Germánium-tetraklorid

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Germánium-tetraklorid
Germanium-tetrachloride-2D.png
Germanium tetrachloride - structural formula
Germanium-tetrachloride-3D-vdW.png
Germanium tetrachloride - space-filling model
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) elbomlik, hidrolizál
Oldhatóság oldódik dietil-éterben, benzolban, kloroformban, szén-tetrakloridban
nem oldódik sósavban, 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
NFPA 704.svg
0
3
2
W
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 standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

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.

Előállítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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]

Felhasználás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A germánium-tetrakloridot majdnem kizárólag néhány optikai eljárás köztitermékeként használják. A GeCl4-ot hidrolízissel közvetlenül GeO2-dá alakítva egyedülálló tulajdonságokkal rendlkező oxidüveget kapnak.

Száloptika[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
  2. ^ a b c d e f "Germanium" Mineral Commodity Profile, U.S. Geological Survey, 2005.
  3. ^ a b c d "The Elements" C.R. Hammond, David R. Lide, ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics, Edition 85 (CRC Press, Boca Raton, FL) (2004)

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]