Соединения германия
Соединения германия — это химические соединения, образованные элементом германием (Ge). Германий нерастворим в разбавленных кислотах и щелочах , но медленно растворяется в горячих концентрированных серной и азотной кислотах и бурно реагирует с расплавленными щелочами с образованием германатов ( [GeO
3 ] 2−
). Германий встречается в основном в степени окисления +4, хотя известно множество соединений +2. [1] Другие степени окисления редки: +3 встречается в таких соединениях, как Ge 2 Cl 6 , а +3 и +1 встречаются на поверхности оксидов, [2] или отрицательные степени окисления в германидах , например -4 в Mg.
2 Ге . Кластерные анионы германия ( ионы Цинтла ), такие как Ge 4 2− , Ге 9 4− , Ге 9 2− , [(Ge 9 ) 2 ] 6− были получены экстракцией из сплавов, содержащих щелочные металлы и германий, жидким аммиаком в присутствии этилендиамина или криптанда . [1] [3] Степени окисления элемента в этих ионах не являются целыми числами — аналогично озонидам O 3 − .
Халькогениды
[ редактировать ]Оксиды
[ редактировать ] два оксида Известны германия: диоксид германия ( GeO
2 , германия) и монооксид германия ( GeO ). [4] Диоксид GeO 2 можно получить обжигом дисульфида германия ( GeS
2 ) или позволяя элементарному германию медленно окисляться на воздухе, [5] представляет собой белый порошок, малорастворимый в воде, но реагирующий со щелочами с образованием германатов. [4] Моноксид, оксид германия, можно получить высокотемпературной реакцией GeO 2 с металлическим Ge. [4] Диоксид (и родственные ему оксиды и германаты) обладает необычным свойством: имеет высокий показатель преломления для видимого света, но прозрачность для инфракрасного света. [6] [7] германат висмута Bi 4 Ge 3 O 12 используется В качестве сцинтиллятора (BGO) . [8]
Другие халькогениды
[ редактировать ]Известны также бинарные соединения с другими халькогенами , например дисульфид ( GeS
2 ), селениды ( GeSe
2 ), а также моносульфид (GeS), селенид (GeSe) и теллурид (GeTe). [1] GeS 2 образуется в виде белого осадка при пропускании сероводорода через сильнокислые растворы, содержащие Ge(IV). [1] Дисульфид хорошо растворим в воде и растворах едких щелочей или щелочных сульфидов. Тем не менее, он не растворяется в кислой воде, что позволило Винклеру открыть элемент. [9] При нагревании дисульфида в токе водорода образуется моносульфид (GeS), который возгоняется в тонкие пластинки темного цвета и металлического блеска и растворим в растворах едких щелочей. [4] При плавлении со щелочными карбонатами и серой соединения германия образуют соли, известные как тиогерманаты. [10]
Гидриды
[ редактировать ]
Герман (GeH 4 ) — соединение, сходное по строению с метаном . Известны полигерманы — соединения, подобные алканам , с формулой Ge n H 2 n +2, содержащие до пяти атомов германия. [1] Германоны менее летучи и менее реакционноспособны, чем их соответствующие кремниевые аналоги. [1] GeH 4 реагирует с щелочными металлами в жидком аммиаке с образованием белых кристаллов MGeH 3, содержащих GeH 3. − анион . [1] Гидрогалогениды германия с одним, двумя и тремя атомами галогена представляют собой бесцветные реакционноспособные жидкости. [1]
Галогениды
[ редактировать ]четыре тетрагалогенида . Известны При нормальных условиях GeI 4 — твердое тело, GeF 4 — газ, остальные — летучие жидкости. Например, тетрахлорид германия GeCl 4 получается в виде бесцветной дымящей жидкости, кипящей при 83,1°С, при нагревании металла с хлором. [4] Все тетрагалогениды легко гидролизуются до гидратированного диоксида германия. [4] GeCl 4 используется в производстве германийорганических соединений. [1] Все четыре дигалогенида известны и в отличие от тетрагалогенидов представляют собой твердые полимерные вещества. [1] Ge 2 Cl 6 и некоторые высшие соединения формулы Ge n Cl 2 n +2 . Кроме того, известны [4] необычное соединение Ge 6 Cl 16 Получено , содержащее звено Ge 5 Cl 12 со структурой неопентана . [11]
Германорганические соединения
[ редактировать ]
Первое германийорганическое соединение было синтезировано Винклером в 1887 г.; реакция тетрахлорида германия с диэтилцинком дала тетраэтилгерман ( Ge(C
22Ч
5 )
4 ). [12] Органогерманы типа R 4 Ge (где R представляет собой алкил ), такие как тетраметилгерман ( Ge(CH
3 )
4 ) и тетраэтилгерман доступны через самый дешевый доступный предшественник германия, тетрахлорид германия и алкилнуклеофилы. Органические гидриды германия, такие как изобутилгерман ( (CH
3 )
2 ЧЧЧ
2 ГэХ
3 ) оказались менее опасными и могут использоваться в качестве жидкого заменителя токсичного германского газа в полупроводниковых приложениях. многие реакционноспособные интермедиаты Известны германия: гермильные свободные радикалы , гермилены (аналогичные карбенам ) и гермины (аналогичные карбинам ). [13] [14] О германийорганическом соединении 2-карбоксиэтилгермасесквиоксане впервые сообщалось в 1970-х годах, какое-то время оно использовалось в качестве пищевой добавки и считалось, что оно, возможно, обладает противоопухолевыми свойствами. [15]
Используя лиганд под названием Eind (1,1,3,3,5,5,5,7,7-октаэтил-s-гидриндацен-4-ил) германий способен образовывать двойную связь с кислородом (германоном). Гидрид германия и алкилгерманы очень огнеопасны и даже взрывоопасны при смешивании с воздухом. [16]
См. также
[ редактировать ]- Категория:Соединения германия
- Соединения кремния
- Оловянные соединения
- Соединения галлия
- Соединения мышьяка
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Табет, Н; Салим, Массачусетс; Аль-Отейби, Алабама (1999). «Рентгеноструктурное исследование кинетики роста тонких пленок, полученных термическим окислением германиевых подложек». Журнал электронной спектроскопии и связанных с ней явлений . 101–103: 233–238. дои : 10.1016/S0368-2048(98)00451-4 .
