Gallane - Gallane

Gallane
Gallane-2D.png
Gallane-3D-vdW.png
Gallane-3D-balls.png
Jména
Systematický název IUPAC
gallane
Ostatní jména
trihydridogallium
galium trihydrid
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
48991
Vlastnosti
GaH3
Molární hmotnost72.747 g · mol−1
hydrolyzuje
Struktura
trigonální planární
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Gallane, také systematicky pojmenovaný trihydridogallium, je anorganická sloučenina z galium s chemický vzorec GaH
3 (také psáno jako [GaH
3]). Je to fotocitlivý bezbarvý plyn, který nelze koncentrovat v čisté formě. Gallane je jak nejjednodušší člen gallanů, tak prototyp monogallanes. Nemá žádné ekonomické využití a vyrábí se záměrně pouze z akademických důvodů.

Byl detekován jako přechodný druh v plynné fázi;[1] také při nízké teplotě (3,5 K) po reakci laserem odstraněných atomů gália a dihydrogenu a v poslední době v argonové matrici dotované parou na pevné digallane Ga2H6.[2]

Struktura monomerního GaH3

IR spektroskopické studie ukazují, že monomerní GaH3 má trigonální rovinnou strukturu.[3] Teoretické délky vazeb Ga-H byly vypočítány jako v rozmezí od 155,7 do 158,7 hodin.[2]

Monomerní GaH3 dimerizuje v plynné fázi za vzniku Ga2H6, digallane (6) a změna entalpie spojená s disociační reakcí Ga v plynné fázi2H6 → 2GaH3 byla experimentálně odhadnuta na 59 ± 16 kJ mol−1.[4]

Chemické vlastnosti

Jako GaH3 nelze připravit nebo izolovat snadno reakce zahrnující GaH3 buď použijte dimer, Ga2H6, digallane (6) nebo adukty GaH3 například L · GaH3 kde L je monodentát ligand.[2]

GaH3 adukty

Výroba aduktů může probíhat přímou reakcí digallane (6) nebo častěji kvůli tepelné křehkosti digallane (6) (který se rozkládá na kov gália a vodík nad -20 ° C) za použití tetrahydridogalátové soli jako výchozího bodu (např. LiGaH4 ) nebo alternativně vytěsněním ligandu z existujícího aduktu.[2]Příklady:

Ga2H6 + 2 NMe3 → (NMe3)2· GaH3 (-95 ° C)
LiGaH4 + Já3NHCl → LiCl + H2+ Já3N · GaH3[2]
Mě2NH + Me3N · GaH3 → Já2NH · GaH3 + Já3N[5]

Bylo připraveno mnoho aduktů. Existuje celá řada typických struktur s neutrálními adukty (L = monodentátový ligand, L-L je bidentátní):[2]

L.GaH3 (Komplex 1: 1 s monodentátním ligandem poskytujícím 4 souřadnice gália)
L2· GaH3 (Komplex 2: 1 s monodentátním ligandem poskytujícím 5 souřadnicového gália)
H3Ga · L-L · GaH3 (1: 2 komplex s bidentátním ligandem se dvěma 4 souřadnými atomy gália)
L'H3Ga · L-L · GaH3L '(komplex s monodentátními a bidentátními ligandy se dvěma 5 souřadnými atomy gália)
LGaH2(μ-H)2GaH2L (komplex vodíkových můstků 2: 2)
(-L-LGaH3-)n (Komplex 1: 1 s bidentátním ligandem tvořícím polymerní strukturu)

Ve srovnání s alane (AlH3) s podobnými ligandy má Gallane tendenci přijímat nižší koordinační čísla. Také zatímco N donorové ligandy tvoří silnější vazby na hliník než fosfiny zadní strana je obvykle pravdivá pro gallane.[2]Monomerní struktura Me3N.GaH3 byla potvrzena v plynné i pevné fázi. V tomto ohledu kontrastuje adukt 1: 1 s odpovídajícím alane komplex, já3N.AlH3 který v pevné látce je dimerní s přemosťujícími atomy vodíku.[6]

Kyselost

Centrum gália ve skupině gallyl (-GaH
2) v gallanech, jako je gallane, může přijmout ligand darující elektronový pár do molekuly adukcí, jak je uvedeno výše:

[GaH
3] + L → [GaH
3L]

Z tohoto přijetí ligandu (L), který daruje elektronový pár, má gallan Lewis-kyselý charakter.

