Germaniumtetrahydrid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Monogerman
Andere Namen	Germaniumwasserstoff, Germaniumtetrahydrid
Summenformel	GeH4
CAS-Nummer	7782-65-2
Kurzbeschreibung	farb- und geruchloses Gas
Eigenschaften
Molare Masse	76,62 g·mol-1
Aggregatzustand	gasförmig[1]
Dichte	3,45 kg/m3 bei 0°C und 1013 mbar[1], 1,38 g/cm3 im flüssigen Zustand am Siedepunkt[1]
Schmelzpunkt	-165,98 °C[1]
Siedepunkt	-88,5 °C[1], ab 280 °C Zersetzung[1]
Löslichkeit	Hydrolyse in Wasser
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1] Hoch- entzündlich Sehr giftig (F+) (T+) R- und S-Sätze R: 12-17-26 S: (1/2)-9-16-33-36-45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Monogerman (GeH₄) ist die einfachste chemische Verbindung aus der Gruppe der Germane (eine Verbindung aus Germanium und Wasserstoff). Es ist ein sehr reaktionsfreudiges, giftiges, leicht zersetzliches und geruchloses Gas und findet Anwendung in der Halbleitertechnologie.

Vorkommen

Monogerman wurde in der Jupiteratmosphäre nachgewiesen.^[2]

Gewinnung und Darstellung

Monogerman entsteht bei der Zersetzung salzartiger Germanide (Germanium-Metallverbindungen) in Säuren, wie zum Beispiel Magnesiumgermanid in Bromwasserstoffsäure:

$\mathrm{Mg_2Ge + 4 \ HBr \longrightarrow GeH_4 + 2 \ MgBr_2}$.

Monogerman kann auch durch direkte Reaktion von Germanium mit Wasserstoff dargestellt werden, wobei auch andere Germaniumhydride (Germane) wie Germaniumhexahydrid/Digerman (Ge₂H₆) und Germaniumoctahydrid/Trigerman (Ge₃H₈) entstehen. Leichter und mit hoher Reinheit gelingt die Synthese von Monogerman durch die Reaktion von Germaniumtetrachlorid mit Methan und Palladium als Katalysator. Die Ausbeute beträgt dabei 98 %, als Nebenprodukt entsteht Tetrachlormethan:

$\mathrm{Ge + 2 \ Cl_2 \longrightarrow GeCl_4}$

$\mathrm{GeCl_4 + CH_4 \longrightarrow GeH_4 + CCl_4}$

Im Labormaßstab kann Monogerman auch durch Reaktion von Germanium(IV)-Verbindungen mit Hydriden gewonnen werden. Eine typische Synthese dieser Art ist Na₂GeO₃ mit Natriumborhydrid

$\mathrm{Na_2GeO_3 \ + \ NaBH_4 \ + \ H_2O \longrightarrow}$

$\mathrm{GeH_4 \ + \ 2 \ NaOH \ + \ NaBO_2}$

Eigenschaften

Kalottenmodell von Monogerman

Monogerman hat eine kritische Temperatur von 34,85 °C, einen kritischer Druck von 55,5 Bar und eine kritische Dichte von 0,598 kg/l.

Verwendung

Monogerman wird in der Elektronik-Industrie zur Epitaxie und zum Dotieren verwendet.

Sicherheitshinweise

Schon ab einem Anteil von ca. 10,1 % bildet Monogerman stark explosionsfähige Gemische mit Luft. Da das Gas sehr schwer ist und sich normalerweise nur bis zu 5 % in der Luft anreichert, ist es nur als hochentzündlich einzustufen. Monogerman ist sehr giftig. Bei einer akuten Vergiftung mit großen Mengen Monogerman treten die folgenden Symptome auf:

• Erweiterung der Blutgefäße (Arteriektasie)
• Ptosis
• Zyanose
• Tremor

Ursache hierfür ist die Unterbrechung des Sauerstofftransports, da Monogerman mit dem im Blut transportierten Sauerstoff zu Germanium(IV)-oxid und Wasser reagiert:

$\mathrm{GeH_4 + 2 \ O_2 \longrightarrow GeO_2 + 2 \ H_2O}$

Verhindert werden kann dies durch Gabe von Komplexbildnern wie beispielsweise EDTA.

Quellen

1. ↑ ^{a b c d e f g} Eintrag zu Monogerman in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 29. August 2007 (JavaScript erforderlich)
2. ↑ http://er.jsc.nasa.gov/seh/jupiter.html