乙鍺烷
乙鍺烷是鍺的一種氫化物，化學式為Ge2H6。鍺化鎂（Mg2Ge）的水解可以製得乙鍺烷在內的多種鍺烷，其中73.6%為GeH4，20%為Ge2H6，而Ge3H8只有1%[1]。它的空間構型與乙烷類似[2]。
| 乙鍺烷 | |
|---|---|
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| IUPAC名 Digermane | |
| 識別 | |
| CAS號 | 13818-89-8 
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| ChemSpider | 20137807 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | MOFQWXUCFOZALF-UHFFFAOYAF |
| 性質 | |
| 化學式 | Ge2H6 |
| 摩爾質量 | 151.328 g·mol⁻¹ |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
合成
編輯乙鍺烷於1924年由Dennis、Corey和Moore首次合成和研究。他們的方法涉及使用鹽酸水解鍺化鎂。[3]在接下來的十年中，使用電子繞射研究確定了乙鍺烷和丙鍺烷的許多特性。[4]對該化合物的進一步計算涉及對各種反應的檢查，例如熱裂解和氧化。
乙鍺烷與甲鍺烷一起通過用硼氫化鈉還原二氧化鍺而產生。儘管主要產品是甲鍺烷，但除了微量的丙鍺烷外，還會產生可量化的乙鍺烷。[5]它也由鎂鍺合金的水解產生。[1]
反應
編輯乙鍺烷的反應在第14族元素碳和矽的類似化合物之間表現出一些差異。然而，仍然有一些相似之處，特別是在熱裂解反應方面。
乙鍺烷的氧化發生在比甲鍺烷更低的溫度下。該反應的產物氧化鍺已被證明可以作為反應的催化劑。這舉例說明了鍺與其他第14族元素碳和矽之間的根本區別（二氧化碳和二氧化矽不表現出相同的催化特性）。[6]
2Ge2H6 + 7O2 → 4GeO2 + 6H2O
在液氨中，二鍺烷發生歧化反應。氨作為弱鹼性催化劑。該反應的產物是氫氣、鍺烷和固態聚合鍺氫化物。[7]
建議二鍺烷的熱裂解遵循多個步驟：
- Ge2H6 → 2GeH3
- GeH3 + Ge2H6 → GeH4 + Ge2H5
- Ge2H5 → GeH2 + GeH3
- GeH2 → Ge + H2
- 2GeH2 → GeH4 + Ge
- nGeH2 → (GeH2)n
已發現這種熱裂解比乙矽烷的熱解更吸熱。這種差異歸因於Ge-H鍵相對於Si-H鍵的更大強度。如上述機理的最後一個反應所示，乙鍺烷的熱解可能會引起GeH2基團的聚合，其中GeH3充當鏈增長劑並釋放出分子氫氣。[8]乙鍺烷在金上的脫氫導致鍺納米線的形成。[9]
二鍺烷是Ge2H5ECF3的前體，其中E是硫或硒。這些三氟甲硫基和三氟甲基硒基代衍生物比乙鍺烷本身具有明顯更高的熱穩定性。[10]
應用
編輯乙鍺烷的應用範圍有限；鍺烷本身是優選的揮發性氫化鍺。通常，乙鍺烷主要用作鍺的前體，用於各種應用。乙鍺烷可用於通過化學氣相沉積沉積含鍺半導體[11]
參考文獻
編輯- ^ 1.0 1.1 Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4.
- ^ Pauling, Linus; Laubengayer, A. W.; Hoard, J. L. Journal of the American Chemical Society. 1 July 1938, 60 (7): 1605–1607. doi:10.1021/ja01274a024. 缺少或
|title=為空 (幫助) - ^ Dennis, L.M.; Corey, R. B.; Moore, R.W. Germanium. VII. The Hydrides of Germanium. J. Am. Chem. Soc. 1924, 46 (3): 657–674. doi:10.1021/ja01668a015.
- ^ Pauling, L.; Laubengayer, A.W.; Hoard, J.L. The electron diffraction study of digermane and trigermane. J. Am. Chem. Soc. 1938, 60 (7): 1605–1607. doi:10.1021/ja01274a024.
- ^ Jolly, William L.; Drake, John E. Hydrides of Germanium, Tin, Arsenic, and Antimony. Inorganic Syntheses 7. 1963: 34–44 [2022-11-01]. ISBN 9780470132388. doi:10.1002/9780470132388.ch10. （原始內容存檔於2022-11-01）.
- ^ Emeleus, H.J.; Gardner, E.R. The oxidation of monogermane and digermane. J. Chem. Soc.: 1900–1909. doi:10.1039/jr9380001900.
- ^ Dreyfuss, R.M.; Jolly, W.L. Disproportionation of digermane in liquid ammonia. Inorganic Chemistry. 1968, 7 (12): 2645–2646 [2022-11-01]. doi:10.1021/ic50070a037. （原始內容存檔於2022-11-30）.
- ^ Johnson, O.H. The Germanes and their Organo Derivatives. Chem. Rev. 1951, 48 (2): 259–297. PMID 24540662. doi:10.1021/cr60150a003.
- ^ Gamalski, A.D.; Tersoff, J.; Sharma, R.; Ducati, C.; Hofmann, S. Formation of Metastable Liquid Catalyst during Subeutectic Growth of Germanium Nanowires. Nano Lett. 2010, 10 (8): 2972–2976. Bibcode:2010NanoL..10.2972G. PMID 20608714. doi:10.1021/nl101349e.
- ^ Holmes-Smith, R.D.; Stobart, S.R. Trifluoromethylthio and trifluoromethylseleno derivatives of germane and digermane. Inorg. Chem. 1979, 18 (3): 538–543. doi:10.1021/ic50193a002.
- ^ Xie, J.; Chizmeshya, A.V.G.; Tolle, J.; D'Costa, V.R.; Menendez, J.; Kouventakis, J. Synthesis, Stability Range, and Fundamental Properties of Si-Ge-Sn Semiconductors Grown Directly on Si(100) and Ge(100) Platforms. Chemistry of Materials. 2010, 22 (12): 3779–3789. doi:10.1021/cm100915q.
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