Gallane - Gallane

Gallane
Gallane-2D.png
Gallane-3D-vdW.png
Галлан-3D-шары.png
Имена
Систематическое название ИЮПАК
галлан
Другие имена
тригидридогаллий
тригидрид галлия
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
48991
Характеристики
GaЧАС3
Молярная масса72.747 г · моль−1
гидролизует
Структура
тригонально плоский
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Gallane, также систематически названный тригидридогаллий, является неорганическое соединение из галлий с химическая формула GaH
3 (также записывается как [GaH
3]). Это светочувствительный бесцветный газ, который нельзя концентрировать в чистом виде. Галлан является одновременно и простейшим членом галланов, и прототипом моногалланов. Он не имеет экономического использования и производится только намеренно в академических целях.

Он был обнаружен как переходный вид в газовой фазе;[1] также при низкой температуре (3,5 K) после реакции лазерной абляции атомов галлия и дигидрогена, а в последнее время в матрице аргона, легированной паром, над твердым телом дигаллан, Га2ЧАС6.[2]

Структура мономерного GaH3

I.R спектроскопические исследования показывают, что мономерный GaH3 имеет тригонально-планарную структуру.[3] Теоретическая длина связи Ga-H была рассчитана как находящаяся в диапазоне от 155,7 до 158,7 мкм.[2]

Мономерный GaH3 димеризуется в паровой фазе с образованием Ga2ЧАС6, дигаллан (6) и изменение энтальпии, связанное с реакцией газофазной диссоциации Ga2ЧАС6 → 2GaH3 была экспериментально оценена как 59 ± 16 кДж моль−1.[4]

Химические свойства

Как GaH3 не могут быть получены или легко выделены реакции с участием GaH3 либо использовать димер Ga2ЧАС6, дигаллан (6) или аддукты GaH3 например L · GaH3 где L - монодентатный лиганд.[2]

GaH3 аддукты

Производство аддуктов может происходить посредством прямой реакции дигаллан (6) или чаще из-за термической хрупкости дигаллан (6) (который разлагается до металлического галлия и водорода при температуре выше -20 ° C) с использованием тетрагидридогаллатной соли в качестве отправной точки (например, LiGaH4 ) или альтернативно путем вытеснения лиганда из существующего аддукта.[2]Примеры:

Ga2ЧАС6 + 2 Нм3 → (NMe3)2· GaH3 (-95 ° С)
LiGaH4 + Я3NHCl → LiCl + H2+ Я3N · GaH3[2]
Мне2NH + Me3N · GaH3 → Я2NH · GaH3 + Я3N[5]

Было приготовлено много аддуктов. Существует ряд типичных структур с нейтральными аддуктами (L = монодентатный лиганд, L-L бидентатный):[2]

L.GaH3 (1: 1 комплекс с монодентатным лигандом, дающий 4-х координатный галлий)
L2· GaH3 (2: 1 комплекс с монодентатным лигандом, дающий 5-координатный галлий)
ЧАС3Ga · L-L · GaH3 (Комплекс 1: 2 с бидентатным лигандом с двумя 4-х координатными атомами галлия)
L'H3Ga · L-L · GaH3L '(комплекс с монодентатными и бидентатными лигандами с двумя 5-координатными атомами галлия)
LGaH2(мк-H)2GaH2L (2: 2 водородный мостиковый комплекс)
(-L-LGaH3-)п (Комплекс 1: 1 с бидентатным лигандом, образующим полимерную структуру)

В сравнении с алан (AlH3) с подобными лигандами, галлан имеет более низкие координационные числа. Кроме того, в то время как донорные лиганды N образуют более прочные связи с Alumane чем фосфины обратное обычно верно для галлана.[2]Мономерная структура Me3N.GaH3 было подтверждено как в газовой, так и в твердой фазах. В этом отношении аддукт 1: 1 контрастирует с соответствующим алан комплекс, я3N.AlH3 который в твердом теле является димером с мостиковыми атомами водорода.[6]

Кислотность

Центр галлия в группе галлила (-GaH
2) в галланах, таких как галлан, может принимать лиганд-донор электронной пары в молекулу путем присоединения, как упоминалось выше:

[GaH
3] + L → [GaH
3L]

Из-за этого акцептирования лиганда, дающего электронную пару (L), галлан имеет льюисовский характер.

