Germanijev(IV) oksid
![]() | |
![]() | |
Imena | |
---|---|
IUPAC ime
germanijev dioksid
| |
Druga imena
germanijev(IV) oksid
germanijev oksid ACC10380 G-15 | |
Identifikatorji | |
3D model (JSmol)
|
|
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.013.801 |
PubChem CID
|
|
RTECS število |
|
UNII | |
CompTox Dashboard (EPA)
|
|
| |
| |
Lastnosti | |
GeO2 | |
Molska masa | 104,6388 g/mol |
Videz | bel prah ali brezbarvni kristali |
Gostota | 4,228 g/cm3 |
Tališče | 1.115 °C (2.039 °F; 1.388 K) |
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 (DSD) (zastarelo)
|
![]() |
R-stavki (zastarelo) | R22 |
S-stavki (zastarelo) | - |
Plamenišče | ni vnetljiv |
Smrtni odmerek ali koncentracija (LD, LC): | |
LD50 (srednji odmerek)
|
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). | |
Sklici infopolja | |
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]- ↑ 1,0 1,1 N.N. Greenwood, A. Earnshaw (1997). Chemistry of the Elements. 2. izdaja. Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
- ↑ 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.
- ↑ 3,0 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.
- ↑ 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.
- ↑ G. Brauer. Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, 2. del. ISBN 3432878133.
- ↑ 6,0 6,1 Holleman, A. F.; in sod. (2001). Inorganic Chemistry (1 izd.). San Diego [etc.] : Academic Press ; Berlin ; New York : De Gruyter, cop. COBISS 24318981. ISBN 0-12-352651-5.
- ↑ R.D. Brown ml. (2000). Germanium. U.S. Geological Survey.
- ↑ Chapter Iii: Optical Fiber For Communications Arhivirano 2006-06-15 na Wayback Machine.. SRI international.
- ↑ 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.
- ↑ R.A. Andersen (2005). Algal culturing techniques. Elsevier Academic Press.
- ↑ 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.