Germánium-tetraklorid
| Germánium-tetraklorid | |
 Germánium-tetraklorid - szerkezeti képlet |
 Germánium-tetraklorid - kalottamodell |
| IUPAC-név | Germánium-tetraklorid Tetraklórgermán |
| Más nevek | Germánium(IV)-klorid Germánium-klorid |
| Kémiai azonosítók | |
|---|---|
| CAS-szám | 10038-98-9 |
| PubChem | 66226 |
| RTECS szám | LY5220000 |
| Kémiai és fizikai tulajdonságok | |
| Kémiai képlet | GeCl4 |
| Moláris tömeg | 214.40 g/mol |
| Megjelenés | színtelen folyadék |
| Sűrűség | 1.879 g/cm³ (20 °C) 1.844 g/cm³ (30 °C)[1] |
| Olvadáspont | -49,5 °C |
| Forráspont | 86,5 °C |
| Oldhatóság (vízben) | oldható, hidrolizál |
| Oldhatóság | oldódik dietil-éterben, benzolban, kloroformban, szén-tetrakloridban nagyon jól oldódik sósavban, híg kénsavban |
| Törésmutató (nD) | 1.464 |
| Kristályszerkezet | |
| Molekulaforma | tetraéderes |
| Veszélyek | |
| MSDS | "External MSDS" |
| Főbb veszélyek | vízzel lassan reagál, miközben HCl és GeO2 keletkezik; korrozív, könnyeztető hatású |
| NFPA 704 |  0
3
2
|
| Lobbanáspont | nem gyúlékony |
| Rokon vegyületek | |
| Azonos kation | Germánium-tetrafluorid Germánium-tetrabromid Germánium-tetrajodid |
| Azonos anion | Szén-tetraklorid Szilícium-tetraklorid Ón(IV)-klorid Ólom(IV)-klorid |
| Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. | |
A germánium-tetraklorid egy színtelen, füstölgő folyadék sajátságos, szúrós szaggal. A vegyület a tisztított germánium előállítása során megjelenő köztitermék. Napjainkban megnőtt a GeCl4 felhasználása, elsősorban az optikai szálak gyártásánál alkalmazzák reagensként. Elemi germániummal reagálva germánium-dikloridra más néven germánium(II)-kloridra redukálódik.
Előállítás
A germániumot leginkább a cink- és rézércet feldolgozó kohókban keletkező szállópor kezelése során nyerik, bár jelentős germániumforrás egy bizonyos szénfajta, a vitrit égése során keletkező hamu is. A germánium-tetraklorid fém vagy fém-oxid (GeO2) tisztítása során jelentkező köztitermék.[2] A germánium-tetraklorid a germánium-dioxid tömény sósavban történő feloldása során közvetlenül előállítható. A kapott keverékből a GeCl4-ot frakcionált desztillációval választják el a többi terméktől és szennyezéstől.[3] A GeCl4 ioncserélt vizes hidrolízise tiszta GeO2-ot ad, amelyből a fém germánium hidrogénes redukcióval állítható elő.[2][3] A GeO2 előállítása azonban attól függ, hogy az ércből kinyert germánium milyen formában van. A réz-ólom-szulfid és cink-szulfid ércek GeS2-ot adnak, ami ezt követően egy oxidálószer, mint pl. nátrium-klorát segítségével GeO2-dá alakítható. Más cinkércekből pörkölés és zsugorítás után a GeO2 közvetlenül kapható, majd a fent ismertetett eljárás során dolgozzák fel.[2] 4HCl(aq) + GeO2(s) ⇔ GeCl4(aq) + 2H2O(l)
Felhasználás
A germánium-tetrakloridot majdnem kizárólag néhány optikai eljárás köztitermékeként használják. A GeCl4-ot hidrolízissel közvetlenül GeO2-dá alakítva egyedülálló tulajdonságokkal rendlkező oxidüveget kapnak.
Száloptika
A GeO2 legfigyelemreméltóbb tulajdonsága nagy törésmutatója és kis fényszórása, emiatt kameralencsék, mikroszkópok készítéséhez és optikai szálak magjaként használják.[3] Az előállítás során a SiCl4-ot, és GeCl4-ot oxigénnel együtt egy üreges előszerkezetű üvegbe vezetik. Ezt követően óvatosan hevítéssel állítják elő a megfelelő oxidokat, és így speciális üvegkeveréket kapnak. A GeCl4 bevezetési sebességétől függően az optikai szál teljes törésmutatója szabályozható. A GeO2 az üveg tömegének kb. 4%-át teszi ki.[2]
Infravörös technológia
A germánium és a GeO2-üveg az infravörös sugarak számára átlátszó, azokat nem nyeli el. Emiatt ezt az anyagot infravörös spektroszkópok, berendezések ablakainak és lencséinek gyártásához használják, valamint alkalmazzák az éjjellátó technológiában és luxusjárművekben.[3] A germánium-dioxidnak a többi IR-átlátszó üveggel szembeni előnye mechanikai szilárdsága, emiatt felhasználja a katonaság is.[2]
Jövőbeli alkalmazások
2000-ben az Amerikai Egyesült Államok germániumfelhasználásának 15%-át az infravörös, míg 50%-át a száloptika tette ki. Az elmúlt 20 év során az IR-technológiában történő alkalmazás csökkent; míg az optikai szálak esetén lassan nő. Megbeszélés tárgya a száloptikai hálózatok átfogó létesítése; ugyanakkor a jelenlegi vonalak 30–50%-át nem használják (optikai sötétszál). Mindez lehet, hogy csökkenteni fogja a germánium iránti keresletet. Világszerte azonban drámaian nő az igény olyan országokban, mint pl. Kína, ahol száloptika alapú telekommunikációs rendszert telepítenek.[2]
Hivatkozások
- ↑ Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 "Germanium" Mineral Commodity Profile, U.S. Geological Survey, 2005.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 "The Elements" C.R. Hammond, David R. Lide, ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics, Edition 85 (CRC Press, Boca Raton, FL) (2004)