جرمان (مركب كيميائي)

  لمعانٍ أخرى، طالع جرمان (توضيح).

جرمان (مركب كيميائي)
جرمان (مركب كيميائي)
الاسم النظامي (IUPAC)
جرمان Germane
أسماء أخرى
رباعي هيدريد الجرمانيوم
المعرفات
رقم CAS	7782-65-2
بوب كيم	23984[1]
مواصفات الإدخال النصي المبسط للجزيئات [GeH4][1]
المعرف الكيميائي الدولي InChI=1S/GeH4/h1H4[1]  InChIKey:QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N[1][2]
الخواص
الصيغة الجزيئية	GeH4
الكتلة المولية	76.62 غ/مول
المظهر	غاز عديم اللون
الكثافة	3.3 كغ/م^3
نقطة الانصهار	− 165 °س
نقطة الغليان	− 88 °س
الذوبانية في الماء	يتفاعل
المخاطر
ترميز المخاطر	T+ F+
توصيف المخاطر	R12-R17-R26
تحذيرات وقائية	S1/2-S9-S16-S33-S36-S45
في حال عدم ورود غير ذلك فإن البيانات الواردة أعلاه معطاة بالحالة القياسية (عند 25 °س و 100 كيلوباسكال)
تعديل مصدري - تعديل

الجرمان مركب كيميائي له الصيغة GeH₄، وهو مشابه الجرمانيوم البنيوي لغاز الميثان. يكون الجرمان على شكل غاز عديم اللون، وهو سام جداً، ويعد من مكونات الغلاف الجوي لكوكب المشتري.[3]

الخواص

يتميز الجرمان بنشاطه الكيميائي، فهو يتفاعل مع الماء، وفي الأمونياك السائل فإنه يتأين مشكلا كل من ^+ NH₄ و ^− GeH₃. وفي حال إضافة فلز قلوي للجرمان في الأمونياك السائل فإنه يتفاعل مشكلا المركب MGeH₃، حيث تشير M إلى رمز الفلز المضاف. تكون لمركبات البوتاسيوم والروبيديوم مع الجرمان 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.[4]

التحضير

يحضر الجرمان 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 جرمانات الصوديوم Na₂GeO₃ مع بورهيدريد الصوديوم [5] 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 الجرمان والهيدروجين على المهبط، في حين يتشكل أكسيد الموليدنوم أو أكسيد الكادميوم على المصعد.

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

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

GeCl₄ + CH₄ → GeH₄ + CCl₄

الاستخدامات

نظراً لتفكك غاز الجرمان في درجات حرارة مرتفعة (حوالي 600 كلفن) فإن غاز الجرمان يستخدم في مجال أنصاف النواقل من أجل النمو الفوقي للجرمانيوم وذلك بواسطة تنضيد المركبات العضوية الفلزية في الطور البخاري MOVPE أو تنضيد الحزمة الكيميائية.[6] لكن نظرا لسمية غاز الجرمان فإنه يجري استخدام مركبات جرمانيوم عضوية مثل إيزوبوتيل الجرمانيوم من أجل ترسيب رقائق المركبات الحاوية على الجرمانيوم بواسطة MOVPE كبديل أخف ضرراً.[7]

طالع أيضاً

• غالان
• رباعي إيثيل الجرمانيوم

المراجع

1. Germane (بالإنجليزية), QID:Q278487
2. ChEBI release 2020-09-01، 1 سبتمبر 2020، QID:Q98915402
3. 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. ج. 263: 443–467. DOI:10.1086/160516.
4. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4
5. Girolami, G. S.; Rauchfuss, T. B. and Angelici, R. J., Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry, University Science Books: Mill Valley, CA, 1999.
6. Venkatasubramanian, R.; Pickett, R. T.; Timmons, M. L. (1989). "Epitaxy of germanium using germane in the presence of tetramethylgermanium". Journal of Applied Physics. ج. 66: 5662–5664. DOI:10.1063/1.343633.
7. 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. ج. 287 ع. 2: 684–687. DOI:10.1016/j.jcrysgro.2005.10.094. مؤرشف من الأصل في 2008-05-24.