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Digermane

El digermanio es un compuesto inorgánico con la fórmula química Ge2H6 . Es uno de los pocos hidruros de germanio y es un líquido incoloro. Su geometría molecular es similar a la del etano . [2]

Síntesis

El digermane fue sintetizado y examinado por primera vez en 1924 por Dennis, Corey y Moore. Su método implica la hidrólisis de germanuro de magnesio utilizando ácido clorhídrico. [3] Muchas de las propiedades del digermane y el trigermane GeH 3 GeH 2 GeH 3 se determinaron en la década siguiente mediante estudios de difracción de electrones. [4] Las consideraciones posteriores del compuesto implicaron exámenes de varias reacciones como la pirólisis y la oxidación.

El digermane se produce junto con el germano mediante la reducción del dióxido de germanio con borohidruro de sodio . Aunque el producto principal es el germano , se produce una cantidad cuantificable de digermane además de trazas de trigermane. [5] También surge por hidrólisis de aleaciones de magnesio y germanio. [6]

Reacciones

Las reacciones del digermano presentan algunas diferencias entre compuestos análogos de elementos del grupo 14 como el carbono y el silicio. Sin embargo, todavía se observan algunas similitudes, especialmente en lo que respecta a las reacciones de pirólisis.

La oxidación del digermano se produce a temperaturas más bajas que la del monogermano. Se ha demostrado que el producto de la reacción, el óxido de germanio, actúa a su vez como catalizador de la reacción. Esto ejemplifica una diferencia fundamental entre el germanio y los otros elementos del grupo 14, el carbono y el silicio (el dióxido de carbono y el dióxido de silicio no presentan las mismas propiedades catalíticas). [7]

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

En el amoníaco líquido, el digermano sufre una desproporción . El amoníaco actúa como un catalizador débilmente básico. Los productos de la reacción son hidrógeno, germano y un hidruro de germanio polimérico sólido. [8]

Se propone que la pirólisis del digermane siga varios pasos:

Ge2H6 → 2 GeH3​​
GeH3 + Ge2H6 → GeH4 + Ge2H5​​​​​
Ge2H5 → GeH2 + GeH3​​​
GeH2 → Ge + H2
2 GeH2 → GeH4 + Ge
nGeH2 → ( GeH2 ) n​

Se ha descubierto que esta pirólisis es más endotérmica que la pirólisis del disilano. Esta diferencia se atribuye a la mayor fuerza del enlace Ge-H frente al enlace Si-H. Como se ve en la última reacción del mecanismo anterior, la pirólisis del digermano puede inducir la polimerización del grupo GeH 2 , donde el GeH 3 actúa como propagador de la cadena y se libera gas hidrógeno molecular. [9] La deshidrogenación del digermano sobre oro conduce a la formación de nanocables de germanio . [10]

El digermane es un precursor del GeH 3 −GH 2 −E−CF 3 , donde E es azufre o selenio . Estos derivados del trifluorometiltio ( −S−CF 3 ) y del trifluorometilseleno ( −Se−CF 3 ) poseen una estabilidad térmica notablemente superior a la del propio digermane. [11]

Aplicaciones

El digermane tiene un número limitado de aplicaciones; el germane en sí es el hidruro de germanio volátil preferido. En general, el digermane se utiliza principalmente como precursor del germanio para su uso en diversas aplicaciones. El digermane se puede utilizar para depositar semiconductores que contienen Ge mediante deposición química de vapor . [12]

Referencias

  1. ^ Haynes, William M., ed. (2016). Manual de química y física del CRC (97.ª edición). Boca Raton, FL: CRC Press . pp. 4–61. ISBN 9781498754293.
  2. ^ Pauling, Linus; Laubengayer, AW; Hoard, JL (1938). "El estudio de difracción de electrones de digermane y trigermane". Revista de la Sociedad Química Americana . 60 (7): 1605–1607. doi :10.1021/ja01274a024.
  3. ^ Dennis, LM; Corey, RB; Moore, RW (1924). "Germanio. VII. Los hidruros de germanio". J. Am. Chem. Soc . 46 (3): 657–674. doi :10.1021/ja01668a015.
  4. ^ Pauling, L.; Laubengayer, AW; Hoard, JL (1938). "Estudio de difracción electrónica de digermane y trigermane". J. Am. Chem. Soc . 60 (7): 1605–1607. doi :10.1021/ja01274a024.
  5. ^ Jolly, William L.; Drake, John E. (1963). Hidruros de germanio, estaño, arsénico y antimonio. Síntesis inorgánica. Vol. 7. págs. 34-44. doi :10.1002/9780470132388.ch10. ISBN 9780470132388. Número de identificación del sujeto  227343469.
  6. ^ Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ Emeleus, HJ; Gardner, ER "La oxidación de monogermano y digermano". J. química. Soc . 1938 : 1900-1909. doi :10.1039/jr9380001900.
  8. ^ Dreyfuss, RM; Jolly, WL (1968). "Desproporción de digermane en amoníaco líquido". Química inorgánica . 7 (12): 2645–2646. doi :10.1021/ic50070a037.
  9. ^ Johnson, OH (1951). "Los germanos y sus derivados orgánicos". Chem . Rev. 48 (2): 259–297. doi :10.1021/cr60150a003. PMID  24540662.
  10. ^ Gamalski, AD; Tersoff, J.; Sharma, R.; Ducati, C .; Hofmann, S. (2010). "Formación de catalizador líquido metaestable durante el crecimiento subeutéctico de nanocables de germanio". Nano Lett . 10 (8): 2972–2976. Bibcode :2010NanoL..10.2972G. doi :10.1021/nl101349e. PMID  20608714.
  11. ^ Holmes-Smith, RD; Stobart, SR (1979). "Derivados trifluorometiltio y trifluorometilseleno de germano y digermano". Inorg. Chem . 18 (3): 538–543. doi :10.1021/ic50193a002.
  12. ^ Xie, J.; Chizmeshya, AVG; Tolle, J.; D'Costa, VR; Menéndez, J.; Kouventakis, J. (2010). "Síntesis, rango de estabilidad y propiedades fundamentales de semiconductores Si-Ge-Sn desarrollados directamente en plataformas Si(100) y Ge(100)". Química de materiales . 22 (12): 3779–3789. doi :10.1021/cm100915q.