Germano (gas)

El germano es un compuesto químico de fórmula GeH₄. Es el hidruro más simple de germanio y uno de los compuestos más empleados de este elemento. A similitud con el silano y del metano, el germano presenta una estructura molecular tetraédrica. Combustiona con el oxígeno generando GeO₂ y agua.

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Síntesis

Existen varios métodos industriales para la obtención de germano.^[1] Estos procesos pueden clasificarse en (a) método por reducción química, (b) método de redución electroquímica y (c) método basado en plasma.

El método de reducción química consiste en hacer reaccionar germanio elemental o bien un compuesto de éste, como tetracloruro de germanio, dióxido de germanio, etc, con un agente reductor como puede ser el borohidruro de sodio, de potasio o de litio, el hidruro de litio y aluminio, o de sodio y aluminio, o el hidruro de litio, de sodio o de magnesio. La reacción pueded tener lugar en medio acuoso o en un disolvente orgánico.

A escala de laboratorio, el germanio puede producirse mediante la reacción de compuestos de Ge(IV) con agentes generadores de hidruros. El método más habitual consiste en hacer reaccionar Na₂GeO₃ con borohidruro de sodio.^[2]

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

El método de reducción electroquímica consiste en aplicar un voltaje mediante un cátodo de germanio metálico en una solución acuosa electrolítica con un ánodo de metal (molibdeno o cadmio generalmente). En este proceso, el germanio reacciona con el hidrógeno del agua emitiéndose germano en fase gaseosa mientras que en el ánodo se forma un precipitado de óxido de molibdeno o de cadmio.

Por último, el método de síntesis por plasma consiste en bombardear una placa de germanio metálico con átomos de hidrógeno, que han sido generados mediante una fuente de plasma de alta frecuencia produciéndose germano y digermano.

Presencia en la naturaleza

El germano ha sido detectado en la atmósfera de Júpiter.^[3]

Usos en la industria de los semiconductores

El gas se descompone alrededor de los 600K en germanio e hidrógeno. El germanio se usa de forma extensa en la fabricación de semiconductores^[4] y los compuestos organogermánicos como el isobutilgermano, los tricloruros de alquilgermanio y de dimetilaminogermanio, han demostado ser menos peligrosos que otras alternativas en estado líquido o que el propio germanio.^{[5] [6]}

Seguridad

El germanio es inflamable, potencialmente pirofórico y tóxico.

Referencias

1. ↑ US Patent 7,087,102 (2006)
2. ↑ Girolami, G. S.; Rauchfuss, T. B. and Angelici, R. J., Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry, University Science Books: Mill Valley, CA, 1999.
3. ↑ Kunde, V.; Hanel, R.; Maguire, W.; Gautier, D.; Baluteau, J. P.; Marten, A.; Chedin, A.; Husson, N.; Scott, N. (1982). "The tropospheric gas composition of Jupiter's north equatorial belt /NH₃, PH₃, CH₃D, GeH₄, H₂O/ and the Jovian D/H isotopic ratio". Astrophysical J. 263: 443-467. DOI:10.1086/160516.
4. ↑ Venkatasubramanian, R.; Pickett, R. T.; Timmons, M. L. (1989). "Epitaxy of germanium using germane in the presence of tetramethylgermanium". Journal of Applied Physics 66: 5662-5664. DOI:10.1063/1.343633. ISSN 0021-8979.
5. ↑ E. Woelk, D. V. Shenai-Khatkhate, R. L. DiCarlo, Jr., A. Amamchyan, M. B. Power, B. Lamare, G. Beaudoin, I. Sagnes (2006). "Designing Novel Organogermanium MOVPE Precursors for High-purity Germanium Films". Journal of Crystal Growth 287 (2): 684-687. DOI:10.1016/j.jcrysgro.2005.10.094.
6. ↑ Deo V. Shenai, Ronald L. DiCarlo, Michael B. Power, Artashes Amamchyan, Randall J. Goyette, Egbert Woelk (2007). "Safer alternative liquid germanium precursors for relaxed graded SiGe layers and strained silicon by MOVPE". Journal of Crystal Growth 298: 172-175. DOI:10.1016/j.jcrysgro.2006.10.194.

Enlaces externos

• Airliquide
• Instituto de Tecnología de Massachussets