Gallane netvoří stabilní vodné roztoky v důsledku hydrolýzy.

GaH
3 + 3 H
2Ó → Ga (OH)
3 + 3 H
2

Vlastnosti solute

Plynný gallane je a hydrofilní (nepolární ) aprotický rozpuštěná látka.[pochybný – diskutovat] Rozpouští se v polárních sloučeninách, jako je tetramethylethylendiamin, ze kterého lze krystalizovat jako gallan - N, N, N ', N'-tetramethylethan-1,2-diamin (1/1).[7][je nutné ověření ]

Jiné chemické reakce

Po ošetření standardní bází se převede na kovový tetrahydroxygallanuid (anion Ga (OH)4−) a vodík plyn. Se silnými bázemi může být deprotonován GaH−
2. Redukce gallane dává galium kov. Po ošetření standardní kyselinou se převede na sůl gália (3+) a vodík plyn. Oxidace gallanu dává Ga (OH)3, hydroxid gálnatý (III) Nerozpustný gallan je v chemické rovnováze s digallane (6), přičemž s rostoucí teplotou dominuje druh.[Citace je zapotřebí ] Kvůli této rovnováze jsou gallane a digallane (6) často považovány za chemicky ekvivalentní. Reakce vyžadující gallane na rozdíl od digallanu (6) musí být provedeny v roztoku. Mezi běžná rozpouštědla patří tetrahydrofuran, a diethylether.

Viz také

Reference

  1. ^ The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium, Anthony John Downs, 1993, ISBN  075140103X , ISBN  978-0751401035
  2. ^ A b C d E F G Aldridge, Simon (2011). „Chemistry of the Group 13 Metals in the +3 Oxidation State: Simple Anorganic Compounds“. In Aldridge, Simon; Downs, Anthony J. (eds.). Skupina 13 Kovy Hliník, Gallium, Indium a Thallium: Chemické vzorce a zvláštnosti. John Wiley & Sons. ISBN  978-0-470-68191-6.
  3. ^ Pullumbi, P .; Bouteiller, Y .; Manceron, L .; Mijoule, C. (1994). „Hliník, gálium a trihydridy india. Izolace IR matrice a studie ab initio“. Chemická fyzika. 185 (1): 25–37. Bibcode:1994CP .... 185 ... 25P. doi:10.1016/0301-0104(94)00111-1. ISSN  0301-0104.
  4. ^ Downs, Anthony J .; Greene, Tim M .; Johnsen, Emma; Pulham, Colin R .; Robertson, Heather E .; Wann, Derek A. (2010). „Molekula digallanu, Ga2H6: experimentální aktualizace poskytující vylepšenou strukturu a odhad změny entalpie pro reakci Ga2H6 (g) → 2GaH3 (g)“ (PDF). Daltonské transakce. 39 (24): 5637–42. doi:10,1039 / c000694g. ISSN  1477-9226. PMID  20419186.
  5. ^ N.N Greenwood v New Pathways In Inorganic Chemistry, Ed. E.A.V. Ebsworth, A.G. Maddock a A.G. Sharpe. Cambridge University Press, 1968
  6. ^ Brain, Paul, T .; Brown, Helen E .; Downs Anthony J .; Greene Tim M .; Johnsen Emma; Parsons, Simon; Rankin, David W. H .; Inteligentní, Bruce A .; Tang, Christina Y. (1998). "Molekulární struktura trimethylamin-gallan, {{Chem | Me | 3 | N · GaH | 3}}: ab initio výpočty, difrakce elektronů v plynné fázi a monokrystalické rentgenové difrakční studie ". Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 0 (21): 3685–3692. doi:10.1039 / A806289G. Citováno 23. září 2013.
  7. ^ Atwood, Jerry L .; Bott, Simon G .; Elms, Fiona M .; Jones, Cameron; Raston, Colin L. (Říjen 1991). „Terciární aminové adukty gallanu: gallan-rich [{GaH3} 2 (TMEDA)] (TMEDA = N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamin) a tepelně robustní [GaH3(chinuklidin)] ". Anorganická chemie. 30 (20): 3792–3793. doi:10.1021 / ic00020a002.