جيرمان

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث


جيرمان
{{{Alt}}}
المعرفات
رقم CAS 7782-65-2
الخصائص
صيغة جزيئية GeH4
الكتلة المولية 76.62 غ/مول
المظهر غاز عديم اللون
الكثافة 3.3 كغ/م3
نقطة الانصهار

− 165 °س

نقطة الغليان

− 88 °س

الذوبانية في الماء يتفاعل
المخاطر
ترميز المخاطر
مادة سامّة جداً T+ سريع الاشتعال F+
توصيف المخاطر
تحذيرات وقائية
في حال عدم ورود غير ذلك فإن البيانات الواردة أعلاه معطاة بالحالة القياسية (عند 25 °س و 100 كيلوباسكال)

جيرمان Germane مركب كيميائي له الصيغة GeH4، وهو مشابه الجرمانيوم البنيوي لغاز الميثان. يكون الجيرمان على شكل غاز عديم اللون، وهو سام جداً، ويعد من مكونات الغلاف الجوي لكوكب المشتري. [1]

الخواص[عدل]

يتميز الجيرمان بنشاطه الكيميائي، فهو يتفاعل مع الماء، وفي الأمونياك السائل فإنه يتأين مشكلا كل من + NH4 و GeH3. وفي حال إضافة فلز قلوي للجيرمان في الأمونياك السائل فإنه يتفاعل مشكلا المركب MGeH3، حيث تشير M إلى رمز الفلز المضاف. تكون لمركبات البوتاسيوم والروبيديوم مع الجيرمان بنية مشابهة لبنية كلوريد الصوديوم، وهي بنية مكعبة مركزية الوجوه، في حين أن المركب الناتج من إضافة السيزيوم يعطي شكل مشوه من بنية كلوريد الصوديوم، تكون مماثلة لتلك التي لدى يوديد الثاليوم الأحادي. [2]

التحضير[عدل]

يحضر الجيرمان بطرق عدة، يمكن أن تصنف حسب نوع التفاعل الكيميائي إلى تفاعل اختزال كيميائي وكهربائي أو بواسطة البلازما أو بتفاعل حفزي.

تتضمن تفاعلات التحضير عن طريق الاختزال مفاعلة إما فلز الجرمانيوم أو رباعي كلوريد الجرمانيوم أو ثنائي أكسيد الجرمانيوم GeO2 مع عامل اختزال قوي، مثل بورهيدريد الصوديوم أو بورهيدريد الليثيوم أو هيدريد ألومنيوم الليثيوم أو هيدريد الليثيوم أو هيدريد الصوديوم. يجرى تفاعل الاختزال إما في وسط مائي أو في مذيب عضوي.

كما يمكن أن يحضر من تفاعل جيرمانات الصوديوم Na2GeO3 مع بورهيدريد الصوديوم [3] حسب المعادلة:

Na2GeO3 + NaBH4 + H2O → GeH4 + 2 NaOH + NaBO2

في تفاعل الاختزال الكهربائي يتم التحضير عن طريق تطبيق جهد كهربائي بين مهبط مكون من فلز الجرمانيوم مغموس في محلول كهرلي مائي، ومصعد من فلز مثل الموليبدنوم أو الكادميوم. نتيجة لهذا الأمر يتشكل غازات الجيرمان والهيدروجين على المهبط، في حين يتشكل أكسيد الموليدنوم أو أكسيد الكادميوم على المصعد.

تتضمن عملية تحضير الجيرمان بالبلازما إجراء عملية قذف لفلز الجرمانيوم بذرات الهيدروجين الصادرة من منبع بلازما عالي التردد.

من الطرق الأخرى لتحضير الجيرمان مفاعلة رباعي كلوريد الجرمانيوم مع غاز الميثان بوجود حفاز من البالاديوم حسب المعادلة:

GeCl4 + CH4 → GeH4 + CCl4

الاستخدامات[عدل]

نظراً لتفكك غاز الجيرمان في درجات حرارة مرتفعة (حوالي 600 كلفن) فإن غاز الجيرمان يستخدم في مجال أنصاف النواقل من أجل النمو الفوقي للجرمانيوم وذلك بواسطة تنضيد المركبات العضوية الفلزية بالطور البخاري MOVPE أو تنضيد الحزمة الكيميائية. [4] لكن نظرا لسمية غاز الجيرمان فإنه يجري استخدام مركبات جرمانيوم عضوية مثل إيزوبوتيل الجرمانيوم من أجل ترسيب رقائق المركبات الحاوية على الجرمانيوم بواسطة MOVPE كبديل أخف ضرراً. [5]

المراجع[عدل]

  1. ^ Kunde, V.; Hanel, R.; Maguire, W.; Gautier, D.; Baluteau, J. P.; Marten, A.; Chedin, A.; Husson, N.; Scott, N. (1982). "The tropospheric gas composition of Jupiter's north equatorial belt /NH3, PH3, CH3D, GeH4, H2O/ and the Jovian D/H isotopic ratio". Astrophysical J. 263: 443–467. doi:10.1086/160516. 
  2. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4
  3. ^ Girolami, G. S.; Rauchfuss, T. B. and Angelici, R. J., Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry, University Science Books: Mill Valley, CA, 1999.
  4. ^ Venkatasubramanian, R.; Pickett, R. T.; Timmons, M. L. (1989). "Epitaxy of germanium using germane in the presence of tetramethylgermanium". Journal of Applied Physics 66: 5662–5664. doi:10.1063/1.343633. 
  5. ^ E. Woelk, D. V. Shenai-Khatkhate, R. L. DiCarlo, Jr., A. Amamchyan, M. B. Power, B. Lamare, G. Beaudoin, I. Sagnes (2006). "Designing Novel Organogermanium MOVPE Precursors for High-purity Germanium Films". Journal of Crystal Growth 287 (2): 684–687. doi:10.1016/j.jcrysgro.2005.10.094.