Qu’est-ce que le germane ?
Le germane est un hydrure de germanium, également connu sous le nom d’hydrure de germanium.
C’est l’hydrure de germanium le plus simple et l’un des composés les plus utiles du germanium. La combustion du germane produit du dioxyde de germanium (GeO2), qui est toxique.
Le germane est un poison hémolytique et provoque une hémoglobinurie.
Utilisations du germane
Le germane est utilisée dans le dépôt chimique en phase vapeur, les gaz de dépôt en phase vapeur et les fibres optiques Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est une méthode de dépôt chimique.
Des matériaux sous forme gazeuse sont introduits dans un vide. De la chaleur ou une autre énergie est appliquée pour induire une réaction chimique qui adsorbe et dépose des films minces ou de fines particules sur la surface d’un ou de plusieurs substrats.
Le germane se décompose en germanium et en hydrogène à des températures élevées. Cette instabilité thermique est utilisée dans l’industrie des semi-conducteurs comme gaz de matériau spécial pour les semi-conducteurs.
Propriétés du germane
Le germane a un point de fusion de -165°C et un point d’ébullition de -88°C. C’est un gaz comprimé incolore à l’odeur piquante. Il est insoluble dans l’eau et produit de l’hydrogène au contact de l’eau. Il est stable à température ambiante, s’enflamme à 173°C dans l’air et se décompose au-dessus de 280°C pour former du germanium et de l’hydrogène. Ces derniers s’enflamment spontanément. Le germane explose au-dessus de 330°C.
La réaction du germanium avec les métaux alcalins dans une solution d’ammoniac liquide peut produire du MGeH3, un solide cristallin blanc ; avec la libre rotation du GeH3-, les sels de potassium et de rubidium prennent une structure de type chlorure de sodium.
En revanche, le sel de césium (CsGeH3) a une structure de type iodure de thallium. La structure de type iodure de thallium est une structure déformée de type chlorure de sodium.
Structure du germane
La formule chimique du germane est exprimée en GeH4. Dans l’ammoniac liquide, il est ionisé en GeH3– et NH4+.
La masse molaire du germane est de 76,62 g/mol et sa densité est de 3,3 kg/m3. Il s’agit d’un hydrure de germanium dont la structure est celle d’un atome de carbone de méthane converti en germanium. Comme le méthane et le silane, il a une structure tétraédrique.
Germane est le nom générique de l’hydrure de germanium, GenH2n+2 (n = 1-5). Il désigne généralement GeH4 avec n = 1, mais au-delà de n = 2, il est appelé digermane, trigermane, etc. Les composés organométalliques dans lesquels les atomes d’hydrogène des hydrures sont remplacés par des groupes alkyle ou d’autres substituants sont aussi parfois désignés collectivement par le terme germane.
Autres informations sur le germane
1. Méthodes de synthèse du germane
Un certain nombre de méthodes de synthèse sont connues dans l’industrie. Par exemple, les méthodes de réduction chimique impliquent la réduction de composés de germanium tels que le germanium métal, le dioxyde de germanium et le tétrachlorure de germanium à l’aide d’agents réducteurs dans l’eau ou dans des solvants organiques. En laboratoire, le germanium tétravalent peut être réduit par des réactifs hydrides.
Un exemple est la réaction du borohydrure de sodium avec le métagermanate de sodium. Dans la méthode de réduction électrochimique, un métal tel que le cadmium ou le molybdène est utilisé comme anode. Une tension est appliquée à une cathode de germanium métallique immergée dans une solution électrolytique.
La cathode réagit pour produire de l’oxyde de cadmium ou de molybdène solide, et du germanane et de l’hydrogène gazeux peuvent être produits à l’anode. La méthode du plasma utilise une source de plasma à haute fréquence. L’impact des atomes d’hydrogène sur le germanium métal produit du germanium et du digermanium.
2. Composés apparentés du germane
Outre GeH4, l’on connaît également d’autres composés de GenH2n+2 (n = 2-5), obtenus par hydrolyse d’alliages Ge-Mg ou par décharge de GeH4 pour séparer et purifier le produit ; Ge2H6 a un poids moléculaire de 151,27, un point de fusion de -109°C, un point d’ébullition de 29°C et une densité à -109°C de 1,98 g /cm3, tandis que le poids moléculaire de Ge3H8 est de 225,89, avec un point de fusion de -105,6°C, un point d’ébullition de 110,5°C et une densité à -105°C de 2,20 g/cm3.
Ge4H10 a un poids moléculaire de 300,52 et un point d’ébullition de 176,9°C. Ge5H12 a un poids moléculaire de 375,15 et un point d’ébullition de 234°C. Le tétraalkylgermane est formé lorsque GeCl4 réagit avec des réactifs de Grignard alkylés ou du dialkylzinc.
Par exemple, (CH3)4Ge est un liquide incolore à température ambiante, avec un point de fusion de -88°C et un point d’ébullition de 43°C.