El dióxido de germanio , también llamado óxido de germanio , germania y sal de germanio , [1] es un compuesto inorgánico con la fórmula química Ge O 2 . Es la principal fuente comercial de germanio. También se forma como una capa de pasivación sobre germanio puro en contacto con el oxígeno atmosférico.
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Nombres | |||
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Nombre IUPAC Dióxido de germanio | |||
Otros nombres Óxido de germanio (IV) Germania ACC10380 G-15 Óxido de germanio Óxido germánico Sal de germanio | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.013.801 | ||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
GeO 2 | |||
Masa molar | 104,6388 g / mol | ||
Apariencia | polvo blanco o cristales incoloros | ||
Densidad | 4.228 g / cm 3 | ||
Punto de fusion | 1.115 ° C (2.039 ° F; 1.388 K) | ||
4,47 g / L (25 ° C) 10,7 g / L (100 ° C) | |||
Solubilidad | soluble en HF , insoluble en otro ácido. Soluble en condiciones alcalinas fuertes. | ||
−34,3 · 10 −6 cm 3 / mol | |||
Índice de refracción ( n D ) | 1.650 | ||
Estructura | |||
hexagonal | |||
Peligros | |||
NFPA 704 (diamante de fuego) | |||
punto de inflamabilidad | No es inflamable | ||
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |||
LD 50 ( dosis media ) | 3700 mg / kg (rata, oral) | ||
Compuestos relacionados | |||
Otros aniones | Disulfuro de germanio Diselenuro de germanio | ||
Otros cationes | Dióxido de carbono Dióxido de silicio Dióxido de estaño Dióxido de plomo | ||
Compuestos relacionados | Monóxido de germanio | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Estructura
Los dos polimorfos predominantes de GeO 2 son hexagonal y tetragonal. El GeO 2 hexagonal tiene la misma estructura que el cuarzo β, y el germanio tiene el número de coordinación 4. El GeO 2 tetragonal (el mineral argutita ) tiene la estructura similar al rutilo que se ve en la stishovita . En este motivo, el germanio tiene el número de coordinación 6. Una forma amorfa (vítrea) de GeO 2 es similar a la sílice fundida . [2]
El dióxido de germanio se puede preparar tanto en forma cristalina como amorfa . A presión ambiente, la estructura amorfa está formada por una red de tetraedros GeO 4 . A una presión elevada de hasta aproximadamente 9 GPa, el número de coordinación promedio del germanio aumenta constantemente de 4 a alrededor de 5 con un aumento correspondiente en la distancia de enlace Ge-O. [3] A presiones más altas, hasta aproximadamente 15 GPa , el número de coordinación de germanio aumenta a 6 y la estructura de red densa se compone de octaedros GeO 6 . [4] Cuando la presión se reduce posteriormente, la estructura vuelve a la forma tetraédrica. [3] [4] A alta presión, la forma de rutilo se convierte en una forma de CaCl 2 ortorrómbica . [5]
Reacciones
Calentar dióxido de germanio con germanio en polvo a 1000 ° C forma monóxido de germanio (GeO). [2]
La forma hexagonal (d = 4,29 g / cm3) del dióxido de germanio es más soluble que la forma de rutilo (d = 6,27 g / cm3) y se disuelve para formar ácido germánico, H 4 GeO 4 o Ge (OH) 4 . [6] El GeO 2 es solo ligeramente soluble en ácido, pero se disuelve más fácilmente en álcali para producir germinados . [6] El ácido germánico forma complejos estables con ácidos carboxílicos di- y polifuncionales , polialcoholes y o-difenoles . [7]
En contacto con el ácido clorhídrico , libera el tetracloruro de germanio volátil y corrosivo .
Usos
El índice de refracción (1.7) y las propiedades de dispersión óptica del dióxido de germanio lo hacen útil como material óptico para lentes de gran angular , en lentes de objetivos de microscopios ópticos y para el núcleo de líneas de fibra óptica. Consulte Fibra óptica para obtener información específica sobre el proceso de fabricación. Tanto el germanio como su óxido de vidrio, GeO 2, son transparentes al espectro infrarrojo . El vidrio se puede fabricar en ventanas y lentes de infrarrojos, que se utilizan para tecnología de visión nocturna en el ejército, vehículos de lujo [8] y cámaras termográficas . Se prefiere GeO 2 sobre otros vidrios transparentes de infrarrojos porque es mecánicamente fuerte y, por lo tanto, se prefiere para uso militar resistente. [9]
Se utiliza una mezcla de dióxido de silicio y dióxido de germanio ("sílice-germania") como material óptico para fibras ópticas y guías de ondas ópticas . [10] El control de la relación de los elementos permite un control preciso del índice de refracción. Los vidrios de sílice-germania tienen una viscosidad más baja y un índice de refracción más alto que la sílice pura. Germania reemplazó a la titania como dopante de sílice para la fibra de sílice, eliminando la necesidad de un tratamiento térmico posterior, que hizo que las fibras se volvieran quebradizas. [11]
El dióxido de germanio también se utiliza como catalizador en la producción de resina de tereftalato de polietileno [12] y para la producción de otros compuestos de germanio. Se utiliza como materia prima para la producción de algunos fósforos y materiales semiconductores .
