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性質
ゲルマンの融点は-165°C、沸点は-88°Cです。刺激臭のある無色の圧縮ガスです。水に溶けず、水と接触すると水素が発生します。常温では安定です。空気中では173°Cで発火します。280°C以上で分解して、ゲルマニウムと水素を生成して自然発火し、330°C以上で爆発します。
液体アンモニア溶液でゲルマンとアルカリ金属が反応すると、白色の結晶状固体であるMGeH3を生成可能です。GeH3-の自由回転を伴って、カリウムやルビジウムの塩は、塩化ナトリウム型構造を取っています。
それに対してセシウム塩 (CsGeH3) は、ヨウ化タリウム型構造を取っています。ヨウ化タリウム型構造は、歪んだ塩化ナトリウム型構造です。
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解説
ゲルマン．塩化ゲルマニウム(Ⅳ)GeCl4を水素化アルミニウムリチウムLiAlH4または水素化ホウ素ナトリウムNaBH4で還元すると得られる．室温では無色の気体で，分子は正四面体型構造．Ge-H約1.52 Å．密度1.52 g cm－3(－142 ℃)．融点－164.8 ℃，沸点－88.1 ℃．室温では空気酸化は遅い．水に不溶．340 ℃ 以上では水素とGeとに分解し，ゲルマニウム鏡生成がみられる．有機ゲルマニウム化合物の製造原料に用いられる．
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用途
CVD、気相成長ガス、オプティカルファイバー
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構造
ゲルマンの化学式はGeH4と表されます。液体アンモニア中では、GeH3-とNH4+に電離しています。
ゲルマンのモル質量は76.62g/mol、密度は3.3kg/m3です。ゲルマニウムの水素化物であり、メタンの炭素原子をゲルマニウムに変換した構造を持っています。メタンやシランと同様に、四面体型構造を取っています。
ゲルマンは、ゲルマニウムの水素化物であるGenH2n+2 (n = 1～5) の総称です。通常n = 1のGeH4を指しますが、n = 2以上はジゲルマン、トリゲルマンなどと呼ばれます。水素化物の水素原子をアルキル基などで置換した有機金属化合物も、ゲルマンと総称する場合もあります。
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合成
工業的に多くの合成法が知られています。例えば化学還元法では、水や有機溶媒中で還元剤を用いて、金属ゲルマニウム、二酸化ゲルマニウム、四塩化ゲルマニウムのようなゲルマニウム化合物を還元します。実験室スケールでは、水素化物試薬によって、4価のゲルマニウムを還元可能です。
具体例として、水素化ホウ素ナトリウムとメタゲルマニウム酸ナトリウムの反応が挙げられます。電気化学的還元法では、カドミウムやモリブデンなどの金属を陽極に用いて、電解質水溶液に浸した金属ゲルマニウムの陰極に電圧をかけます。
陰極が反応して固体の酸化カドミウムや酸化モリブデンが生成し、陽極でゲルマンと水素ガスを生成可能です。プラズマ法では、高周波プラズマ源を使用します。水素原子を金属ゲルマニウムに衝突させると、ゲルマンやジゲルマンが得られます。
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化学的特性
Germane is a colorless, flammable gas.
Pungent odor.
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使用
It is used to produce high-purity germaniummetal and as a doping substance for electroniccomponents.
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定義
A germanium hydride of the general
formula GenH2n+2.
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一般的な説明
GERMANE is a colorless gas with a pungent odor.The gas is heavier than air and a flame can flash back to the source of leak very easily. GERMANE is toxic by inhalation. Prolonged exposure of the containers to fire or intense heat may result in their violent rupturing and rocketing. GERMANE is used in making electronics.
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空気と水の反応
Highly flammable. Pyrophoric, the germanium hydrides are spontaneously flammable in air [Merck 1989]. Germanium has an exothermic reaction when dropped in water accompanied by crackling [Bretherick's 5th edition].
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反応プロフィール
Hydrides, such as GERMANE, are reducing agents and react rapidly and dangerously with oxygen and with other oxidizing agents, even weak ones. Thus, they are likely to ignite on contact with alcohols. Hydrides are incompatible with acids, alcohols, amines, and aldehydes.
