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| 名前 | |||
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| IUPAC名
二酸化ゲルマニウム
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| その他の名前
酸化ゲルマニウム(IV)
Germania ACC10380 G-15 中性酸化ゲルマニウム (1:2) 酸化ゲルマニウム ゲルマニウムの塩 | |||
| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.013.801 | ||
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| ジオキソ2 | |||
| モル質量 | 104.6388 グラム/モル | ||
| 外観 | 白色粉末または無色の結晶 | ||
| 密度 | 4.228グラム/ cm3 | ||
| 融点 | 1,115 °C (2,039 °F; 1,388 K) | ||
| 4.47 g/L (25 °C) 10.7 g/L (100 °C) | |||
| 溶解度 | HFに可溶、 他の酸には不溶。強アルカリ条件では可溶。 | ||
磁化率（χ）
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−34.3·10 −6 cm 3 /モル | ||
屈折率( n D )
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1.650 | ||
| 構造 | |||
| 六角 | |||
| 危険 | |||
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |||
| 引火点 | 不燃性 | ||
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |||
LD 50 (平均投与量)
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3700 mg/kg（ラット、経口） | ||
| 関連化合物 | |||
その他の陰イオン
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二硫化ゲルマニウム 二セレン化ゲルマニウム | ||
その他の陽イオン
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二酸化炭素 二酸化 ケイ素 二酸化 スズ 二酸化鉛 | ||
関連化合物
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一酸化ゲルマニウム | ||
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。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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二酸化ゲルマニウムは、酸化ゲルマニウム(IV)、ゲルマニア、ゲルマニウム塩とも呼ばれ、[1]化学式Ge O 2の無機化合物です。これは、ゲルマニウムの主な商業的供給源です。また、大気中の酸素と接触した純粋なゲルマニウムの 不動態化層としても形成されます。
構造
GeO 2の主な多形は六方晶と正方晶である。六方晶 GeO 2 はα-石英と同じ構造を持ち、ゲルマニウムの配位数は4である。正方晶 GeO 2 (鉱物アルグタイト) はスティショバイトに見られるルチルのような構造を持つ。このモチーフでは、ゲルマニウムの配位数は6である。GeO 2の非晶質 (ガラス状) 形態は溶融シリカに似ている。[2]
二酸化ゲルマニウムは、結晶と非晶質の両方の形で製造できる。常圧では、非晶質構造は GeO 4四面体のネットワークによって形成される。約 9 GPaまでの高圧では、 ゲルマニウムの平均配位数は4 から約 5 まで着実に増加し、それに応じて Ge–O 結合距離も増加する。[3]約 15 GPaまでのより高い圧力では 、ゲルマニウムの配位数は6 に増加し、高密度ネットワーク構造は GeO 6八面体で構成される。[4]その後圧力が低下すると、構造は四面体形に戻る。[3] [4]高圧では、ルチル形は斜方晶系 CaCl 2形に変換される。[5]
反応
二酸化ゲルマニウムを粉末ゲルマニウムとともに1000℃で加熱すると一酸化ゲルマニウム（GeO）が形成される。[2]
六方晶系（d = 4.29 g/cm 3）の二酸化ゲルマニウムはルチル型（d = 6.27 g/cm 3）よりも溶解性が高く、溶解してゲルマニウム酸、H 4 GeO 4、またはGe(OH) 4を形成します。[6] GeO 2は酸にわずかに溶けますが、アルカリに溶解しやすく、ゲルマニウム酸塩を形成します。[6]ゲルマニウム酸は、二官能性および多官能性カルボン酸、多価アルコール、およびo-ジフェノールと安定した錯体を形成します。[7]
塩酸と接触すると、揮発性で腐食性のある四塩化ゲルマニウムが放出されます。
用途
二酸化ゲルマニウムの屈折率（1.7）と光分散特性により、広角レンズ、光学顕微鏡の対物レンズ、光ファイバーラインのコア用の光学材料として有用である。製造プロセスの詳細については 光ファイバー を参照のこと。ゲルマニウムとそのガラス酸化物であるGeO 2 は、どちらも赤外線（IR ）スペクトルに対して透明である。このガラスは、軍、高級車、[8]、サーモグラフィーカメラの暗視技術に使用されるIRウィンドウやレンズに製造することができる。GeO 2 は機械的強度が高く、そのため厳しい軍事用途に適しているため、他のIR透明ガラスよりも好まれている。[9]
