Хлорид германия(IV)

Тетрахлорид германия
Общие
Систематическое наименование	хлорид германия(IV)
Химическая формула	GeCl4
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветная жидкость
Молярная масса	214.40 г/моль
Плотность	(20 °C) 1.879 г/см³ (30 °C) 1.844 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	-49.5 °C
Температура кипения	86.5 °C
Температура вспышки	негорюч °C
Химические свойства
Растворимость в воде	разлагается
Растворимость в остальных веществах	растворим в эфире, бензоле, хлороформе, Тетрахлорметане нерастворим в HCl, H2SO4
Оптические свойства
Показатель преломления	1.464
Структура
Координационная геометрия	тетраэдральная
Классификация
Рег. номер CAS	10038-98-9
RTECS	LY5220000
Безопасность
Токсичность	0 3 2 W

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.

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.^[1]

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.^[2] GeCl₄ может быть повторно гидролизирован с деионизизацией воды для получения чистого GeO₂, который затем при участии водорода восстанавливают для получения металла германия.^[3][4]

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.^[3]

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.^[4] 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.^[3]

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».^[4] 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.^[3]

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.^[3]

Примечания

1. ↑ «Germanium» Mineral Commodity Profile, U.S. Geological Survey, 2005.
2. ↑ «The Elements» C.R. Hammond, David R. Lide, ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics, Edition 85 (CRC Press, Boca Raton, FL) (2004)
3. ↑ ^{1 2 3 4 5} USGS
4. ↑ ^{1 2 3} CRC

См. также

• Германий
• Оптическое волокно
• Инфракрасное излучение