Germanium(IV)-oxid

Kristallstruktur
_ 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] 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. 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.

${\displaystyle \mathrm {Ge+O_{2}\rightarrow GeO_{2}} }$

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]

${\displaystyle \mathrm {GeCl_{4}+2\ H_{2}O\rightarrow GeO_{2}+4\ HCl} }$

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][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 (PDF) bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
4. ↑ ^{a b} Germanium Oxide Powder (Reade) (Memento des Originals vom 29. November 2010 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.reade.com
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. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (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).