Germaniumverbindungen

Germaniumverbindungen

Ger­ma­ni­um tritt in seinen Verbindun­gen sowohl II- als auch IV-wer­tig auf. Die höhere Beständigkeit weisen dabei die IV-wer­ti­gen Moleküle auf. Inter­es­sant ist der Auf­bau sein­er Wasser­stof­fverbindun­gen, die ana­log zu den ein­fachen gesät­tigten Kohlen­wasser­stof­fen aufge­baut sind. Das Ger­ma­ni­um nimmt hier­bei die Rolle des Kohlen­stoffatoms ein, welch­es eben­falls vier­w­er­tige Verbindun­gen auf­baut. GeH4 ist gas­för­mig und wird als Monoger­man beze­ich­net. In der Kohlen­stof­f­chemie wäre sein analoges Molekül das Methan. Monoger­man oder auch Ger­ma­ni­umhy­drid (GeH4) wird in der Hal­blei­t­erindus­trie zur Epi­tax­ie und zum Dotieren verwendet.

Die Wasser­stof­fverbindun­gen des Ger­ma­ni­ums, die eine homologe Rei­he ver­schieden langer Ket­ten­moleküle bilden, wer­den Ger­mane genan­nt. Bei Raumtem­per­atur flüs­sig sind die fol­gen­den Verbindun­gen: Ge2H6 wird Diger­man genan­nt und Ge3H8 nen­nt man Trigerman.

Zudem existieren zwei feste, ungesät­tigte Verbindun­gen des Molekülauf­baus (GeH2)x, sie sind gel­blich und wer­den als Polyger­men beze­ich­net. Verbindun­gen des Typs (GeH)x wer­den als Polyger­mine beze­ich­net. Sie sind dunkel­braun. Die Stoffe sind hochmoleku­lar und selbstentzündlich.

Germaniumhalogenide

Von den Ger­ma­ni­umhalo­geniden sind eben­falls Ge(II)- u. Ge(IV)-Verbindungen bekan­nt. Ger­ma­ni­umte­tra­chlo­rid, (GeCl4) ist eine Flüs­sigkeit mit einem Siedepunkt von nur 83 °C und bildet sich bei Ein­wirkung von Chlor­wasser­stoff, also Salzsäure auf Ger­ma­ni­u­mox­ide aus. Es ist ein wichtiges Zwis­chen­pro­dukt bei der Ger­ma­ni­um-Gewin­nung. Hochreines GeCl4 wird bei der Her­stel­lung von Lichtwellen­leit­ern aus Quarz­glas einge­set­zt, um auf der Innen­seite der Quarz­fasern eine hochreine Germanium(IV)-oxid Schicht zu erzeugen.

Zur Erzeu­gung von hochreinen Ger­ma­ni­um­schicht­en kann auch die Dis­pro­por­tion­ierung von Germanium(II)-jodid unter Bil­dung von Ger­ma­ni­um und Germanium(IV)-jodid einge­set­zt wer­den. Das Ger­ma­ni­umte­tra­jo­did ist orange­far­ben. Ger­ma­ni­umhalo­genide besitzen stark unter­schiedliche Schmelz- und Kochpunkte.

  • Ger­ma­ni­umte­tra­jo­did schmilzt bei 114 °C und wird bei 348 °C gasförmig.
  • Ger­ma­ni­umte­tra­bro­mid schmilzt bei 26,1 °C und wird bei 186,5 °C gasförmig.

Die bei­den Verbindun­gen zer­set­zen sich in Wass­er. Wohinge­gen das gas­för­mige Ger­ma­ni­umte­traflourid ein beständi­ges Hydrat bildet.

Ger­ma­ni­um­diox­id ist ein weißes Pul­ver, welch­es erst bei 1115 °C schmilzt und welch­es beim Ver­bren­nen von Ger­ma­ni­um entste­ht. Es löst sich leicht in Lau­gen auf, wobei sich die Ger­manate bilden. In fast allen Ger­ma­ni­um-halti­gen Min­er­alien liegt das Ger­ma­ni­um als Ger­manat vor.

Germanium Verbindungen im Labor
Zitat aus: Crit­i­cal Met­als Handbook 

Germanium owes its usefulness to six properties:

  1. It is an intrin­sic semi­con­duc­tor, par­tic­u­lar­ly effec­tive at high fre­quen­cies and low voltages.
  2. It is trans­par­ent to infrared light
  3. It is glass-for­mer, e.g. able to form three-dimen­sion­al net­works of Germanium‑O tetrahedra
  4. It has a high refrac­tive index
  5. It has low chro­mat­ic dispersion
  6. It has an abil­i­ty to catal­yse the poly­mer­iza­tion in the pro­duc­tion of plas­tic (poly­eth­yl­ene tereph­tha­late, PET, main­ly used for plas­tic bot­tles) with­out unde­sir­able coloring.