- ^ Сюй, Ли; Севов, Слави С. (1999). «Окислительная реакция дельтаэдра [Ge 9 ] 4− Zintl Ions». J. Am. Chem. Soc . 121 (39): 9245–9246. doi : 10.1021/ja992269s .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Холлеман, AF; Виберг, Э.; Виберг, Н. (2007). Учебник неорганической химии (102-е изд.). де Грюйтер. ISBN 978-3-11-017770-1 . OCLC 145623740 .
- ^ Табет, Н; Салим, Муштак А. (1998). «Исследование KRXPS окисления поверхности Ge (001)». Прикладная наука о поверхности . 134 (1–4): 275–282. Бибкод : 1998ApSS..134..275T . дои : 10.1016/S0169-4332(98)00251-7 .
- ^ Байя, Шьям С.; Сангера, Джасбиндер С.; Аггарвал, Ишвар Д.; Войчик, Джошуа А. (2002). «Инфракрасная прозрачная германатная стеклокерамика». Журнал Американского керамического общества . 85 (12): 3114–3116. дои : 10.1111/j.1151-2916.2002.tb00594.x .
- ^ Друговейко, ОП; Евстропьев, К.К.; Кондратьева, Б.С.; Петров, Ю. А.; Шевяков, А.М. (1975). «Инфракрасные спектры отражения и пропускания диоксида германия и продуктов его гидролиза». Журнал прикладной спектроскопии . 22 (2): 191–193. Бибкод : 1975JApSp..22..191D . дои : 10.1007/BF00614256 . S2CID 97581394 .
- ^ Лайтстоун, штат Аризона; Макинтайр, Р.Дж.; Лекомт, Р.; Шмитт, Д. (1986). «Модуль лавинного фотодиода германата висмута, предназначенный для использования в позитронно-эмиссионной томографии высокого разрешения». Транзакции IEEE по ядерной науке . 33 (1): 456–459. Бибкод : 1986ИТНС...33..456Л . дои : 10.1109/TNS.1986.4337142 . S2CID 682173 .
- ^ Джонсон, Отто Х. (1952). «Германий и его неорганические соединения». хим. Преподобный . 51 (3): 431–469. дои : 10.1021/cr60160a002 .
- ^ Фрёба, Майкл; Оберендер, Надин (1997). «Первый синтез мезоструктурированных тиогерманатов». Химические коммуникации (18): 1729–1730. дои : 10.1039/a703634e .
- ^ Битти, ИК; Джонс, ПиДжей; Рид, Г.; Вебстер, М. (1998). «Кристаллическая структура и спектр комбинационного рассеяния света Ge 5 Cl 12 ·GeCl 4 и колебательный спектр Ge 2 Cl 6 ». Неорг. Хим . 37 (23): 6032–6034. дои : 10.1021/ic9807341 . ПМИД 11670739 .
- ^ Винклер, Клеменс (1887). «Заметки о германии. Второй трактат» . Дж. Прак. Химия (на немецком языке). 36 (1): 177–209. дои : 10.1002/prac.18870360119 . Архивировано из оригинала 03.11.2012 . Проверено 20 августа 2008 г.
- ^ Сатже, Жак (1984). «Реактивные промежуточные соединения германийорганической химии» . Чистое приложение. Хим . 56 (1): 137–150. дои : 10.1351/pac198456010137 . S2CID 96576323 .
- ^ Куэйн, Денис; Боттей, Рудольф С. (1963). «Германийорганическая химия». Химические обзоры . 63 (4): 403–442. дои : 10.1021/cr60224a004 .
- ^ Тао, СХ; Болджер, премьер-министр (июнь 1997 г.). «Оценка опасности добавок германия» . Нормативная токсикология и фармакология . 25 (3): 211–219. дои : 10.1006/rtph.1997.1098 . ПМИД 9237323 . Архивировано из оригинала 10 марта 2020 г. Проверено 30 июня 2019 г.
- ^ Бродвит, Филипп (25 марта 2012 г.). «Двойная связь германий-кислород занимает центральное место» . Химический мир . Архивировано из оригинала 17 мая 2014 г. Проверено 15 мая 2014 г.