Germanium(IV)-oxid

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Germanium(IV)-oxid (Rutil)
_ Ge4+ 0 _ O2−
Allgemeines
Name Germanium(IV)-oxid
Andere Namen
  • Germaniumdioxid
  • GERMANIUM DIOXIDE (INCI)[1]
Verhältnisformel GeO2
Kurzbeschreibung

weißer geruchloser Feststoff[2]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1310-53-8
EG-Nummer 215-180-8
ECHA-InfoCard 100.013.801
PubChem 14796
Wikidata Q419133
Eigenschaften
Molare Masse 104,59 g·mol−1
Aggregatzustand

fest[2]

Dichte

4,23 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

1086–1115 °C[2]

Löslichkeit

schlecht in Wasser (4,5 g·l−1 bei 25 °C)[3]

Brechungsindex

1,7[4]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[2]
Gefahrensymbol

Achtung

H- und P-Sätze H: 302
P: 301+312+330[2]
Toxikologische Daten

1250 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[2]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Germanium(IV)-oxid ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Germaniumverbindungen und Oxide.

Vorkommen

Germanium(IV)-oxid kommt natürlich in Form des Minerals Argutit vor.

Gewinnung und Darstellung

Germanium(IV)-oxid entsteht beim starken Glühen von Germanium oder Germaniumdisulfid in einer Sauerstoff-Atmosphäre.

Sehr einfach ist auch die Hydrolyse von Germanium(IV)-chlorid.[5][6] Im Gegensatz zum Silicium, welches bei der Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid zunächst Kieselsäuren bildet, entstehen beim Germanium keine stabilen Hydroxide, sondern das hydratfreie Germaniumdioxid.[7]

Eigenschaften

Germanium(IV)-oxid kommt in mehreren Kristallstrukturen parallel zu denen von Siliziumdioxid vor. Hexagonales GeO2 (Schmelzpunkt 1115 °C, Dichte 4,7 g/cm³) besitzt die gleiche Struktur wie α-Quarz und entsteht bei der Hydrolyse von Germaniumchlorid und der Zersetzung von Germanaten. Das tetragonale GeO2 (als Mineral Argutit, Schmelzpunkt 1086 °C, Dichte 6,239 g/cm³) besitzt eine Rutil ähnliche Struktur (wie Stishovit) und entsteht durch mehrstündiges Erhitzen von Germanium(IV)-oxid mit Wasser unter Druck und bei höheren Temperaturen oder beim Eindampfen einer wässrigen Germanium(IV)-oxid-Lösung mit etwas Ammoniumfluorid. Das amorphe GeO2 entspricht Quarzglas (Dichte 3,637 g/cm³) und entsteht immer beim Abkühlen einer Schmelze von Germanium(IV)-oxid.[5][8] Die Rutil-Modifikation kann bei 1033 °C in die lösliche Quarz-analoge Form überführt werden. Diese Modifikation ist im Gegensatz zu den anderen etwas in Wasser löslich, wobei die Lösung deutlich sauer reagiert (Bildung von Germaniumsäure). In Säuren löst sich Germanium(IV)-oxid nur schwierig (in starker Salzsäure leicht)[5], in Laugen (z. B. Alkalilauge) dagegen leicht, wobei Germanate entstehen.[9]

Verwendung

Germanium(IV)-oxid wird zur Produktion von im Infraroten durchlässigen optischen Gläsern verwendet.[4] In der Polyesterchemie kommt es als Katalysator bei der Herstellung von bestimmten nicht vergilbenden Polyesterfasern und -granulaten zum Einsatz, speziell für recyclingfähige PET-Flaschen.[10] Es dient auch als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Germanaten wie Hafniumgermanat HfGeO4.[11]

Einzelnachweise

  1. ↑ Eintrag zu GERMANIUM DIOXIDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 19. Januar 2022.
  2. ↑ a b c d e f g Eintrag zu Germanium(IV)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Januar 2022. (JavaScript erforderlich)
  3. ↑ Datenblatt Germanium(IV)-oxid bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
  4. ↑ a b Germanium Oxide Powder (Reade) (Memento vom 29. November 2010 im Internet Archive)
  5. ↑ a b c Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3.
  6. ↑ Robert Schwarz: Beiträge zur Chemie des Germaniums. (I. Mitteil.). In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series). Band 62, Nr. 9, 9. Oktober 1929, S. 2477, doi:10.1002/cber.19290620902.
  7. ↑ Robert Schwarz, P. W. Schenk, H. Giese: Beiträge zur Chemie des Germaniums (VI.). In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series). Band 64, Nr. 2, 4. Februar 1931, S. 362, doi:10.1002/cber.19310640227.
  8. ↑ Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw, (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9.
  9. ↑ A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1019.
  10. ↑ Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI: Rohstoffe für Zukunftstechnologien. S. 337.
  11. ↑ Datenblatt Germanium(IV) oxide bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 3. April 2011 (PDF).
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Germanium(IV)-oxid