stringtranslate.com

Дигерман

Дигерман — неорганическое соединение с химической формулой Ge 2 H 6 . Один из немногих гидридов германия , бесцветная жидкость. Его молекулярная геометрия похожа на этан . [2]

Синтез

Дигерман был впервые синтезирован и исследован в 1924 году Деннисом, Кори и Муром. Их метод включает гидролиз германида магния с использованием соляной кислоты. [3] Многие свойства дигермана и тригермана GeH 3 GeH 2 GeH 3 были определены в последующее десятилетие с помощью исследований электронной дифракции. [4] Дальнейшее рассмотрение соединения включало исследования различных реакций, таких как пиролиз и окисление.

Дигерман производится вместе с германом путем восстановления диоксида германия борогидридом натрия . Хотя основным продуктом является герман , в дополнение к следам тригермана производится количественно определяемое количество дигермана. [5] Он также возникает при гидролизе сплавов магния и германия. [6]

Реакции

Реакции дигермана демонстрируют некоторые различия между аналогичными соединениями элементов группы 14: углерода и кремния. Однако некоторые сходства все же наблюдаются, особенно в отношении реакций пиролиза.

Окисление дигермана происходит при более низких температурах, чем моногермана. Продукт реакции, оксид германия, как было показано, в свою очередь действует как катализатор реакции. Это иллюстрирует фундаментальное различие между германием и другими элементами 14-й группы — углеродом и кремнием (диоксид углерода и диоксид кремния не проявляют одинаковых каталитических свойств). [7]

2 Ge 2 H 6 + 7 O 2 → 4 GeO 2 + 6 H 2 O

В жидком аммиаке дигерман подвергается диспропорционированию . Аммиак действует как слабоосновный катализатор. Продуктами реакции являются водород, герман и твердый полимерный гидрид германия. [8]

Пиролиз дигермана предлагается проводить в несколько этапов:

Ge2H6 → 2GeH3​​​
GeH3 + Ge2H6 → GeH4 + Ge2H5​​​​​
Ge2H5 → GeH2 + GeH3​​​
GeH2 → Ge + H2
2 GeH 2 → GeH 4 + Ge
н GeH 2 → (GeH 2 ) н

Было обнаружено, что этот пиролиз более эндотермичен, чем пиролиз дисилана. Это различие объясняется большей прочностью связи Ge-H по сравнению со связью Si-H. Как видно из последней реакции механизма выше, пиролиз дигермана может вызвать полимеризацию группы GeH 2 , где GeH 3 действует как пропагатор цепи и выделяется молекулярный водородный газ. [9] Дегидрирование дигермана на золоте приводит к образованию германиевых нанопроволок . [10]

Дигерман является предшественником GeH 3 −GH 2 −E−CF 3 , где E представляет собой либо серу , либо селен . Эти трифторметилтио ( −S−CF 3 ) и трифторметилселено ( −Se−CF 3 ) производные обладают значительно более высокой термической стабильностью, чем сам дигерман. [11]

Приложения

Дигерман имеет ограниченное количество применений; сам герман является предпочтительным летучим гидридом германия. Как правило, дигерман в основном используется как предшественник германия для использования в различных приложениях. Дигерман может использоваться для осаждения полупроводников, содержащих Ge, посредством химического осаждения из паровой фазы . [12]

Ссылки

  1. ^ Хейнс, Уильям М., ред. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . стр. 4–61. ISBN 9781498754293.
  2. ^ Полинг, Линус; Лаубенгайер, AW; Хоард, JL (1938). «Исследование дифракции электронов дигермана и тригермана». Журнал Американского химического общества . 60 (7): 1605–1607. doi :10.1021/ja01274a024.
  3. ^ Деннис, Л. М.; Кори, Р. Б.; Мур, Р. В. (1924). «Германий. VII. Гидриды германия». J. Am. Chem. Soc . 46 (3): 657–674. doi :10.1021/ja01668a015.
  4. ^ Полинг, Л.; Лаубенгайер, AW; Хоард, Дж. Л. (1938). «Исследование дифракции электронов дигермана и тригермана». J. Am. Chem. Soc . 60 (7): 1605–1607. doi :10.1021/ja01274a024.
  5. ^ Джолли, Уильям Л.; Дрейк, Джон Э. (1963). Гидриды германия, олова, мышьяка и сурьмы. Неорганические синтезы. Т. 7. С. 34–44. doi :10.1002/9780470132388.ch10. ISBN 9780470132388. S2CID  227343469.
  6. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ Эмелеус, HJ; Гарднер, Э.Р. «Окисление моногермана и дигермана». Дж. Хим. Соц . 1938 : 1900–1909. дои : 10.1039/jr9380001900.
  8. ^ Дрейфус, Р. М.; Джолли, В. Л. (1968). «Диспропорционирование дигермана в жидком аммиаке». Неорганическая химия . 7 (12): 2645–2646. doi :10.1021/ic50070a037.
  9. ^ Джонсон, Огайо (1951). «Германы и их органопроизводные». Chem. Rev. 48 ( 2): 259–297. doi :10.1021/cr60150a003. PMID  24540662.
  10. ^ Гамальски, А.Д.; Терсофф, Дж.; Шарма, Р.; Дукати, К .; Хофманн, С. (2010). «Формирование метастабильного жидкого катализатора во время субэвтектического роста германиевых нанопроволок». Nano Lett . 10 (8): 2972–2976. Bibcode : 2010NanoL..10.2972G. doi : 10.1021/nl101349e. PMID  20608714.
  11. ^ Холмс-Смит, РД; Стобарт, СР (1979). «Трифторметилтио- и трифторметилселенопроизводные германа и дигермана». 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). «Синтез, диапазон стабильности и основные свойства полупроводников Si-Ge-Sn, выращенных непосредственно на платформах Si(100) и Ge(100)». Химия материалов . 22 (12): 3779–3789. doi :10.1021/cm100915q.