Хлорид германия(IV)

Тетрахлорид германия — бесцветная жидкость, являющаяся промежуточным продуктом при производстве полуметалла германия. В последнее время использование GeCl₄ значительно возросло благодаря применению его в качестве реагента при производстве оптического волокна.

Тетрахлорид германия
Общие
Систематическое наименование	Хлорид германия​(IV)​
Хим. формула	GeCl4
Физические свойства
Состояние	бесцветная жидкость
Молярная масса	214.40 г/моль
Плотность	(20 °C) 1.879 г/см³ (30 °C) 1.844 г/см³
Энергия ионизации	11,68 эВ[1]
Термические свойства
Температура
• плавления	-49.5 °C
• кипения	86.5 °C
• вспышки	негорюч °C
Энтальпия
• образования	−531 кДж/моль[2]
Химические свойства
Растворимость
• в воде	разлагается
• в остальных веществах	растворим в эфире, бензоле, хлороформе, Тетрахлорметане нерастворим в HCl, H2SO4
Оптические свойства
Показатель преломления	1.464
Структура
Координационная геометрия	тетраэдральная
Дипольный момент	0 Кл·м[1]
Классификация
Рег. номер CAS	10038-98-9
PubChem	66226
Рег. номер EINECS	233-116-7
SMILES	[Ge+4].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-], Cl[Ge](Cl)(Cl)Cl
InChI	InChI=1S/Cl4Ge/c1-5(2,3)4 IEXRMSFAVATTJX-UHFFFAOYSA-N
RTECS	LY5220000
ChemSpider	10606631
Безопасность
NFPA 704	0 3 2 W
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Получение

Большинство производных германия получаются из мелкой пыли цинковой и медной руды, несмотря на такой значительный источник, как наличие его в продукте сжигания определённых видов угля, называемых витрено. Тетрахлорид германия — это промежуточный продукт, образующийся при очистке металла германия или его оксида GeO₂^[3].

Тетрахлорид германия может быть получен непосредственно из GeO₂ растворением оксида в концентрированной соляной кислоте. Получаемая смесь дистиллируется для очищения и отделения тетрахлорида германия от других продуктов и примесей^[4]. GeCl₄ может быть повторно гидролизирован с деионизизацией воды для получения чистого GeO₂, который затем при участии водорода восстанавливают для получения металла германия^[5][6].

Тем не менее, получение GeO₂ зависит от окисленной формы германия, извлечённого из руды. Медно-свинцовые сульфиды и цинко-сульфидные руды будут служить для получения GeS₂, который затем окисляется в GeO₂ с окислителем, например, хлоратом натрия. Цинковая руда обжигается и спекается и может непосредственно использоваться для получения из неё GeO₂. Оксид затем обрабатывается, как описано выше^[5].

Применение

Тетрахлорид германия используется почти исключительно в качестве вспомогательного элемента для нескольких оптических процессов. GeCl₄ может быть гидролизирован непосредственно в GeO₂, оксид стекла с несколькими уникальными свойствами и применением, описанным далее:

Оптическое волокно

Наиболее значимое свойство GeO₂ — высокая степень рефракции и низкое оптическое рассеивание, используемое для широкоугольных объективов камер, микроскопии и для сердечников волоконно-оптических линий^[6]. Хлорид кремния(IV) и SiCl₄ вводятся с кислородом в полые стеклянные заготовки, которые осторожно нагревают, чтобы позволить реагентам окислиться до соответствующих им оксидам и образования стекла с заданными свойствами. У GeO₂ высокая степень рефракции, потому изменяя уровень тетрахлорида германия можно прямо управлять общим показателем преломления в оптическом волокне. Доля GeO₂ составляет около 4 % от общей массы стекла^[5].

Инфракрасные свойства

Германий и окисел стекла, GeO₂, прозрачны в инфракрасном диапазоне. Стекло может быть изготовлено для применения в качестве инфракрасных окон и линз, использоваться в технологии изготовления приборов ночного видения в военной промышленности и в автомобилях класса «люкс»^[6]. GeO₂ более предпочтительнее по сравнению с другими инфракрасно-прозрачными стёклами, поскольку это стекло более прочное к механическому воздействию и, следовательно, предпочтительнее и надёжнее для военного назначения^[5].

Будущее применение

По состоянию на 2000 год около 15 % потребления германия в США идёт для технологии изготовления инфракрасной оптики и 50 % для оптического волокна. За последние 20 лет использование в инфракрасной технологии постоянно уменьшалось, а спрос на оптическое волокно медленно, но увеличивается. Есть мнение, что существует перепрозводство оптоволокна для оптических линий связи, и что 30-50 % действующих линий — это неиспользуемое тёмное волокно, что предполагает в будущем снижение спроса на оптику. По всему миру спрос на оптоволокно резко возрастает и такие государства, как Китай, на территории всей страны расширяют свои телекоммуникации на основе волоконно-оптических линий связи^[5].

Примечания

1. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
2. Holleman A. F. Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie — 103 — Walter de Gruyter. — Т. 1. — С. 1171.
3. «Germanium» Mineral Commodity Profile, U.S. Geological Survey, 2005.
4. «The Elements» C.R. Hammond, David R. Lide, ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics, Edition 85 (CRC Press, Boca Raton, FL) (2004)
5. USGS
6. CRC

См. также

• Германий
• Оптическое волокно
• Инфракрасное излучение

Классы соединений германия

Соединения германия