Germanij-dioksid

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Germanij dioksid
GeO2powder.jpg
Općenito
Hemijski spoj Germanij dioksid
Druga imena Germanij(IV) oksid
Germanija
ACC10380
G-15
Germanij oksid
Germanijska kiselina
Molekularna formula GeO2
CAS registarski broj 1310-53-8
Kratki opis bezbojni kristal ili bijeli prah bez mirisa
Osobine1
Molarna masa 104,6388 g/mol
Agregatno stanje čvrsto
Gustoća 4,228 g/cm3
Tačka topljenja 1115 °C
Pritisak pare <9,25 Pa na 25 °C[1]
Rastvorljivost

nerastvorljiv u HCl
u vodi 4,47 g/L (25 °C)

u vodi 10,7 g/L (100 °C)
1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima.

Germanij dioksid (poznat i kao germanij oksid, germanija, germanijska kiselina) je neorganski spoj germanija i kisika. Njegova hemijska formula je GeO2. Pod drugim oznakama je poznat i kao G-15 i ACC10380. On sačinjava pasivni sloj na čistom germaniju kada elementarni germanij dođe u dodir sa atmosferskim kisikom.

Struktura[uredi | uredi izvor]

Oblici germanij dioksida u određenoj mjeri odgovaraju oblicima silicij dioksida. Heksagonalni GeO2 ima istu strukturu kao i β-kvarc (germanij ima koordinacijski broj 4); tetragonalni GeO2 (mineral argutit) ima strukturu stishovita sličnu rutilu (germanij sa koordinacijskim brojem 6); te amorfni (staklasti) GeO2 koji je sličan kvarcnom staklu.[2]

Germanij dioksid se može dobiti u oba oblika: kristalnom i amorfnom. Na sobnoj temperaturi formira se amorfna struktura preko mreže GeO4 tetraeadara. Pri povišenom pritisku od oko 9 GPa prosječni koordinacijski broj germanija se polahko povećava od oko 4 do 5 sa odgovarajućim porastom dužine Ge-O veze.[3] Pri izuzetno visokom pritisku od oko 15 GPa, koordinacijski broj germanija raste na 6 i formira se gusta mrežna struktura GeO6 oktaedra.[4] Kada se nakon toga smanji pritisak, struktura se vraća u tetraedarski oblik.[3][4] Pri visokom pritisku, rutilna forma prelazi u ortorompsku formu CaCl2[5]

Reakcije[uredi | uredi izvor]

Zagrijavanjem germanij dioksida sa germanijem u prahu pri temperaturi od 1000 °C formira se germanij monoksid (GeO).[2]

Rutilni oblik germanij dioksida je više rastvorljiv od heksagonalnog oblika i rastvara se u germanijsku kiselinu, H4GeO4 ili Ge(OH)4.[6] GeO2 je vrlo malo rastvorljiv u kiselinama ali se lahko rastvara u bazama te s njima daje germanate.[6] Germanij dioksid nije zapaljiv. U kontaktu sa hlorovodoničnom kiselinom otpušta lahko isparljiv i korozivan germanij tetrahlorid.

Upotreba[uredi | uredi izvor]

Indeks prelamanja germanij dioksida iznos 1,7. Njegove osobine rasipanja svjetlosti čine ga korisnim optičkim materijalom za izradu širokouglih sočiva i sočiva objektiva kod optičkih mikroskopa. Pri infracrvenoj svjetlosti je providan.

Smjesa silicij dioksida i germanij dioksida ("silika-germanija") se koristi kao optički materijal za optička vlakna i optičke kablove.[7] Kontrolirajući odnos elemenata može se tačno kontrolirati i indeks prelamanja ove smjese. Staklo izrađeno od silika-germanije ima nižu viskoznost i viši indeks prelamanja od čiste silike. Germanija zamjenjuje titaniju (titanij dioksid) kao dodatak siliki pri pravljenju silika vlakana, čime prestaje potreba za naknadnom toplotnom obradom vlakana koja ih čini lomljivim.[8]

Germanij dioksid se također koristi i kao katalizator u proizvodnji smole polietilen tereftalata,[9] i za pravljenje drugih spojeva germanija. Koristi se i kao sirovina za proizvodnju nekih materijala od fosfora i poluprovodnika. U proizvodnji integralnih kola i tranzistora, germanij dioksid je relativno slab dielektrik i hemijski je nestabilan, što je jedna od mana germanija u odnosu na silicij.

Pored toga, germanij dioksid se koristi pri uzgajanju kultura algi kao inhibitor za neželjeni rast diatoma u kulturama algi jer njihova kontaminacija sa brzorastućim diatomima često ugrožava i usporava rast algi. GeO2 se lahko apsorbira od strane diatoma te se silikon zamjenjuje germanijem tokom biohemijskih procesa unutar diatoma, te se time značajno smanjuje njihova brzina rasta ili se čak njihovo razmnožavanje u potpunosti zaustavlja bez ikakvog uticaja na rast algi. Za ovaj način upotrebe najčešće se koristi koncentracija germanij dioksida u mediju kulture algi između 1 i 10 mg/l u zavisnosti od faze kontaminacije i vrste algi.[10]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ http://www.teck.com/DocumentViewer.aspx?elementId=115437&portalName=tc
  2. ^ a b Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. izd.). Butterworth–Heinemann. ISBN 0-08-037941-9
  3. ^ a b 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. 
  4. ^ a b 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. 
  5. ^ Structural evolution of rutile-type and CaCl2-type germanium dioxide at high pressure, J. Haines, J. M.Léger, C.Chateau, A. S.Pereira, Physics and Chemistry of Minerals, 27, 8 ,(2000), 575–582
  6. ^ a b Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman, (2001) Inorganic Chemistry, Elsevier ISBN 0-12-352651-5
  7. ^ Robert D. Brown, Jr. (2000). "Germanium". U.S. Geological Survey. 
  8. ^ Chapter Iii: Optical Fiber For Communications
  9. ^ Thiele, Ulrich K. (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. ^ Robert Arthur Andersen (2005). Algal culturing techniques. Elsevier Academic Press.