乙鍺烷

乙鍺烷
	IUPAC名; Digermane
識別
CAS號	13818-89-8
ChemSpider	20137807
SMILES	[GeH3][GeH3];
InChI	1/Ge2H6/c1-2/h1-2H3;
InChIKey	MOFQWXUCFOZALF-UHFFFAOYAF
性質
化學式	Ge2H6
摩爾質量	151.328 g·mol⁻¹
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

乙鍺烷是鍺的一種氫化物，化學式為Ge₂H₆。鍺化鎂（Mg₂Ge）的水解可以製得乙鍺烷在內的多種鍺烷，其中73.6%為GeH₄，20%為Ge₂H₆，而Ge₃H₈只有1%^[1]。它的空間構型與乙烷類似^[2]。

合成

乙鍺烷於1924年由Dennis、Corey和Moore首次合成和研究。他們的方法涉及使用鹽酸水解鍺化鎂。^[3]在接下來的十年中，使用電子繞射研究確定了乙鍺烷和丙鍺烷的許多特性。^[4]對該化合物的進一步計算涉及對各種反應的檢查，例如熱裂解和氧化。

乙鍺烷與甲鍺烷一起通過用硼氫化鈉還原二氧化鍺而產生。儘管主要產品是甲鍺烷，但除了微量的丙鍺烷外，還會產生可量化的乙鍺烷。^[5]它也由鎂鍺合金的水解產生。^[1]

反應

乙鍺烷的反應在第14族元素碳和矽的類似化合物之間表現出一些差異。然而，仍然有一些相似之處，特別是在熱裂解反應方面。

乙鍺烷的氧化發生在比甲鍺烷更低的溫度下。該反應的產物氧化鍺已被證明可以作為反應的催化劑。這舉例說明了鍺與其他第14族元素碳和矽之間的根本區別（二氧化碳和二氧化矽不表現出相同的催化特性）。^[6]

2Ge₂H₆ + 7O₂ → 4GeO₂ + 6H₂O

在液氨中，二鍺烷發生歧化反應。氨作為弱鹼性催化劑。該反應的產物是氫氣、鍺烷和固態聚合鍺氫化物。^[7]

建議二鍺烷的熱裂解遵循多個步驟：

Ge₂H₆ → 2GeH₃

GeH₃ + Ge₂H₆ → GeH₄ + Ge₂H₅

Ge₂H₅ → GeH₂ + GeH₃

GeH₂ → Ge + H₂

2GeH₂ → GeH₄ + Ge

nGeH₂ → (GeH₂)_n

已發現這種熱裂解比乙矽烷的熱解更吸熱。這種差異歸因於Ge-H鍵相對於Si-H鍵的更大強度。如上述機理的最後一個反應所示，乙鍺烷的熱解可能會引起GeH₂基團的聚合，其中GeH₃充當鏈增長劑並釋放出分子氫氣。^[8]乙鍺烷在金上的脫氫導致鍺納米線的形成。^[9]

二鍺烷是Ge₂H₅ECF₃的前體，其中E是硫或硒。這些三氟甲硫基和三氟甲基硒基代衍生物比乙鍺烷本身具有明顯更高的熱穩定性。^[10]

應用

乙鍺烷的應用範圍有限；鍺烷本身是優選的揮發性氫化鍺。通常，乙鍺烷主要用作鍺的前體，用於各種應用。乙鍺烷可用於通過化學氣相沉積沉積含鍺半導體^[11]

參考文獻

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[:0-1] 1.0 ^1.1 Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4.

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[8] Johnson, O.H. The Germanes and their Organo Derivatives. Chem. Rev. 1951, 48 (2): 259–297. PMID 24540662. doi:10.1021/cr60150a003.

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[11] Xie, J.; Chizmeshya, A.V.G.; Tolle, J.; D'Costa, V.R.; Menendez, J.; Kouventakis, J. Synthesis, Stability Range, and Fundamental Properties of Si-Ge-Sn Semiconductors Grown Directly on Si(100) and Ge(100) Platforms. Chemistry of Materials. 2010, 22 (12): 3779–3789. doi:10.1021/cm100915q.

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