Germanium(IV)-oxid

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Germanium(IV)-oxid (Rutil)
Vorlage:Farbe Ge4+ 0 Vorlage:Farbe O2−
Allgemeines
Name	Germanium(IV)-oxid
Andere Namen	Germaniumdioxid Vorlage:INCI
Verhältnisformel	GeO2
Kurzbeschreibung	weißer geruchloser Feststoff<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 215-180-8 ECHA-InfoCard 100.013.801 PubChem 14796 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	104,59 g·mol−1
Aggregatzustand	fest<ref name="GESTIS" />
Dichte	4,23 g·cm−3<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	1086–1115 °C<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	schlecht in Wasser (4,5 g·l−1 bei 25 °C)<ref name="Merck">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei MerckVorlage:Abrufdatum</ref>
Brechungsindex	1,7<ref name="reade" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="GESTIS" /> Gefahrensymbol Achtung H- und P-Sätze H: 302 P: 301+312+330<ref name="GESTIS" />
Toxikologische Daten	1250 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)<ref name="GESTIS" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Germanium(IV)-oxid ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Germaniumverbindungen und Oxide.

Vorkommen

Natürlich vorkommendes Germanium(IV)-oxid ist bisher in zwei Modifikationen bekannt (Stand 2025),<ref>Vorlage:IMA-Liste</ref> dem tetragonal kristallisierenden Mineral Argutit (IMA 1980-067) und dem trigonal kristallisierenden Mineral Pertoldit (IMA 2021-074<ref></ref>).

Gewinnung und Darstellung

Germanium(IV)-oxid entsteht beim starken Glühen von Germanium oder Germaniumdisulfid in einer Sauerstoff-Atmosphäre.

<math>\mathrm{Ge + O_2 \rightarrow GeO_2}</math>

Sehr einfach ist auch die Hydrolyse von Germanium(IV)-chlorid.<ref name="brauer">Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3.</ref><ref name="DOI10.1002/cber.19290620902">Robert Schwarz: Beiträge zur Chemie des Germaniums. (I. Mitteil.). In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series). Band 62, Nr. 9, 9. Oktober 1929, S. 2477, doi:10.1002/cber.19290620902. </ref> Im Gegensatz zum Silicium, welches bei der Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid zunächst Kieselsäuren bildet, entstehen beim Germanium keine stabilen Hydroxide, sondern das hydratfreie Germaniumdioxid.<ref name="DOI10.1002/cber.19310640227">Robert Schwarz, P. W. Schenk, H. Giese: Beiträge zur Chemie des Germaniums (VI.). In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series). Band 64, Nr. 2, 4. Februar 1931, S. 362, doi:10.1002/cber.19310640227. </ref>

<math>\mathrm{GeCl_4 + 2 \ H_2O \rightarrow GeO_2 + 4 \ HCl}</math>

Eigenschaften

Germanium(IV)-oxid kommt in mehreren Kristallstrukturen parallel zu denen von Siliziumdioxid vor. Hexagonales GeO₂ (Schmelzpunkt 1115 °C, Dichte 4,7 g/cm³) besitzt die gleiche Struktur wie α-Quarz und entsteht bei der Hydrolyse von Germaniumchlorid und der Zersetzung von Germanaten. Das tetragonale GeO₂ (als Mineral Argutit, Schmelzpunkt 1086 °C, Dichte 6,239 g/cm³) besitzt eine Rutil ähnliche Struktur (wie Stishovit) und entsteht durch mehrstündiges Erhitzen von Germanium(IV)-oxid mit Wasser unter Druck und bei höheren Temperaturen oder beim Eindampfen einer wässrigen Germanium(IV)-oxid-Lösung mit etwas Ammoniumfluorid. Das amorphe GeO₂ entspricht Quarzglas (Dichte 3,637 g/cm³) und entsteht immer beim Abkühlen einer Schmelze von Germanium(IV)-oxid.<ref name="brauer" /><ref name="Greenwood">Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw, (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9.</ref> Die Rutil-Modifikation kann bei 1033 °C in die lösliche Quarz-analoge Form überführt werden. Diese Modifikation ist im Gegensatz zu den anderen etwas in Wasser löslich, wobei die Lösung deutlich sauer reagiert (Bildung von Germaniumsäure). In Säuren löst sich Germanium(IV)-oxid nur schwierig (in starker Salzsäure leicht)<ref name="brauer" />, in Laugen (z. B. Alkalilauge) dagegen leicht, wobei Germanate entstehen.<ref>A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1019.</ref>

Verwendung

Germanium(IV)-oxid wird zur Produktion von im Infraroten durchlässigen optischen Gläsern verwendet.<ref name="reade"> Germanium Oxide Powder (Reade) (Memento vom 29. November 2010 im Internet Archive)</ref> In der Polyesterchemie kommt es als Katalysator bei der Herstellung von bestimmten nicht vergilbenden Polyesterfasern und -granulaten zum Einsatz, speziell für recyclingfähige PET-Flaschen.<ref>Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI: Rohstoffe für Zukunftstechnologien. S. 337.</ref> Es dient auch als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Germanaten wie Hafniumgermanat HfGeO₄.<ref name="Sigma">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref>

Einzelnachweise

<references />