جريمي

📅 آخر تحديث: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الجرمانيوم مركب كيميائي صيغته GeH₄ ، وهو نظير الميثان من حيث محتوى الجرمانيوم . يُعدّ أبسط هيدريدات الجرمانيوم، وأحد أكثر مركبات الجرمانيوم فائدة. وكما هو الحال مع مركبي السيلان والميثان، فإنّ جزيء الجرمانيوم رباعي الأوجه . يحترق الجرمانيوم في الهواء مُنتجًا ثاني أكسيد الجرمانيوم (GeO₂ ) والماء . ينتمي الجرمانيوم إلى مجموعة الهيدريدات 14 .

حدوث

تم رصد مادة الجرمانيوم في الغلاف الجوي لكوكب المشتري . [ 3 ]

توليف

يُحضّر الجرمانيوم عادةً عن طريق اختزال أكاسيد الجرمانيوم، وخاصةً الجرمانات ، باستخدام كواشف الهيدريد مثل بوروهيدريد الصوديوم ، وبوروهيدريد البوتاسيوم ، وبوروهيدريد الليثيوم ، وهيدريد الليثيوم والألومنيوم ، وهيدريد الصوديوم والألومنيوم . يُحفّز التفاعل مع البوروهيدريدات بواسطة أحماض مختلفة، ويمكن إجراؤه في مذيب مائي أو عضوي . على نطاق المختبر، يُمكن تحضير الجرمانيوم عن طريق تفاعل مركبات الجرمانيوم الرباعي (Ge(IV)) مع كواشف الهيدريد هذه . [ 4 ] [ 5 ] تتضمن إحدى طرق التحضير النموذجية تفاعل هيدروجين جرمانات البوتاسيوم مع بوروهيدريد البوتاسيوم . [ 6 ]

K + HGeO − 3 + K + [ BH 4 ] − + H 2 O → KGeH 3 + K + [ B(OH) 4 ] −
KGeH 3 + CH 3 COOH → GeH 4 + CH 3 COO − K +

تشمل الطرق الأخرى لتخليق الجرمانيوم الاختزال الكهروكيميائي وطريقة البلازما . [ 7 ] تتضمن طريقة الاختزال الكهروكيميائي تطبيق جهد كهربائي على مهبط من معدن الجرمانيوم مغمور في محلول إلكتروليتي مائي، وقطب مضاد (أنود) مصنوع من معدن مثل الموليبدينوم أو الكادميوم . في هذه الطريقة، يتصاعد غازا الجرمانيوم والهيدروجين من المهبط، بينما يتفاعل الأنود لتكوين أكسيد الموليبدينوم الصلب أو أكاسيد الكادميوم . أما طريقة تخليق البلازما فتتضمن قذف معدن الجرمانيوم بذرات الهيدروجين (H) المُولَّدة باستخدام مصدر بلازما عالي التردد لإنتاج الجرمانيوم وثنائي الجرمانيوم .

ردود الفعل

الجرمانيوم حمضي ضعيف . في الأمونيا السائلة، يتأين GeH₄ مكونًا NH₄⁺ و GeH₃⁻ . [ 8 ] يتفاعل GeH₄ مع الفلزات القلوية في الأمونيا السائلة لإنتاج مركبات MGeH₃ بلورية بيضاء . يمتلك مركبا البوتاسيوم (جيرميل البوتاسيوم أو جرمانيد ثلاثي هيدروجين البوتاسيوم KGeH₃ ) والروبيديوم ( جيرميل الروبيديوم أو جرمانيد ثلاثي هيدروجين الروبيديوم RbGeH₃ ) بنية كلوريد الصوديوم ، مما يعني دورانًا حرًا لأيون جرمانيد ثلاثي الهيدروجين GeH₃⁻ . في المقابل، يمتلك مركب السيزيوم، جيرميل السيزيوم أو جرمانيد ثلاثي هيدروجين السيزيوم CsGeH₃، بنية كلوريد الصوديوم المشوهة لـ TlI . [ 8 ]

الاستخدام في صناعة أشباه الموصلات

يتحلل الغاز عند درجة حرارة تقارب 600 كلفن (327 درجة مئوية؛ 620 درجة فهرنهايت) إلى جرمانيوم وهيدروجين. ونظرًا لعدم استقراره الحراري ، يُستخدم الجرمانيوم في صناعة أشباه الموصلات للنمو الطبقي للجرمانيوم بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني (MOVPE) أو الترسيب الكيميائي الشعاعي . [ 9 ] وقد دُرست طليعة الجرمانيوم العضوية (مثل إيزوبوتيل جيرمان ، وثلاثي كلوريد ألكيل جيرمانيوم، وثلاثي كلوريد ثنائي ميثيل أمينو جيرمانيوم) كبدائل سائلة أقل خطورة للجرمانيوم في ترسيب الأغشية المحتوية على الجرمانيوم بتقنية MOVPE. [ 10 ]

