Germane

Germane
Général
Nom IUPAC	tétrahydrure de germanium
Synonymes	Hydrure de germanium
No CAS	7782-65-2
No EINECS	231-961-6
Apparence	gaz comprimé incolore, d'odeur acre[1].
Propriétés chimiques
Formule brute	H4GeGeH4
Masse molaire[2]	76,67 ± 0,01 g·mol-1 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
Directive 67/548/EEC
T+ F+
Symboles : T+ : Très toxique F+ : Extrêmement inflammable Phrases R : R12 : Extrêmement inflammable. R17 : Spontanément inflammable à l’air. R26 : Très toxique par inhalation. Phrases S : S9 : Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé. S16 : Conserver à l’écart de toute flamme ou source d’étincelles - Ne pas fumer. S33 : Éviter l’accumulation de charges électrostatiques. S36 : Porter un vêtement de protection approprié. S45 : En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette). (S1/2) : Conserver sous clef et hors de portée des enfants.
Phrases R : 12, 17, 26,
Phrases S : (1/2), 9, 16, 33, 36, 45,
Transport
263    2192    Code Kemler : 263 : gaz toxique, inflammable Numéro ONU : 2192 : GERMANE Classe : 2.3 Étiquettes : 2.3 : Gaz toxiques (correspond aux groupes désignés par un T majuscule, c'est-à-dire T, TF, TC, TO, TFC et TOC). 2.1 : Gaz inflammables (correspond aux groupes désignés par un F majuscule); [5]
NFPA 704
4 4 3 W
SIMDUT[6]
A, B6, D1A, A : Gaz comprimé température critique = 34,9 °C B6 : Matière réactive inflammable spontanément combustible au contact de l'air D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves Transport des marchandises dangereuses : classe 2.3 Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

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 pour le germanium 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.

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, 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. ↑ ^{a, b, c, d, e et f} GERMANE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
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, 2009, 90^e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0) 
4. ↑ (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 9781420066791), p. 10-205 
5. ↑ 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)
6. ↑ « 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

Hydrures apparentés

• Silane SiH₄
• Stannane SnH₄
• Plombane PbH₄