dióxido de germanio

El dióxido de germanio , también llamado óxido de germanio(IV) , germania y sal de germanio , ^{[ 1 ]} es un compuesto inorgánico con la fórmula química Ge₂O₃ . Es la principal fuente comercial de germanio. También se forma como una capa de pasivación sobre _{el germanio} puro en contacto con el oxígeno atmosférico.

Los dos polimorfos predominantes del GeO₂ _son el hexagonal y el tetragonal. El GeO₂ hexagonal _tiene la misma estructura que el cuarzo α, con el germanio con número de coordinación 4. El _GeO₂ tetragonal (el mineral argutita ) tiene la estructura tipo rutilo que se observa en la estishovita . En este motivo, el germanio tiene el número de coordinación 6. Una forma amorfa (vítrea) del GeO₂ _es similar a la sílice fundida . ^{[ 2 ]}

El dióxido de germanio se puede preparar tanto en forma cristalina como amorfa . A presión ambiente, la estructura amorfa está formada por una red de tetraedros de GeO₄ _. A presiones elevadas, hasta aproximadamente 9 GPa, el número de coordinación promedio del germanio aumenta progresivamente de 4 a alrededor de 5, con un aumento correspondiente en la distancia del enlace Ge–O. ^{[ 3 ]} A presiones más altas, hasta aproximadamente 15 GPa , el número de coordinación del germanio aumenta a 6, y la estructura de red densa está compuesta por octaedros de GeO₆. _[ ^{4 ] Cuando} la presión se reduce posteriormente, la estructura vuelve a la forma tetraédrica. ^{[ 3 ] [ 4 ]} A alta presión, la forma rutilo se convierte en una forma ortorrómbica de _CaCl₂ . ^{[ 5 ]}  

Calentar dióxido de germanio con germanio en polvo a 1000  °C forma monóxido de germanio (GeO). ^{[ 2 ]}

La forma hexagonal ( d = 4,29 g/cm³ ⁾ del dióxido de germanio es más soluble que la forma rutilo ( d = 6,27  g/cm³ ⁾ y se disuelve para formar ácido germánico , _H₄GeO₄ o Ge(OH) _₄ . ^{[ 6 ]} _El GeO₂ es solo ligeramente soluble en ácido _, pero se disuelve más fácilmente en álcali para dar germanatos . ^{[ 6 ]} El ácido germánico forma complejos estables con ácidos carboxílicos di- y polifuncionales , polialcoholes y o-difenoles . ^{[ 7 ]}

En contacto con ácido clorhídrico , libera tetracloruro de germanio, un compuesto volátil y corrosivo .

El índice de refracción (1,7) y las propiedades de dispersión óptica del dióxido de germanio lo hacen útil como material óptico para lentes gran angular , lentes objetivo de microscopios ópticos y para el núcleo de líneas de fibra óptica. Consulte Fibra óptica para obtener detalles sobre el proceso de fabricación. Tanto el germanio como su óxido de vidrio, GeO₂ _, son transparentes al espectro infrarrojo (IR). El vidrio se puede fabricar en ventanas y lentes IR, utilizadas para tecnología de visión nocturna en el ámbito militar, vehículos de lujo ^{[ 8 ]} y cámaras termográficas . El GeO₂ _se prefiere a otros vidrios transparentes al IR porque es mecánicamente resistente y, por lo tanto, se prefiere para uso militar intensivo. ^{[ 9 ]}

Una mezcla de dióxido de silicio y dióxido de germanio ("sílice-germania") se utiliza como material óptico para fibras ópticas y guías de onda ópticas . ^{[ 10 ]} El control de la proporción de los elementos permite un control preciso del índice de refracción. Los vidrios de sílice-germania tienen menor viscosidad y mayor índice de refracción que la sílice pura. La germania reemplazó al dióxido de titanio como dopante de sílice para la fibra de sílice, eliminando la necesidad de un tratamiento térmico posterior, que hacía que las fibras fueran quebradizas. ^{[ 11 ]}

El dióxido de germanio se utiliza como colorante en el vidrio de borosilicato, empleado en el soplado de vidrio. Al combinarse con óxido de cobre, proporciona un rojo más estable. Le confiere al vidrio un color muy reactivo y cambiante, un maravilloso efecto arcoíris cuando se combina con óxido de plata, que puede transformar el ámbar claro en un tono rojizo e incluso púrpura intenso. El color puede variar según la química de la llama utilizada para fundir el vidrio (si contiene más oxígeno o más combustible). Además, puede cambiar de color dependiendo de la temperatura del horno utilizado para el recocido del vidrio. ^{[ 12 ]}

El dióxido de germanio también se utiliza como catalizador en la producción de resina de tereftalato de polietileno , ^{[ 13 ]} y para la producción de otros compuestos de germanio. Se utiliza como materia prima para la producción de algunos fósforos y materiales semiconductores .

El dióxido de germanio se utiliza en la algacultura como inhibidor del crecimiento no deseado de diatomeas en los cultivos de algas, ya que la contaminación con diatomeas, de crecimiento relativamente rápido, suele inhibir el crecimiento de las cepas de algas originales o incluso desplazarlas. El GeO₂ _es fácilmente absorbido por las diatomeas y provoca la sustitución del silicio por germanio en los procesos bioquímicos internos de las diatomeas, lo que causa una reducción significativa de su tasa de crecimiento o incluso su eliminación completa, con escaso efecto sobre las especies de algas no diatomeas. Para esta aplicación, la concentración de dióxido de germanio que se suele utilizar en el medio de cultivo oscila entre 1 y 10  mg/L, dependiendo del grado de contaminación y de la especie. ^{[ 14 ]}

El dióxido de germanio tiene baja toxicidad, pero es nefrotóxico en dosis elevadas.

El dióxido de germanio se utiliza como suplemento de germanio en algunos suplementos dietéticos cuestionables y "curas milagrosas". ^{[ 15 ]} Las altas dosis de estos productos provocaron varios casos de intoxicación por germanio.