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Digermane

Le digermane est un composé chimique inorganique de formule Ge2H6. C'est l'un des rares hydrures du germanium, analogue structurel du disilane Si2H6 et de l'éthane C2H6. Il se présente sous la forme d'un liquide incolore qui s'évapore à 31 °C[4] et se décompose au-dessus de 200 °C[3]. On l'obtient par réduction du dioxyde de germanium GeO2 avec du borohydrure de sodium NaBH4 : cette réaction produit essentiellement du germane GeH4, mais elle permet d'obtenir également des quantités appréciables de digermane ; des germanes supérieurs sont également produits, comme le trigermane Ge3H8[5], jusqu'à des traces de nonagermane Ge9H20. On peut également le produire par hydrolyse d'alliages magnésium-germanium.

Digermane
Image illustrative de l’article Digermane
Structure du digermane
Identification
No CAS 13818-89-8
No ECHA 100.159.079
PubChem 6336261
SMILES
InChI
Apparence liquide incolore
Propriétés chimiques
Formule H6Ge2
Masse molaire[1] 151,33 ± 0,02 g/mol
H 4 %, Ge 95,97 %,
Propriétés physiques
T° fusion −109 °C[2]
T° ébullition 31,5 °C[2]
Masse volumique 1,98 g·cm-3 Ă  −109 °C[3]
Point critique 150,9 °C[2]
Précautions
SGH[2]
SGH04 : Gaz sous pressionSGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
Attention
H280, H302, H312, H315, H319, H332, H335, P261, P280, P305+P351+P338 et P410+P403
Transport[2]
-
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriétés chimiques

Les propriétés chimiques du digermane diffÚrent quelque peu de celles des autres hydrures d'éléments du groupe 14 du tableau périodique, bien qu'elles présentent quelques similitudes, notamment en ce qui concerne les réactions de pyrolyse.

L'oxydation du digermane se produit Ă  une tempĂ©rature infĂ©rieure Ă  celle du monogermane. Elle produit du dioxyde de germanium GeO2, qui agit Ă  son tour comme catalyseur de la rĂ©action, ce qui est une diffĂ©rence majeure d'avec les autres Ă©lĂ©ments du mĂȘme groupe, car le dioxyde de carbone CO2 et le dioxyde de silicium SiO2 ne prĂ©sentent pas les mĂȘmes propriĂ©tĂ©s catalytiques[4] :

2 Ge2H6 + 7 O2 → 4 GeO2 + 6 H2O.

Le digermane se dismute dans l'ammoniac liquide. L'ammoniac NH3 agit comme catalyseur faiblement basique. La réaction produit de l'hydrogÚne H2, du germane GeH4 et un polymÚre solide d'hydrure de germanium[6].

On pense que la pyrolyse du digermane se déroule en plusieurs étapes :

Ge2H6 → 2 GeH3
GeH3 + Ge2H6 → GeH4 + Ge2H5
Ge2H5 → GeH2 + GeH3
GeH2 → Ge + H2
2 GeH2 → GeH4 + Ge
n GeH2 → (GeH2)n.

La pyrolyse du digermane s'avĂšre ĂȘtre plus endothermique que celle du disilane Si2H6. On pense que cette diffĂ©rence provient de la force plus grande de la liaison Ge–H par rapport Ă  celle de la liaison Si–H. La pyrolyse du digermane peut conduire Ă  la polymĂ©risation de groupes GeH2 au cours de laquelle le GeH3 agit comme propagateur tandis que de l'hydrogĂšne H2 est libĂ©rĂ©[7].

Applications

Le digermane n'a que peu d'applications pratiques, dans la mesure oĂč l'hydrure de germanium utilisĂ© dans l'industrie est avant tout le germane GeH4. Le digermane est de ce fait principalement utilisĂ© comme prĂ©curseur du germanium. On peut ainsi l'utiliser pour dĂ©poser des semiconducteurs contenant du germanium par dĂ©pĂŽt chimique en phase vapeur[8] (CVD).

La déshydrogénation de digermane sur l'or conduit à la formation de nanofils de germanium[9].

Notes et références
  1. Masse molaire calculĂ©e d’aprĂšs « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. Fiche Sigma-Aldrich du composé Digermane 10% in hydrogen, 99.99% (excluding germane and trigermane), 9-11% (balance is hydrogen), electronic grade, consultée le 18 mars 2018.
  3. (en) L. M. Dennis, Robert B. Corey et Roy W. Moore, « Germanium. VII. The Hydrides of Germanium », Journal of the American Chemical Society, vol. 46, no 3,‎ , p. 657-674 (DOI 10.1021/ja01668a015, lire en ligne)
  4. (en) H. J. EmelĂ©us et E. R. Gardner, « 358. The oxidation of monogermane and digermane », Journal of the Chemical Society (Resumed),‎ , p. 1900-1909 (DOI 10.1039/JR9380001900, lire en ligne)
  5. (en) William L. Jolly, John E. Drake, Ralph Rudolph et T. Wartik, « Hydrides of Germanium, Tin, Arsenic, and Antimony », Inorganic Syntheses, vol. 7,‎ , p. 34-44 (DOI 10.1002/9780470132388.ch10, lire en ligne)
  6. (en) Robert M. Dreyfuss et William L. Jolly, « Disproportionation of digermane in liquid ammonia », Inorganic Chemistry, vol. 7, no 12,‎ , p. 2645-2646 (DOI 10.1021/ic50070a037, lire en ligne)
  7. (en) Otto H. Johnson, « The Germanes and their Organo Derivatives », Chemical Reviews, vol. 48, no 2,‎ , p. 259-297 (PMID 24540662, DOI 10.1021/cr60150a003, lire en ligne)
  8. (en) Junqi Xie, Andrew V G Chizmeshya, John Tolle, Vijay R. Dcosta, Jose Menendez et John Kouvetakis, « Synthesis, stability range, and fundamental properties of Si-Ge-Sn semiconductors grown directly on Si(100) and Ge(100) platforms », Chemistry of Materials, vol. 22, no 12,‎ , p. 3779-3789 (DOI 10.1021/cm100915q, lire en ligne)
  9. (en) A. D. Gamalski, J. Tersoff, R. Sharma, C. Ducati et S. Hofmann†, « Formation of Metastable Liquid Catalyst during Subeutectic Growth of Germanium Nanowires », Nano Letters, vol. 10, no 8,‎ , p. 2972-2976 (PMID 20608714, DOI 10.1021/nl101349e, Bibcode 2010NanoL..10.2972G, lire en ligne)
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