二酸化ケイ素と二酸化ゲルマニウムの混合物（「シリカゲルマニア」）は、光ファイバーや光導波路の光学材料として使用されています。[10]元素の比率を制御することで、屈折率を正確に制御できます。シリカゲルマニアガラスは、純粋なシリカよりも粘度が低く、屈折率が高くなります。ゲルマニアは、シリカファイバーのシリカドーパントとしてチタニアに取って代わり、ファイバーを脆くするその後の熱処理が不要になりました。[11]
二酸化ゲルマニウムは、ランプワークに使用されるホウケイ酸ガラスの着色剤として使用されています。酸化銅と組み合わせると、より安定した赤色が得られます。二酸化ゲルマニウムはガラスに非常に反応性が高く、変化しやすい色を与え、酸化銀と組み合わせると「素晴らしい虹色効果」が生まれ、淡い琥珀色からやや赤みがかった、さらには濃い紫色に変化します。色は、ガラスを溶かすために使用される炎の化学反応（酸素が多いか、燃料が多いか）によって変化します。また、ガラスを焼きなますために使用される窯の温度によっても色が変わります。[12]
二酸化ゲルマニウムはポリエチレンテレフタレート樹脂の製造における触媒としても使用され、[13]他のゲルマニウム化合物の製造にも使用されています。また、一部の蛍光体や半導体材料の製造原料としても使用されています。
二酸化ゲルマニウムは、藻類培養において、藻類培養物中の不要な珪藻類の成長を抑制するために使用されています。これは、比較的成長の早い珪藻類による汚染が、元の藻類の菌株の成長を阻害したり、元の藻類の菌株と競合したりすることが多いためです。GeO 2は珪藻類に容易に吸収され、珪藻類内の生化学的プロセスでシリコンがゲルマニウムに置き換わるため、珪藻類の成長速度が大幅に低下したり、珪藻類が完全に除去されたりしますが、珪藻類以外の藻類にはほとんど影響がありません。この用途では、培養培地に使用される二酸化ゲルマニウムの濃度は、汚染の段階と種に応じて、通常 1 ～ 10 mg/L です。[14]
毒性と医療
二酸化ゲルマニウムは毒性が低いが、高用量では腎毒性がある。 [要出典]
二酸化ゲルマニウムは、疑わしい栄養補助食品や「奇跡の治療薬」のゲルマニウムサプリメントとして使用されています。 [15]これらの高用量の摂取により、ゲルマニウム中毒の症例がいくつか発生しました。
参考文献
- ^ 「エステル化触媒に関する米国特許出願（出願番号20020087027、2002年7月4日発行） - Justia特許検索」patents.justia.com 。 2018年12月5日閲覧。
- ^ ab 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。
- ^ ab JWE Drewitt; PS Salmon; AC Barnes; S. Klotz; HE Fischer; WA Crichton (2010). 「8.6 GPaまでの圧力でのGeO 2ガラスの構造」. Physical Review B. 81 ( 1): 014202. Bibcode :2010PhRvB..81a4202D. doi :10.1103/PhysRevB.81.014202.
- ^ ab M. Guthrie; CA Tulk; CJ Benmore; J. Xu; JL Yarger; DD Klug; JS Tse; H.-k. Mao; RJ Hemley (2004). 「高密度八面体ガラスの形成と構造」. Physical Review Letters . 93 (11): 115502. Bibcode :2004PhRvL..93k5502G. doi :10.1103/PhysRevLett.93.115502. PMID 15447351.
- ^ ルチル型およびCaCl 2型二酸化ゲルマニウムの高圧下における構造変化、J. Haines、JM Léger、C. Chateau、AS Pereira、鉱物の物理および化学、27、8、(2000)、575–582、doi :10.1007/s002690000092。
- ^ ab Egon Wiberg、Arnold Frederick Holleman、(2001)無機化学、Elsevier ISBN 0-12-352651-5。
- ^ Patel, Madhav; Karamalidis, Athanasios K. (2021-05-21). 「ゲルマニウム：米国における需要、用途、資源、化学、分離技術のレビュー」.分離・精製技術. 275 : 118981. doi : 10.1016/j.seppur.2021.118981 . ISSN 1383-5866.
- ^ 「元素」、CRハモンド、デイビッド・R・ライド編、CRC化学・物理学ハンドブック、第85版（CRCプレス、フロリダ州ボカラトン）（2004年）。
- ^ 「ゲルマニウム」鉱物商品プロファイル、米国地質調査所、2005年。
- ^ Robert D. Brown Jr. (2000). 「ゲルマニウム」(PDF) . 米国地質調査所.
- ^ 第3章: 通信用光ファイバー。2006年6月15日にWayback Machineにアーカイブ。
- ^ The Flow Magazine、2009年春 | ページ = 6-8 |
- ^ Thiele, Ulrich K. (2001). 「ポリエチレンテレフタレート重縮合の工業プロセスにおける触媒および触媒開発の現状」. International Journal of Polymeric Materials . 50 (3): 387– 394. doi :10.1080/00914030108035115. S2CID 98758568.
- ^ ロバート・アーサー・アンダーセン（2005年）。藻類培養技術。エルゼビア・アカデミック・プレス。ISBN 9780120884261。
- ^ Tao, SH; Bolger, PM (1997 年 6 月). 「ゲルマニウムサプリメントの危険性評価」.規制毒性学および薬理学. 25 (3): 211– 219. doi :10.1006/rtph.1997.1098. PMID 9237323.