أمان

الجيرمان غاز شديد الاشتعال ، وقابل للاشتعال التلقائي ، [ 11 ] وسام للغاية. في عام 1970، نشر المؤتمر الأمريكي لخبراء الصحة الصناعية الحكوميين (ACGIH) آخر التعديلات وحدد الحد الأقصى المسموح به للتعرض المهني عند 0.2 جزء في المليون كمتوسط ​​مرجح زمنيًا لمدة 8 ساعات. [ 12 ] تبلغ قيمة LC50 للفئران بعد ساعة واحدة من التعرض 622 جزء في المليون. [ 13 ] قد يؤدي استنشاقه أو التعرض له إلى الشعور بالضيق، والصداع، والدوخة، والإغماء، وضيق التنفس، والغثيان، والقيء، وإصابة الكلى، وآثار انحلال الدم. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

تصنيف وزارة النقل الأمريكية للمخاطر هو 2.3 غاز سام. [ 12 ]

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0300" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
  2. ↑ ياوز، كارل ل. (1997)، دليل اللزوجة: المجلد 4: المركبات والعناصر غير العضوية ، دار النشر جلف بروفيشنال، رقم ISBN 978-0123958501
  3. ↑ كوندي، ف.؛ هانيل، ر.؛ ماغواير، و.؛ غوتييه، د.؛ بالوتو، ج.ب.؛ مارتن، أ.؛ شيدان، أ.؛ هوسون، ن.؛ سكوت، ن. (1982). "تركيب غازات التروبوسفير في الحزام الاستوائي الشمالي لكوكب المشتري (NH₃ ، PH₃ ، CH₃D ، GeH₄ ، H₂O ) ونسبة نظائر الديوتيريوم إلى الهيدروجين في كوكب المشتري". المجلة الفيزيائية الفلكية . 263 : 443-467 . Bibcode : 1982ApJ...263..443K . doi : 10.1086/160516 .
  4. ↑ WL Jolly "تحضير الهيدريدات المتطايرة للمجموعات IVA و VA عن طريق هيدروبورات الماء" مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 1961، المجلد 83، ص 335-7.
  5. ↑ "براءة الاختراع الأمريكية رقم 4,668,502" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 14 يوليو 2017. تم الاطلاع عليها بتاريخ 22 أكتوبر 2008 .
  6. ↑ جيرولامي، جي إس؛ راوخفوس، تي بي؛ أنجيليسي، آر جيه (1999). التخليق والتقنية في الكيمياء غير العضوية . ميل فالي، كاليفورنيا: كتب العلوم الجامعية.
  7. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 7,087,102 (2006)
  8. 1 2 غرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN  978-0-08-037941-8.
  9. ↑ فينكاتاسوبرامانيان، ر.؛ بيكيت، ر. ت.؛ تيمونز، م. ل. (1989). "النمو الطبقي للجرمانيوم باستخدام الجرمانيوم في وجود رباعي ميثيل الجرمانيوم". مجلة الفيزياء التطبيقية . 66 (11): 5662-5664 . Bibcode : 1989JAP....66.5662V . doi : 10.1063/1.343633 .
  10. ↑ وولك، إي.؛ شيناي-خاتخات، دي. في.؛ ديكارلو، آر. إل. الابن؛ أمامشيان، أ.؛ باور، إم. بي.؛ لامار، ب.؛ بودوان، جي.؛ ساغنيس، آي. (2006). "تصميم طليعة جديدة من الجرمانيوم العضوي بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني لإنتاج أغشية جرمانيوم عالية النقاء". مجلة نمو البلورات . 287 (2): 684-687 . Bibcode : 2006JCrGr.287..684W . doi : 10.1016/j.jcrysgro.2005.10.094 .
  11. ↑ براور، 1963، المجلد 1، 715
  12. 1 2 بيانات سلامة المواد (MSDS) الخاصة بشركة براكسير، مؤرشفة بتاريخ 8 مايو 2012 على موقع Wayback Machine ، تم الاطلاع عليها في سبتمبر 2011
  13. ↑ سجل المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) ذو الصلة بالآثار السامة للمواد الكيميائية (RTECS)، تم الاطلاع عليه في سبتمبر 2011
  14. ^ جوسكوفا ، إي (1974). "K toksikologii Gidrida Germaniia" [ علم سموم هيدريد الجرمانيوم ] . جيجينا ترودا أنا بروفيشنالني زابوليفانيا (بالروسية). 18 (2): 56-57 . بميد 4839911 . 
  15. ↑ وكالة حماية البيئة الأمريكية (US EPA)
  16. ^ بانيث ، ف. يواكيم أوغلو، ج. (1924). " Über die pharmakologischen Eigenschaften des Zinnwasserstoffs und Germaniumwasserstoffs " [ حول الخصائص الدوائية لهيدريد القصدير وهيدريد الجرمانيوم ] . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (باللغة الألمانية). 57 (10): 1925-1930 . دوى : 10.1002/cber.19240571027 .