ディゲルマン

ディゲルマン
名前
	IUPAC名ディゲルマン
識別子
CAS番号	13818-89-8;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	20137807;
ECHA 情報カード	100.159.079
パブケム CID	6336261 PubChem は評判が悪い;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID801030397;
	InChI InChI=1S/Ge2H6/c1-2/h1-2H3 キー: MOFQWXUCFOZALF-UHFFFAOYSA-N; InChI=1/Ge2H6/c1-2/h1-2H3 キー: MOFQWXUCFOZALF-UHFFFAOYAF;
	笑顔 [GeH3][GeH3];
プロパティ
化学式	ゲルマニウム2水素6
モル質量	151.328 グラム/モル
外観	無色のガス
密度	1.98 kg/m 3
融点	−109 °C (−164 °F; 164 K)
沸点	29 °C (84 °F; 302 K)
水への溶解度	不溶性
危険
	GHSラベル:
ピクトグラム
シグナルワード	危険
危険有害性情報	H220、H302、H312、H315、H319、H330、H335
注意事項	P210、P260、P261、P264、P270、P271、P280、P284、P301+P312、P302+P352、P304+P340、P305+P351+P338、P310、P312、P320、P321、P322、P330、P332+P313、P337+P313、P362、P363、P377、P381、P403、P403+P233、P405、P501
関連化合物
関連化合物	エタン; ジシラン;
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。インフォボックス参照

ジゲルマンは化学式Ge ₂ H ₆の無機化合物である。数少ないゲルマニウムの水素化物の一つで、無色の液体である。その分子構造はエタンに似ている。^[2]

合成

ジゲルマンは1924年にデニス、コーリー、ムーアによって初めて合成され、研究されました。彼らの方法は、塩酸を使用してマグネシウムゲルマニドを加水分解することです。^{[3]ジゲルマンとトリゲルマン}GeH ₃ GeH ₂ GeH ₃の特性の多くは、その後の10年間で電子回折研究によって決定されました。^[4]この化合物のさらなる検討には、熱分解や酸化などのさまざまな反応の調査が含まれていました。

ジゲルマンは、二酸化ゲルマニウムを水素化ホウ素ナトリウムで還元するとゲルマンとともに生成される。主生成物はゲルマンだが、微量のトリゲルマンに加えて定量可能な量のジゲルマンも生成される。^[5]マグネシウムゲルマニウム合金の加水分解によっても生成される。 ^[6]

反応

ジゲルマンの反応は、第 14 族元素の炭素とケイ素の類似化合物との間でいくつかの違いを示します。ただし、特に熱分解反応に関しては、いくつかの類似点が見られます。

ジゲルマンの酸化はモノゲルマンよりも低温で起こる。反応生成物である酸化ゲルマニウムは、今度は反応の触媒として作用することがわかっている。これは、ゲルマニウムと他の第14族元素である炭素とケイ素との根本的な違いを例証している（二酸化炭素と二酸化ケイ素は同じ触媒特性を示さない）。^[7]

2Ge2H6 + 7O2 _→ 4GeO2 + _6H2O

液体アンモニア中では、ジゲルマンは不均化反応を起こす。アンモニアは弱塩基性触媒として作用する。反応生成物は水素、ゲルマン、固体高分子ゲルマニウム水素化物である。^[8]

ジゲルマンの熱分解は、複数のステップに従うことが提案されています。

ゲルマニウム_2H6 → ₂ゲルマニウム₃

GeH ₃ + Ge ₂ H ₆ → GeH ₄ + Ge ₂ H ₅

Ge ₂ H ₅ → GeH ₂ + GeH ₃

GeH ₂ → Ge + H ₂

2 GeH ₂ → GeH ₄ + Ge

n GeH ₂ → (GeH ₂ ) _n

この熱分解は、ジシランの熱分解よりも吸熱性が高いことがわかっています。この違いは、Ge-H結合の強度がSi-H結合よりも大きいことに起因します。上記のメカニズムの最後の反応に見られるように、ジゲルマンの熱分解はGeH ₂基の重合を誘発し、GeH _3が連鎖伝播剤として機能し、分子状水素ガスが放出されます。^{[9]金上でのジゲルマンの脱水素化は、ゲルマニウム}ナノワイヤの形成につながります。^[10]

ジゲルマンはGeH ₃ −GH ₂ −E−CF ₃の前駆体であり、Eは硫黄またはセレンである。これらのトリフルオロメチルチオ（−S−CF ₃）およびトリフルオロメチルセレノ（−Se−CF ₃）誘導体は、ジゲルマン自体よりも著しく高い熱安定性を有する。^[11]

アプリケーション

ジゲルマンの用途は限られており、ゲルマン自体は揮発性ゲルマニウム水素化物として好まれています。一般的に、ジゲルマンは主にゲルマニウムの前駆体として様々な用途に使用されています。ジゲルマンは化学蒸着法によってGe含有半導体を堆積するために使用できます。^[12]

