Germane

Le germane, ou tétrahydrure de germanium, est le composé chimique de formule GeH4. C'est l'hydrure le plus simple du germanium, et l'analogue du silane SiH4 pour le silicium ou du méthane CH4 pour le carbone. La molécule GeH4 a une géométrie tétraédrique, comme les molécules SiH4 et CH4.

Germane
Identification
Nom UICPA germane
Synonymes

Hydrure de germanium
No CAS 7782-65-2
No ECHA 100.029.055
No CE 231-961-6
Apparence gaz comprimé incolore, d'odeur acre[1].
Propriétés chimiques
Formule H4GeGeH4
Masse molaire[2] 76,67 ± 0,01 g/mol
H 5,26 %, Ge 94,71 %,
Moment dipolaire O D
Propriétés physiques
T° fusion −165 °C[1]
T° ébullition −88,5 °C[1]
Solubilité dans l'eau : nulle[1]
Masse volumique 1,53 g·cm-3[1]
Point d’éclair Gaz Inflammable[1]
Thermochimie
ΔvapH° 14,06 kJ·mol-1 (1 atm, −88,1 °C)[3]
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation ≤ 10,53 eV (gaz)[4]
Précautions
SIMDUT[5]

A, B6, D1A,
NFPA 704
Directive 67/548/EEC

T+

F+
Transport
   2192   
[6]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Préparation

Le germane est la forme industriellement la plus utile du germanium, de sorte que de nombreuses méthodes de préparation industrielle ont été élaborées pour en produire. On peut les ranger en trois catégories :

  1. par réduction chimique
  2. par réduction électrochimique
  3. à partir d'un plasma

La réduction chimique consiste à faire réagir des composés contenant du germanium (par exemple du germanium élémentaire, du tétrachlorure de germanium GeCl4 ou du dioxyde de germanium) GeO2 avec un agent réducteur tel que NaBH4, KBH4, LiBH4, NaAlH4, LiH, NaH ou MgH2. La réaction peut avoir lieu aussi bien dans un solvant organique qu'en solution aqueuse. En laboratoire, le germane peut s'obtenir en faisant réagir des composés au Ge(IV) avec des hydrures, par exemple :

Na2GeO3 + NaBH4 + H2O → GeH4 + 2 NaOH + NaBO2

La réduction électrochimique consiste à appliquer une tension entre d'une part une cathode de germanium métallique immergée dans un électrolyte aqueux et d'autre part une anode en molybdène ou en cadmium. Dans ce dispositif, le germane et l'hydrogène se forment à l'anode tandis que l'anode se couvre d'oxyde de molybdène ou de cadmium selon le cas.

La synthèse au plasma consiste à bombarder du germanium métallique avec des atomes d'hydrogène produits à partir d'une source plasma haute fréquence afin de produire du germane et du digermane.

Réactions

Dans l'ammoniac liquide, GeH4 s'ionise avec NH3 pour former GeH3− et NH4+. Toujours dans l'ammoniac liquide, GeH4 réagit avec les métaux alcalins pour former des composés cristallins blancs de type MGeH3 (où M représente Li, Na, K, Rb et Cs). Les cristaux de KGeH3 et RbGeH3 ont la même structure que le chlorure de sodium, indiquant que les anions GeH3− y ont une rotation libre, contrairement au cristal CsGeH3, qui a la structure distordue de l'iodure de thallium.

Références
  1. GERMANE, Fiches internationales de sécurité chimique
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)
  4. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, , 89e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
  5. « Tétrahydrure de germanium » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  6. Entrée du numéro CAS « 7782-65-2 » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 27 novembre 2008 (JavaScript nécessaire)

Hydrures apparentés
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