeO2 glass at pressures up to 8.6 GPa. Physical Review B 81: 014202. Bibcode: 2010PhRvB..81a4202D. doi: 10.1103/PhysRevB.81.014202.
  3. 3,0 3,1 M. Guthrie, C.A. Tulk, C.J. Benmore, J. Xu, J.L. Yarger, D.D. Klug, J.S. Tse, H.K. Mao, R.J. Hemley (2004). Formation and Structure of a Dense Octahedral Glass. Physical Review Letters 93 (11): 115502. Bibcode: 2004PhRvL..93k5502G. doi: 10.1103/PhysRevLett.93.115502. PMID 15447351.
  4. J. Haines, J.M.Léger, C. Chateau, A.S.Pereira (2000). Structural evolution of rutile-type and CaCl2-type germanium dioxide at high pressure. Physics and Chemistry of Minerals 27 (8): 575–582. doi: 10.1007/s002690000092.
  5. G. Brauer. Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, 2. del. ISBN 3432878133.
  6. 6,0 6,1 Holleman, A. F.; et al. (2001). Inorganic Chemistry. (1 izd.). San Diego [etc.] : Academic Press ; Berlin ; New York : De Gruyter, cop. COBISS 24318981. ISBN 0-12-352651-5. 
  7. R.D. Brown ml. (2000). Germanium. U.S. Geological Survey.
  8. Chapter Iii: Optical Fiber For Communications. SRI international.
  9. U.K. Thiele (2001). The Current Status of Catalysis and Catalyst Development for the Industrial Process of Poly(ethylene terephthalate) Polycondensation. International Journal of Polymeric Materials 50 (3): 387–394. doi: 10.1080/00914030108035115.
  10. R.A. Andersen (2005). Algal culturing techniques. Elsevier Academic Press.
  11. S.H. Tao, P.M. Bolger (junij 1997). Hazard Assessment of Germanium Supplements. Regulatory Toxicology and Pharmacology 25 (3): 211–219. doi: 10.1006/rtph.1997.1098. PMID 9237323.