Oxide
Die häufigste Oxidationsstufe von Germanium ist +4, es ist jedoch bekannt, dass es in einer Reihe von Verbindungen in der Oxidationsstufe +2 vorkommt. Andere Oxidationsstufen sind selten, wie etwa +3 in der Verbindung Ge2Cl6, und auf der Oberfläche der Oxidschicht wurden die Oxidationsstufen +3 und +1 gemessen. Eine Reihe kationischer Clusterionen (Zinterionen), die Germanium enthalten, wurde hergestellt, darunter Ge4, Ge9, Ge9 und [(Ge9)2], von denen eines aus Germanium und Alkalimetalllegierungen in flüssigem Ammoniak unter Katalyse durch Ethylendiamin oder Kryptanden extrahiert wird . Der Oxidationszustand von Germanium in diesen Ionen ist keine ganze Zahl – genau wie der Sauerstoff im Ozon-Radikalion. Bei 250 Grad oxidiert Germanium langsam zu GeO2.
Germanium besteht aus zwei Oxiden: Germaniumdioxid und Germaniummonoxid. Germaniumdioxid wird durch Rösten von Germaniumdisulfid (GeS2) gewonnen. Germaniumdioxid ist ein weißes Pulver, das in Wasser schwer löslich ist, aber mit Alkalien unter Bildung von Germanat reagiert. Wenn Germaniumdioxid mit Germaniummetall bei hoher Temperatur reagiert, entsteht Germaniummonoxid mit einem Schmelzpunkt von 1115 Grad, einer Dichte von 4,25 g/cm3 und ist in Wasser schwer löslich. Germaniumdioxid GeO2 hat eine tetragonale Kristallform vom Diamanttyp und eine metastabile hexagonale Kristallform vom Quarztyp mit einem Schmelzpunkt von 1086 Grad, einer Dichte von 6,24 g/cm3 und ist in Wasser unlöslich. Germaniumdioxid ist bei Raumtemperatur oder unter Erhitzungsbedingungen relativ stabil, lässt sich nur schwer in Säure lösen und ist in starken Alkalilösungen leicht löslich, um Germanium(IV)-Salze zu erzeugen, die hauptsächlich zur Herstellung von optischem Glas mit hohem Brechungsindex verwendet werden auch die Rohstoffe zur Herstellung von metallischem Germanium. [3]
GeS2+2O2=GeO2+SO2
GeO2+Ge=2GeO
GeO2+2NaOH=Na2GeO3+H2O
Germaniummonoxid GeO ist ein schwarzer nadelförmiger Kristall, der sich bei 700 Grad zersetzt. Es ist in Wasser unlöslich, in Säuren und konzentrierten starken Alkalilösungen jedoch leicht löslich. Beim Erhitzen an der Luft lässt es sich leicht in Germaniumdioxid umwandeln und beim Erhitzen in einem luftdichten Zustand leicht disproportionieren. Germaniummonoxid kann durch Reduktion von Germaniumdioxid mit Wasserstoff oder Kohlenmonoxid unter Erhitzungsbedingungen hergestellt werden.
GeO2+H2=GeO+H2O
Oxidverbindungen
Ge kann auch binäre Verbindungen mit Sauerstoffgruppenelementen wie Disulfid, Diselenid (GeSe2), Monosulfid (GeS), Monoselenid (GeSe) und Tellurid (GeTe) bilden. Wenn Schwefelwasserstoffgas durch eine konzentrierte Säurelösung geleitet wird, die Ge(IV) enthält, bildet sich ein weißer Niederschlag, nämlich Germaniumdisulfid. Germaniumdisulfid ist in Wasser, Natronlauge und Alkalisulfidlösung gut löslich. Allerdings ist es in saurem Wasser unlöslich und aufgrund dieser Eigenschaft entdeckte Winkler Germanium. Beim Erhitzen von Germaniumdisulfid in einem Wasserstoffstrom entsteht Germaniummonosulfid (GeS), das zu einer dunklen, aber metallischen dünnen Schicht sublimiert, die in Natronlauge löslich ist. Wenn Germaniumsulfid, Alkalimetallcarbonat und Schwefel zusammen erhitzt werden, entsteht eine Germaniumsalzverbindung namens Thiogermanat.
Na4GeO4+4H2SO4→Ge(SO4)2+2Na2SO{{7b7}}H2O
Ge(SO4)2+2H2S→GeS2+2H2SO4
Halogenide
Es sind vier Tetrahalogenide von Germanium bekannt. Unter normalen Bedingungen ist Germaniumtetraiodid (GeI4) ein Feststoff, Germaniumtetrafluorid (GeF4) ein Gas und die anderen beiden sind flüchtige Flüssigkeiten. Beim Erhitzen von Germanium mit Chlor entsteht eine farblose, rauchende Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 83,1 Grad, nämlich Germaniumtetrachlorid (GeCl4): eine farblose Flüssigkeit, die bei Hydrolyse in feuchter Luft Dämpfe erzeugt. Es ist flüchtig, hat einen Schmelzpunkt von -51,50 Grad, einen Siedepunkt von 86,55 Grad, eine Dichte von 1,88 g/cm3, ist in Ethanol und Ether löslich und hydrolysiert in Wasser . [3]
GeCl4+4H2O→Ge(OH)4+4HCl
Alle Tetrahalogenide des Germaniums können leicht hydrolysiert werden, um wasserhaltiges Germaniumdioxid zu bilden. Germaniumtetrachlorid wird zur Herstellung organischer Germaniumverbindungen verwendet. Im Gegensatz zu den Tetrahalogeniden sind alle vier bekannten Dihalogenide polymere Feststoffe. Weitere bekannte Halogenide sind Ge2Cl6 und GenCl2n+2. Es gibt auch eine besondere Verbindung, Ge6Cl16, die Ge5Cl12 mit einer Neopentanstruktur enthält.