Germanium(IV)-oxid

Kristallstruktur
__ Ge4+      __ O2−
Allgemeines
Name	Germanium(IV)-oxid
Andere Namen	Germaniumdioxid
Verhältnisformel	GeO2
CAS-Nummer	1310-53-8
PubChem	14796
Kurzbeschreibung	weißer geruchloser Feststoff[1]
Eigenschaften
Molare Masse	104,59 g·mol-1
Aggregatzustand	fest
Dichte	4,23 g·cm-3[1]
Schmelzpunkt	1086–1115 °C[1]
Löslichkeit	schlecht in Wasser (4,5 g·l-1 bei 25 °C)[2]
Brechungsindex	1,7[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [4] Achtung H- und P-Sätze H: 302-332 EUH: keine EUH-Sätze P: keine P-Sätze [4] EU-Gefahrstoffkennzeichnung [1] Gesundheits- schädlich (Xn) R- und S-Sätze R: 22 S: keine S-Sätze
LD50	1250 mg·kg-1 (oral Ratte)[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

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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.

Gewinnung und Darstellung

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

$\mathrm{Ge + O_2 \rightarrow GeO_2}$

Sehr einfach ist auch die Hydrolyse von Germanium(IV)-chlorid.^[5]

$\mathrm{GeCl_4 + 2 \ H_2O \rightarrow GeO_2 + 4 \ HCl}$

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][6] 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.^[7]

Verwendung

Germanium(IV)-oxid wird zur Produktion von im Infraroten durchlässigen optischen Gläsern verwendet.^[3] In der Polyesterchemie kommt es als Katalysator bei der Herstellung von bestimmten nicht vergilbenden Polyesterfasern und -granulaten zum Einsatz, speziell für recyclingfähige PET-Flaschen.^[8] Es dient auch als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Germanaten wie Hafniumgermanat HfGeO₄.^[4]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu CAS-Nr. 1310-53-8 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 19. Juni 2010 (JavaScript erforderlich).
2. ↑ Datenblatt Germanium(IV)-oxid bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
3. ↑ ^{a b} Germanium Oxide Powder (Reade)
4. ↑ ^{a b c} Datenblatt Germanium(IV) oxide bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 3. April 2011.
5. ↑ ^{a b c} Georg Brauer: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie Band II; ISBN 3432878133
6. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0080379419
7. ↑ Arnold F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg; Lehrbuch der anorganischen Chemie.
8. ↑ Rohstoffe für Zukunftstechnologien (Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung ISI)