参考文献

^ ヘインズ、ウィリアム・M.編（2016年）。CRC化学物理ハンドブック（第97版）。ボカラトン、フロリダ州：CRCプレス。pp.4-61。ISBN 9781498754293。
^ Pauling, Linus; Laubengayer, AW; Hoard, JL (1938). 「ジゲルマンおよびトリゲルマンの電子回折研究」アメリカ化学会誌. 60 (7): 1605–1607. doi :10.1021/ja01274a024.
^ Dennis, LM; Corey, RB; Moore, RW (1924). 「ゲルマニウム. VII. ゲルマニウムの水素化物」. J. Am. Chem. Soc . 46 (3): 657–674. doi :10.1021/ja01668a015.
^ Pauling, L.; Laubengayer, AW; Hoard, JL (1938). 「ジゲルマンおよびトリゲルマンの電子回折研究」J. Am. Chem. Soc . 60 (7): 1605–1607. doi :10.1021/ja01274a024.
^ ジョリー、ウィリアム L.; ドレイク、ジョン E. (1963)。ゲルマニウム、スズ、ヒ素、アンチモンの水素化物。無機合成。第 7 巻。pp. 34–44。doi : 10.1002/ 9780470132388.ch10。ISBN 9780470132388. S2CID 227343469。
^ グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
^ エメレウス、HJ; Gardner、ER「モノゲルマンとジゲルマンの酸化」。Ｊ．Ｃｈｅｍ．社会。1938 : 1900 ～ 1909 年。土井：10.1039/jr9380001900。
^ Dreyfuss, RM; Jolly, WL (1968). 「液体アンモニア中のジゲルマンの不均化」.無機化学. 7 (12): 2645–2646. doi :10.1021/ic50070a037.
^ Johnson, OH (1951). 「ゲルマン化合物とその有機誘導体」. Chem. Rev. 48 ( 2): 259–297. doi :10.1021/cr60150a003. PMID 24540662.
^ Gamalski, AD; Tersoff, J.; Sharma, R.; Ducati, C .; Hofmann, S. (2010). 「ゲルマニウムナノワイヤの亜共晶成長中の準安定液体触媒の形成」Nano Lett . 10 (8): 2972–2976. Bibcode :2010NanoL..10.2972G. doi :10.1021/nl101349e. PMID 20608714.
^ Holmes-Smith, RD; Stobart, SR (1979). 「ゲルマンおよびジゲルマンのトリフルオロメチルチオおよびトリフルオロメチルセレノ誘導体」Inorg. Chem . 18 (3): 538–543. doi :10.1021/ic50193a002.
^ Xie, J.; Chizmeshya, AVG; Tolle, J.; D'Costa, VR; Menendez, J.; Kouventakis, J. (2010). 「Si(100) および Ge(100) プラットフォーム上に直接成長した Si-Ge-Sn 半導体の合成、安定範囲、および基本特性」。Chemistry of Materials . 22 (12): 3779–3789. doi :10.1021/cm100915q.

[1] ヘインズ、ウィリアム・M.編（2016年）。CRC化学物理ハンドブック（第97版）。ボカラトン、フロリダ州：CRCプレス。pp.4-61。ISBN 9781498754293。

[2] Pauling, Linus; Laubengayer, AW; Hoard, JL (1938). 「ジゲルマンおよびトリゲルマンの電子回折研究」アメリカ化学会誌. 60 (7): 1605–1607. doi :10.1021/ja01274a024.

[3] Dennis, LM; Corey, RB; Moore, RW (1924). 「ゲルマニウム. VII. ゲルマニウムの水素化物」. J. Am. Chem. Soc . 46 (3): 657–674. doi :10.1021/ja01668a015.

[4] Pauling, L.; Laubengayer, AW; Hoard, JL (1938). 「ジゲルマンおよびトリゲルマンの電子回折研究」J. Am. Chem. Soc . 60 (7): 1605–1607. doi :10.1021/ja01274a024.

[5] ジョリー、ウィリアム L.; ドレイク、ジョン E. (1963)。ゲルマニウム、スズ、ヒ素、アンチモンの水素化物。無機合成。第 7 巻。pp. 34–44。doi : 10.1002/ 9780470132388.ch10。ISBN 9780470132388. S2CID 227343469。

[6] グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。

[7] エメレウス、HJ; Gardner、ER「モノゲルマンとジゲルマンの酸化」。Ｊ．Ｃｈｅｍ．社会。1938 : 1900 ～ 1909 年。土井：10.1039/jr9380001900。

[8] Dreyfuss, RM; Jolly, WL (1968). 「液体アンモニア中のジゲルマンの不均化」.無機化学. 7 (12): 2645–2646. doi :10.1021/ic50070a037.

[9] Johnson, OH (1951). 「ゲルマン化合物とその有機誘導体」. Chem. Rev. 48 ( 2): 259–297. doi :10.1021/cr60150a003. PMID 24540662.

[10] Gamalski, AD; Tersoff, J.; Sharma, R.; Ducati, C .; Hofmann, S. (2010). 「ゲルマニウムナノワイヤの亜共晶成長中の準安定液体触媒の形成」Nano Lett . 10 (8): 2972–2976. Bibcode :2010NanoL..10.2972G. doi :10.1021/nl101349e. PMID 20608714.

[11] Holmes-Smith, RD; Stobart, SR (1979). 「ゲルマンおよびジゲルマンのトリフルオロメチルチオおよびトリフルオロメチルセレノ誘導体」Inorg. Chem . 18 (3): 538–543. doi :10.1021/ic50193a002.

[12] Xie, J.; Chizmeshya, AVG; Tolle, J.; D'Costa, VR; Menendez, J.; Kouventakis, J. (2010). 「Si(100) および Ge(100) プラットフォーム上に直接成長した Si-Ge-Sn 半導体の合成、安定範囲、および基本特性」。Chemistry of Materials . 22 (12): 3779–3789. doi :10.1021/cm100915q.