Tétrachlorure de germanium

Tétrachlorure de germanium
Structure du tétrachlorure de germanium
Identification
Nom UICPA	tetrachlorogermane
Synonymes	Chlorure de germanium(IV)
No CAS	10038-98-9
No ECHA	100.030.093
No CE	233-116-7
No RTECS	LY5225000
PubChem	66226
SMILES	Cl[Ge](Cl)(Cl)Cl PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/Cl4Ge/c1-5(2,3)4 Std. InChIKey : IEXRMSFAVATTJX-UHFFFAOYSA-N
Apparence	liquide incolore à forte odeur acide
Propriétés chimiques
Formule	Cl4GeGeCl4
Masse molaire[1]	214,45 ± 0,02 g/mol Cl 66,13 %, Ge 33,86 %,
Propriétés physiques
T° fusion	−49,5 °C[2]
T° ébullition	83 °C[2]
Solubilité	Réagit violemment au contact de l'eau[2]
Masse volumique	1,88 g·cm-3[2] à 25 °C
Précautions
SGH[2],[3]
Danger H314, H330, EUH014, P260, P280, P284, P310, P305+P351+P338, P405 et P410+P412 H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H330 : Mortel par inhalation EUH014 : Réagit violemment au contact de l'eau P260 : Ne pas respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P284 : Porter un équipement de protection respiratoire. P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P405 : Garder sous clef. P410+P412 : Protéger du rayonnement solaire. Ne pas exposer à une température supérieure à 50 °C/122 °F.
Transport[2]
-    3390    Numéro ONU : 3390 : LIQUIDE TOXIQUE À L'INHALATION, CORROSIF, N.S.A., de toxicité à l'inhalation inférieure ou égale à 1 000 ml/m et de concentration de vapeur saturée supérieure ou égale à 10 CL50 Classe : 8 Étiquettes : 8 : Matières corrosives 6.1 : Matières toxiques Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses ;
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le tétrachlorure de germanium, ou chlorure de germanium(IV), est un composé chimique de formule GeCl₄. Il s'agit d'un liquide incolore dégageant, au contact de l'humidité de l'air, des fumées à l'odeur acide due à l'acide chlorhydrique qu'elles contiennent. La réaction au contact de l'eau est violente, et conduit à l'hydrolyse du composé. L'ammoniac NH₃ donne le diamine Ge(NH₃)₂, tandis que l'éthanolate de sodium NaOCH₂CH₃ donne l'ester orthoéthylique d'acide germanique Ge(OCH₂CH₃)₄.

GeCl₄ + 2 H₂O → GeO₂ + 4 HCl ;

GeCl₄ + 6 NH₃ → Ge(NH₃)₂ + 4 NH₄Cl ;

GeCl₄ + 4 NaOCH₂CH₃ → Ge(OCH₂CH₃)₄ + 4 NaCl.

Il intervient comme intermédiaire dans la production du germanium métallique purifié. Son utilisation s'est sensiblement accrue depuis le début du siècle en raison de son utilisation comme réactif dans la fabrication des fibres optiques.

La majeure partie de la production industrielle du germanium provient du traitement des poussières des fonderies de minerais de zinc et de cuivre, bien qu'une source importante se trouve également dans les cendres provenant de la combustion de certains types de charbon appelés vitrain (en). Le tétrachlorure de germanium est un intermédiaire de la purification du germanium métallique et de son oxyde, le dioxyde de germanium GeO₂.

Le tétrachlorure de germanium peut être produit directement à partir du GeO₂ par dissolution de l'oxyde dans l'acide chlorhydrique HCl concentré. Le mélange qui en résulte est traité par distillation fractionnée pour purifier et séparer le tétrachlorure de germanium GeCl₄ des autres produits et impuretés. Le GeCl₄ peut être hydrolysé à son tour avec de l'eau distillée et désionisée (ddH₂O) pour produire du GeO₂ pur, qui est ensuite réduit sous hydrogène H₂ pour produire du germanium métallique.

La production de GeO₂ dépend cependant de la forme oxydée du germanium extraite du minerai. Les minerais de sulfure de cuivre-plomb et de sulfure de zinc ZnS produisent du disulfure de germanium GeS₂, qui est ensuite oxydé en GeO₂ avec un oxydant tel que le chlorate de sodium NaClO₃. Les minerais de zinc sont grillés et frittés et peuvent produire le GeO₂ directement. L'oxyde est ensuite traité comme indiqué précédemment.

Au laboratoire, on prépare le tétrachlorure de germanium en faisant réagir du dioxyde de germanium pur avec de l'acide chlorhydrique concentré :

4 HCl_(aq) + GeO_{2 (s)}  ${\displaystyle \rightleftharpoons }$  GeCl_{4 (aq)} + 2 H₂O_(l).

Le tétrachlorure de germanium est utilisé presque uniquement comme intermédiaire de plusieurs procédés produisant des matériaux optiques. Le GeCl₄ peut être directement hydrolysé en dioxyde de germanium GeO₂, un matériau qui présente plusieurs propriétés intéressantes.

Au cours de la fabrication de fibres optiques, le tétrachlorure de silicium SiCl₄ et le tétrachlorure de germanium GeCl₄ sont introduits avec de l'oxygène O₂ dans une préforme en verre creux qui est soigneusement chauffée pour permettre l'oxydation des réactifs en leurs oxydes respectifs et la formation d'un mélange de verres. Le GeO₂ présente un indice de réfraction élevé, ce qui permet de définir précisément l'indice de réfraction global de la fibre en modulant précisément le débit de GeCl₄.

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