El dióxido de germanio , también llamado óxido de germanio (IV) , germania y sal de germanio , [1] es un compuesto inorgánico con la fórmula química Ge O 2 . Es la principal fuente comercial de germanio. También se forma como una capa de pasivación sobre el germanio puro en contacto con el oxígeno atmosférico.
Los dos polimorfos predominantes de GeO 2 son el hexagonal y el tetragonal. El GeO 2 hexagonal tiene la misma estructura que el cuarzo α, y el germanio tiene un número de coordinación 4. El GeO 2 tetragonal (el mineral argutita ) tiene la estructura similar al rutilo que se observa en la stishovita . En este motivo, el germanio tiene un número de coordinación 6. Una forma amorfa (vítrea) de GeO 2 es similar a la sílice fundida . [2]
El dióxido de germanio se puede preparar tanto en forma cristalina como amorfa . A presión ambiente, la estructura amorfa está formada por una red de tetraedros de GeO 4 . A presión elevada de hasta aproximadamente 9 GPa, el número de coordinación promedio del germanio aumenta de manera constante de 4 a alrededor de 5 con un aumento correspondiente en la distancia de enlace Ge-O. [3] A presiones más altas, hasta aproximadamente 15 GPa , el número de coordinación del germanio aumenta a 6, y la estructura de red densa está compuesta de octaedros de GeO 6 . [4] Cuando la presión se reduce posteriormente, la estructura vuelve a la forma tetraédrica. [3] [4] A alta presión, la forma de rutilo se convierte en una forma ortorrómbica de CaCl 2 . [5]
Calentar dióxido de germanio con germanio en polvo a 1000 °C forma monóxido de germanio (GeO). [2]
La forma hexagonal ( d = 4,29 g/cm 3 ) del dióxido de germanio es más soluble que la forma rutilo ( d = 6,27 g/cm 3 ) y se disuelve para formar ácido germánico, H 4 GeO 4 o Ge(OH) 4 . [6] El GeO 2 es sólo ligeramente soluble en ácido, pero se disuelve más fácilmente en álcali para dar germanatos . [6] El ácido germánico forma complejos estables con ácidos carboxílicos di- y polifuncionales , polialcoholes y o-difenoles . [7]
En contacto con el ácido clorhídrico , libera tetracloruro de germanio, volátil y corrosivo .
El índice de refracción (1,7) y las propiedades de dispersión óptica del dióxido de germanio lo hacen útil como material óptico para lentes de gran angular , en lentes de objetivos de microscopios ópticos y para el núcleo de líneas de fibra óptica. Consulte Fibra óptica para obtener información específica sobre el proceso de fabricación. Tanto el germanio como su óxido de vidrio, GeO 2 , son transparentes al espectro infrarrojo (IR). El vidrio se puede fabricar en ventanas y lentes IR, que se utilizan para tecnología de visión nocturna en el ejército, vehículos de lujo [8] y cámaras termográficas . El GeO 2 se prefiere sobre otros vidrios transparentes a los infrarrojos porque es mecánicamente fuerte y, por lo tanto, se prefiere para un uso militar resistente. [9]
Una mezcla de dióxido de silicio y dióxido de germanio ("sílice-germania") se utiliza como material óptico para fibras ópticas y guías de ondas ópticas . [10] Controlar la relación de los elementos permite un control preciso del índice de refracción. Los vidrios de sílice-germania tienen una viscosidad menor y un índice de refracción mayor que el sílice puro. La germania reemplazó al titanio como dopante de sílice para la fibra de sílice, eliminando la necesidad de un tratamiento térmico posterior, que hacía que las fibras se volvieran quebradizas. [11]
El dióxido de germanio también se utiliza como catalizador en la producción de resina de tereftalato de polietileno [12] y para la producción de otros compuestos de germanio. Se utiliza como materia prima para la producción de algunos fósforos y materiales semiconductores .
El dióxido de germanio se utiliza en la algacultura como inhibidor del crecimiento no deseado de diatomeas en los cultivos de algas, ya que la contaminación con diatomeas, de crecimiento comparativamente rápido, a menudo inhibe el crecimiento de las cepas de algas originales o las supera en competencia. Las diatomeas absorben fácilmente el GeO2 y provoca que el silicio sea sustituido por germanio en los procesos bioquímicos dentro de las diatomeas, lo que provoca una reducción significativa de la tasa de crecimiento de las diatomeas o incluso su eliminación completa, con poco efecto sobre las especies de algas que no son diatomeas. Para esta aplicación, la concentración de dióxido de germanio que se utiliza normalmente en el medio de cultivo es de entre 1 y 10 mg/L, dependiendo de la etapa de la contaminación y la especie. [13]
El dióxido de germanio tiene baja toxicidad, pero es nefrotóxico en dosis más altas. [ cita requerida ]
El dióxido de germanio se utiliza como suplemento de germanio en algunos suplementos dietéticos cuestionables y en "curas milagrosas". [14] Las dosis altas de estos productos provocaron varios casos de intoxicación por germanio.