Галлан не образует устойчивых водных растворов из-за гидролиза.

GaH
3 + 3 ЧАС
2О → Ga (OH)
3 + 3 ЧАС
2

Свойства растворенных веществ

Газообразный Галлан - это гидрофильный (неполярный ) апротический растворенный.[сомнительный – обсуждать] Растворяется в полярных соединениях, таких как тетраметилэтилендиамин, из которого он может быть кристаллизован в виде галлана - N, N, N ', N'-тетраметилэтан-1,2-диамин (1/1).[7][требуется проверка ]

Другие химические реакции

При обработке стандартным основанием превращается в тетрагидроксигаллануид металла (анион Ga (OH)4−) и водород газ. С сильными основаниями его можно депротонировать, чтобы получить GaH−
2. Уменьшение галлана дает галлий металл. После обработки стандартной кислотой он превращается в соль галлия (3+) и водород газ. Окисление галлана дает Ga (OH)3, гидроксид галлия (III).Несольватированный галлан находится в химическом равновесии с дигаллан (6), являясь доминирующим видом при повышении температуры.[нужна цитата ] Из-за этого равновесия галлан и дигаллан (6) часто считаются химически эквивалентными. Реакции, требующие галлана, а не дигаллана (6), должны проводиться в растворе. Общие растворители включают тетрагидрофуран, и диэтиловый эфир.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Химия алюминия, галлия, индия и таллия, Энтони Джон Даунс, 1993, ISBN  075140103X , ISBN  978-0751401035
  2. ^ а б c d е ж грамм Олдридж, Саймон (2011). "Химия металлов группы 13 в состоянии окисления +3: простые неорганические соединения". В Олдридже, Саймон; Даунс, Энтони Дж. (Ред.). Металлы группы 13 Алюминий, галлий, индий и таллий: химические закономерности и особенности. Джон Вили и сыновья. ISBN  978-0-470-68191-6.
  3. ^ Pullumbi, P .; Bouteiller, Y .; Manceron, L .; Миджуль, К. (1994). «Тригидриды алюминия, галлия и индия. Изоляция ИК-матрицы и ab initio исследование». Химическая физика. 185 (1): 25–37. Bibcode:1994CP .... 185 ... 25P. Дои:10.1016/0301-0104(94)00111-1. ISSN  0301-0104.
  4. ^ Даунс, Энтони Дж .; Грин, Тим М .; Йонсен, Эмма; Pulham, Colin R .; Робертсон, Хизер Э .; Ванн, Дерек А. (2010). «Молекула дигаллана, Ga2H6: экспериментальное обновление, дающее улучшенную структуру и оценку изменения энтальпии для реакции Ga2H6 (г) → 2GaH3 (г)» (PDF). Dalton Transactions. 39 (24): 5637–42. Дои:10,1039 / c000694g. ISSN  1477-9226. PMID  20419186.
  5. ^ Гринвуд Н.Н. Новые пути в неорганической химии / Под ред. E.A.V. Эбсворт, А.Г. Мэддок и А.Г. Шарп. Издательство Кембриджского университета, 1968 г.
  6. ^ Brain, Paul, T .; Brown, Helen E .; Даунс Энтони Дж .; Грин Тим М .; Йонсен Эмма; Парсонс, Саймон; Ранкин, Дэвид В. Х .; Смарт, Брюс А.; Тан, Кристина Ю. (1998). «Молекулярная структура триметиламин-галлана, {{Chem | Me | 3 | N · GaH | 3}}: ab initio расчеты, газофазная электронография и монокристаллические рентгеноструктурные исследования ». Журнал химического общества, Dalton Transactions. 0 (21): 3685–3692. Дои:10.1039 / A806289G. Получено 23 сентября 2013.
  7. ^ Этвуд, Джерри Л .; Ботт, Саймон Дж .; Elms, Fiona M .; Джонс, Кэмерон; Растон, Колин Л. (Октябрь 1991 г.). «Аддукты третичного амина галлана: богатые галланом [{GaH3} 2 (TMEDA)] (TMEDA = N, N, N ', N'-тетраметилэтилендиамин) и термически устойчивые [GaH3(хинуклидин)] ". Неорганическая химия. 30 (20): 3792–3793. Дои:10.1021 / ic00020a002.