Germanium(IV)-oxid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Germanium(IV)-oxid (Rutil)
__ 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]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 302​‐​332
P: keine P-Sätze [4]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [5][1]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 22
S: keine S-Sätze
Toxikologische Daten

1250 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[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[Bearbeiten]

Germanium(IV)-oxid kommt natürlich in Form des Minerals Argutit.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

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.[6]

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

Eigenschaften[Bearbeiten]

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.[6][7] 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)[6], in Laugen (z.B. Alkalilauge) dagegen leicht, wobei Germanate entstehen.[8]

Verwendung[Bearbeiten]

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.[9] Es dient auch als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Germanaten wie Hafniumgermanat HfGeO4.[4]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  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 (PDF) 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 (PDF).
  5. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  6. a b c Georg Brauer: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie Band II; ISBN 3432878133
  7. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0080379419
  8. Arnold F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg; Lehrbuch der anorganischen Chemie.
  9. Rohstoffe für Zukunftstechnologien (Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung ISI)