Оксиды
Наиболее распространенной степенью окисления германия является +4, но известно, что он встречается в ряде соединений со степенью окисления +2. Другие степени окисления встречаются редко, например, +3 в соединении Ge2Cl6, а степени окисления +3 и +1 были измерены на поверхности оксидного слоя. Получен ряд катионных кластерных ионов (ионов Цинтера), содержащих германий, в том числе Ge4, Ge9, Ge9 и [(Ge9)2], один из которых экстрагируется из германия и сплавов щелочных металлов в жидком аммиаке, катализируемом этилендиамином или криптандами. . Степень окисления германия в этих ионах не является целым числом - так же, как и кислород в ион-радикале озона. При 250 градусах германий медленно окисляется до GeO2.
Германий имеет два оксида: диоксид германия и монооксид германия. Диоксид германия получают обжигом дисульфида германия (GeS2). Диоксид германия представляет собой белый порошок, малорастворимый в воде, но реагирующий со щелочами с образованием германата. Когда диоксид германия реагирует с металлическим германием при высокой температуре, образуется моноксид германия с температурой плавления 1115 градусов, плотностью 4,25 г/см3 и слабо растворим в воде. Диоксид германия GeO2 имеет тетрагональную кристаллическую форму типа алмаза и метастабильную гексагональную кристаллическую форму типа кварца с температурой плавления 1086 градусов, плотностью 6,24 г/см3 и нерастворим в воде. Диоксид германия относительно стабилен при комнатной температуре или в условиях нагрева, плохо растворяется в кислоте, легко растворяется в растворах сильных щелочей с образованием солей германия (IV), которые в основном используются для производства оптического стекла с высоким показателем преломления и также сырье для получения металлического германия. [3]
GeS2+2O2=GeO2+SO2
GeO2+Ge=2GeO
GeO2+2NaOH=Na2GeO3+H2O
Моноксид германия GeO представляет собой черный игольчатый кристалл, разлагающийся при температуре 700 градусов. Нерастворим в воде, но легко растворим в кислотах и концентрированных растворах сильных щелочей. Он легко превращается в диоксид германия при нагревании на воздухе и легко диспропорционируется при нагревании в герметичном состоянии. Моноксид германия можно получить восстановлением диоксида германия водородом или окисью углерода в условиях нагрева.
GeO2+H2=GeO+H2O
Оксидные соединения
Ge также может образовывать бинарные соединения с элементами кислородной группы, такие как дисульфид, диселенид (GeSe2), моносульфид (GeS), моноселенид (GeSe) и теллурид (GeTe). При пропускании сероводорода через концентрированный раствор кислоты, содержащей Ge(IV), образуется белый осадок — дисульфид германия. Дисульфид германия хорошо растворим в воде, растворе каустической соды и растворе сульфида щелочного металла. Однако он нерастворим в кислой воде, и именно благодаря этому свойству Винклер открыл германий. При нагревании дисульфида германия в токе водорода образуется моносульфид германия (GeS), который сублимируется с образованием темного, но металлического тонкого слоя, растворимого в растворе каустической соды. При совместном нагревании сульфида германия, карбоната щелочного металла и серы образуется соединение соли германия, называемое тиогерманатом.
Na4GeO4+4H2SO4→Ge(SO4)2+2Na2SO4+4H2O
Ge(SO4)2+2H2S→GeS2+2H2SO4
Галиды
Известны четыре тетрагалогенида германия. Тетраиодид германия (GeI4) в обычных условиях представляет собой твердое вещество, тетрафторид германия (GeF4) — газ, а два других — летучие жидкости. При нагревании германия с хлором получается бесцветная дымящая жидкость с температурой кипения 83,1 градуса, а именно тетрахлорид германия (GeCl4): бесцветная жидкость, образующая дым при гидролизе во влажном воздухе. Он летуч, имеет температуру плавления -51,50 градуса, температуру кипения 86,55 градуса, плотность 1,88 г/см3, растворим в этаноле и эфире, гидролизуется в воде. . [3]
GeCl4+4H2O→Ge(OH)4+4HCl
Все тетрагалогениды германия легко гидролизуются с образованием водного диоксида германия. Тетрахлорид германия используется для получения органических соединений германия. В отличие от тетрагалогенидов все четыре известных дигалогенида представляют собой твердые полимерные вещества. Другие известные галогениды включают Ge2Cl6 и GenCl2n+2. Существует также своеобразное соединение Ge6Cl16, содержащее Ge5Cl12 со структурой неопентана.