El dióxido de germanio se utiliza en el cultivo de algas como inhibidor del crecimiento de diatomeas no deseado en cultivos de algas, ya que la contaminación con las diatomeas de crecimiento comparativamente rápido a menudo inhibe el crecimiento o supera a las cepas de algas originales. El GeO 2 es absorbido fácilmente por las diatomeas y lleva a que el silicio sea sustituido por germanio en los procesos bioquímicos dentro de las diatomeas, provocando una reducción significativa de la tasa de crecimiento de las diatomeas o incluso su eliminación completa, con poco efecto sobre las especies de algas no diatomeas. Para esta aplicación, la concentración de dióxido de germanio típicamente utilizada en el medio de cultivo está entre 1 y 10 mg / l, dependiendo del estadio de contaminación y de la especie. [13]
Toxicidad y medico
El dióxido de germanio tiene baja toxicidad, pero en dosis más altas es nefrotóxico .
El dióxido de germanio se utiliza como suplemento de germanio en algunos suplementos dietéticos cuestionables y "curas milagrosas". [14] Las dosis altas de estos resultaron en varios casos de envenenamiento por germanio.
Referencias
- ^ "Solicitud de patente de Estados Unidos para la solicitud de patente de catalizadores de esterificación (solicitud n. ° 20020087027 emitida el 4 de julio de 2002) - Búsqueda de patentes de Justia" . patents.justia.com . Consultado el 5 de diciembre de 2018 .
- ^ a b Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ a b JWE Drewitt; Salmón PS; AC Barnes; S Klotz; HE Fischer; WA Crichton (2010). "Estructura de vidrio GeO 2 a presiones de hasta 8,6 GPa". Physical Review B . 81 (1): 014202. Código Bibliográfico : 2010PhRvB..81a4202D . doi : 10.1103 / PhysRevB.81.014202 .
- ^ a b M Guthrie; CA Tulk; CJ Benmore; J Xu; JL Yarger; DD Klug; JS Tse; Hk Mao; RJ Hemley (2004). "Formación y estructura de un vidrio octaédrico denso" . Cartas de revisión física . 93 (11): 115502. Código Bibliográfico : 2004PhRvL..93k5502G . doi : 10.1103 / PhysRevLett.93.115502 . PMID 15447351 .
- ^ Evolución estructural de tipo rutilo y CaCl 2 de tipo dióxido de germanio a alta presión, J. Haines, JMLéger, C.Chateau, ASPereira, física y química de minerales, 27, 8, (2000), 575-582, doi : 10.1007 / s002690000092
- ^ a b Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman, (2001) Química inorgánica , Elsevier ISBN 0-12-352651-5
- ^ "Germanio: una revisión de su demanda de Estados Unidos, usos, recursos, química y tecnologías de separación" . Tecnología de separación y purificación : 118981. 2021-05-21. doi : 10.1016 / j.seppur.2021.118981 . ISSN 1383-5866 .
- ^ "Los elementos" CR Hammond, David R. Lide, ed. Manual CRC de Química y Física, Edición 85 (CRC Press, Boca Raton, FL) (2004)
- ^ Perfil de productos minerales "germanio", Servicio Geológico de Estados Unidos, 2005.
- ^ Robert D. Brown, Jr. (2000). "Germanio" (PDF) . Servicio Geológico de EE. UU.
- ^ Capítulo Iii: Fibra óptica para comunicaciones Archivado el 15 de junio de 2006 en la Wayback Machine.
- ^ Thiele, Ulrich K. (2001). "El estado actual de la catálisis y el desarrollo de catalizadores para el proceso industrial de policondensación de poli (tereftalato de etileno)". Revista Internacional de Materiales Poliméricos . 50 (3): 387–394. doi : 10.1080 / 00914030108035115 .
- ^ Robert Arthur Andersen (2005). Técnicas de cultivo de algas . Prensa académica de Elsevier. ISBN 9780120884261.
- ^ Tao, SH; Bolger, PM (junio de 1997). "Evaluación de peligros de los suplementos de germanio" . Toxicología regulatoria y farmacología . 25 (3): 211–219. doi : 10.1006 / rtph.1997.1098 . PMID 9237323 .