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健康ハザード
Germane is a moderately toxic gas. Itexhibits acute toxicity, lower than that ofstannane, but much greater than that ofsilane. By contrast, its poisoning effects aresomewhat similar to the group VB metalhydrides, arsine, and stibine, while beingmuch less toxic than the latter two compounds.Exposure to this gas can cause injuryto the kidney and liver. A 1-hour exposure toa concentration of 150–200 ppm in air wasfatal to test animals, including mice, guineapigs, and rabbits. Inhalation of the gas canalso cause irritation of the respiratory tract.
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火災危険
Flammable; may be ignited by heat, sparks or flames. May form explosive mixtures with air. Vapors from liquefied gas are initially heavier than air and spread along ground. Vapors may travel to source of ignition and flash back. Some of these materials may react violently with water. Cylinders exposed to fire may vent and release toxic and flammable gas through pressure relief devices. Containers may explode when heated. Ruptured cylinders may rocket. Runoff may create fire or explosion hazard.
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使用用途
ゲルマンは、CVDや気相成長ガス、オプティカルファイバーなどに使用されています。CVD (化学気相成長) とは、化学的な成膜方法のことです。
真空状態でガス状の気体原料を送り込み、熱などのエネルギーを与えて化学反応を起こし、基材や基板の表面に薄膜や微粒子を吸着・堆積させます。
ゲルマンは高温でゲルマニウムと水素に分解し、この熱不安定性を利用して、半導体産業では半導体用の特殊材料ガスとして使用されています。
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関連化合物
GeH4以外にも、GenH2n+2 (n = 2～5) の化合物も知られています。Ge-Mg合金の加水分解やGeH4の放電によって、生成物を分離精製すると得られます。Ge2H6の分子量は151.27、融点は-109°C、沸点は29°C、-109°Cでの密度は1.98g/cm3であり、Ge3H8の分子量は225.89で、融点は-105.6°C、沸点は110.5°C、-105°Cでの密度は2.20g/cm3です。
Ge4H10の分子量は300.52、沸点は176.9°Cであり、Ge5H12の分子量は375.15、沸点は234°Cです。テトラアルキルゲルマンは、GeCl4にアルキルグリニャール試薬やジアルキル亜鉛を反応させると生成します。
例えば(CH3)4Geは、室温で無色の液体であり、融点は-88°C、沸点は43°Cです。
参考文献
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安全性プロファイル
Poison by inhalation.
Moderately toxic by ingestion. A hemolytic
gas. Ignites spontaneously in air.
Incompatible with Brz. See also
HYDRIDES, GERMANIUM
COMPOUNDS, and GERMANIUM.
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職業ばく露
This material is used as a doping
agent in solid state electronic component manufacture.
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輸送方法
UN2192 Germane, Hazard Class: 2.3; Labels:
2.3-Poisonous gas, 2.1-Flammable gas, Inhalation Hazard
Zone B. Cylinders must be transported in a secure upright
position, in a well-ventilated truck. Protect cylinder and
labels from physical damage. The owner of the compressed
gas cylinder is the only entity allowed by federal law
(49CFR) to transport and refill them. It is a violation of
transportation regulations to refill compressed gas cylinders
without the express written permission of the owner.
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不和合性
Pyrophoric; may ignite spontaneously in
air. Attacks hydrocarbon and fluorocarbon lubricants.
Incompatible with oxidizers (chlorates, nitrates, peroxides,
permanganates, perchlorates, chlorine, bromine, fluorine,
etc.); contact may cause fires or explosions. Keep away
from oxidizing and nonoxidizing acids, ammonia, aqua
regia, sulfuric acid, carbonates, halogens, and nitrates.
Explosive reaction or ignition with potassium chlorate,
potassium nitrate, chlorine, bromine, oxygen, and potas sium hydroxide in the presence of heat.
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廃棄物の処理
Return refillable compressed
gas cylinders to supplier. Dispose of contents and container
to an approved waste disposal plant. All federal, state, and
local environmental regulations must be observed.
