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 capa de pasivación sobre germanio puro en contacto con el oxígeno atmosférico.
Los dos polimorfos predominantes de GeO 2 son hexagonales y tetragonales. El GeO 2 hexagonal tiene la misma estructura que el cuarzo β, teniendo el germanio el número de coordinación 4. El GeO 2 tetragonal (el mineral argutita ) tiene la estructura similar al rutilo que se ve en la stishovita . En este motivo, el germanio tiene el 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 una presión elevada de hasta aproximadamente 9 GPa , el número de coordinación promedio del germanio aumenta constantemente de 4 a aproximadamente 5 con un aumento correspondiente en la distancia del enlace Ge-O. [3] A presiones más altas, hasta aproximadamente 15 GPa , el número de coordinación de germanio aumenta a 6, y la densa estructura de la red 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 rutilo se convierte en una forma ortorrómbica CaCl 2 . [5]
Al calentar dióxido de germanio con germanio en polvo a 1000 °C se 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 el volátil y corrosivo tetracloruro de germanio .
El índice de refracción (1,7) y las propiedades de dispersión óptica del dióxido de germanio lo hacen útil como material óptico para lentes gran angular , en lentes objetivos de microscopios ópticos y para el núcleo de líneas de fibra óptica. Consulte Fibra óptica para obtener detalles 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 de infrarrojos, utilizados para tecnología de visión nocturna en el ejército, vehículos de lujo [8] y cámaras termográficas . Se prefiere GeO 2 a otros lentes transparentes IR porque es mecánicamente resistente y, por lo tanto, se prefiere para uso militar resistente. [9]
Como material óptico para fibras ópticas y guías de ondas ópticas se utiliza una mezcla de dióxido de silicio y dióxido de germanio ("sílice-germania") . [10] Controlar la proporción de los elementos permite un control preciso del índice de refracción. Los vidrios de sílice-germania tienen menor viscosidad y mayor índice de refracción que el sílice puro. Germania reemplazó a la titania 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 el cultivo de algas como inhibidor del crecimiento no deseado de diatomeas en 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. El GeO 2 es absorbido fácilmente por las diatomeas y conduce a que el silicio sea sustituido por germanio en procesos bioquímicos dentro de las diatomeas, provocando una reducción significativa de la tasa de crecimiento de las diatomeas o incluso su eliminación completa, con poco efecto sobre las especies de algas no diatomeas. Para esta aplicación, la concentración de dióxido de germanio típicamente utilizada en el medio de cultivo está entre 1 y 10 mg/L, dependiendo del estado de contaminación y de la especie. [13]
El dióxido de germanio tiene baja toxicidad, pero es nefrotóxico en dosis más altas. [ cita necesaria ]
El dióxido de germanio se utiliza como suplemento de germanio en algunos suplementos dietéticos y "curas milagrosas" cuestionables. [14] Altas dosis de estos resultaron en varios casos de intoxicaciones por germanio.