Bromid galium - Gallium(III) bromide

Galium (III) bromid (dimer)
Galium (III) bromid (dimer)
Jména
Ostatní jména
tribromid galia
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.033.267 Upravte to na Wikidata
Vlastnosti
GaBr3
Molární hmotnost309,435 g / mol
Vzhledbílý prášek
Hustota3,69 g / cm3
Bod tání 121,5 ° C (250,7 ° F; 394,6 K)
Bod varu 278,8 ° C (533,8 ° F; 552,0 K)
rozpustný
Nebezpečí
Velmi toxický T +Korozívní CNebezpečný pro životní prostředí (Příroda) N
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Bromid galium (GaBr3 ) je chemická sloučenina a jeden ze čtyř galium trihalogenidy.

Úvod

Gallium (III) bromid je při teplotě místnosti a atmosférickém tlaku bílý krystalický prášek, který příznivě a exotermicky reaguje s vodou.[1] Pevný tribromid galia je stabilní při pokojové teplotě a lze jej nalézt především v dimerní formě.[2] GaBr3 může tvořit meziprodukt halogenid, Ga2Br7; to však není tak běžné jako u GaCl3. Je členem skupiny halogenidů gália a je podobný GaCl3a GaI3, ale ne GaF3, při jeho přípravě a použití.[2] GaBr3 je mírnější Lewisova kyselina než AlBr3, a má univerzálnější chemii díky srovnávací snadnosti redukce gália, ale je reaktivnější než GaCl3.[3]

GaBr3 je spektroskopicky podobný trihalogenidům hliníku, india a thalia kromě trifluoridů.[4]

Příprava

Jeden způsob přípravy GaBr3 je ohřívat elementární gallium v ​​přítomnosti kapaliny bromu ve vakuu.[5] Po vysoce exotermní reakci se směs nechá odpočinout a poté se podrobí různým čisticím krokům. Tato metoda z přelomu dvacátého století zůstává užitečným způsobem přípravy GaBr3. Historicky se Gallium získávalo elektrolýzou jeho hydroxidu v roztoku KOH, dnes se však získává jako vedlejší produkt při výrobě hliníku a zinku.

GaBr3 lze syntetizovat vystavením kovového gália elementárnímu bromu ve vodě, kyslíku, organickém prostředí a prostředí bez mastnoty.[5][6] Výsledkem je plyn, který musí být krystalizován, aby se vytvořil GaBr3 pevná látka zakoupená v laboratořích. Níže je rovnice:

2 Ga + 3 Br2(l) ⟶ 2 GaBr3(G)

Struktura

Rozšířená krystalová struktura GaBr3

GaBr3 monomer má trigonální rovinnou geometrii, ale když tvoří dimer Ga2Br6 geometrie kolem středu Galia se zdeformuje a stane se zhruba čtyřboká. Jako pevná látka GaBr3 tvoří monoklinickou krystalickou strukturu s objemem jednotkové buňky 524,16 Á3. Další specifikace pro tuto jednotkovou buňku jsou následující: a = 8,87 Å, b = 5,64 Å, c = 11,01 Å, a = 90˚, β = 107,81˚, γ = 90˚.[7]

Komplexy

Gallium je nejlehčí kov skupiny 13 s vyplněnou d-skořápkou a má elektronickou konfiguraci ([Ar] 3d10 4 s2 4p1) pod valenčními elektrony, které by se mohly podílet na vazbě d-π s ligandy. Poněkud vysoký oxidační stav Ga v Ga (III) Br3, nízká elektronegativita a vysoká polarizovatelnost umožňují GaBr3 chovat se jako "měkká kyselina" ve smyslu Teorie tvrdých měkkých kyselin (HSAB). Lewisova kyselost všech trihalogenidů gália, GaBr3 zahrnuto, bylo rozsáhle studováno termodynamicky a základnost GaBr3 byla založena s řadou dárců.[2]

GaBr3 je schopen přijmout další Br− iont nebo nerovnoměrně štěpí svůj dimer za vzniku [GaBr4]−, čtyřboký ion, ze kterého lze získat krystalické soli.[2][8] Tento iontový komplex je dále schopen vázat se na. Br− iont lze stejně snadno nahradit neutrálním ligandem. Typicky tyto neutrální ligandy, s formou GaBr3 L a někdy GaBr3L2, vytvoří čtyřboká bipyramidová geometrická struktura s Br v rovníkové poloze kvůli jejich velkému efektivnímu jadernému náboji.[2] Navíc GaBr3 může být použit jako katalyzátor v určitých oxidačních adičních reakcích.

Použití

GaBr3 se používá jako katalyzátor v organické syntéze, s podobným mechanismem jako GaCl3. Kvůli své větší reaktivitě je však někdy znevýhodněn kvůli větší univerzálnosti GaCl3.[2] GaBr3 stejně jako další trihalogenidy gália a kovové halogenidy skupiny 13 mohou být použity jako katalyzátory při oxidační adici organických sloučenin. Bylo ověřeno, že GaBr3 dimer se nerovnoměrně štěpí na [GaBr4]− a [GaBr2]+.[8] Celý mechanismus je nejistý částečně proto, že mezilehlé stavy nejsou vždy dostatečně stabilní pro studium, a částečně proto, že GaBr3 je studován méně často než GaCl3. Ga (III) je sama o sobě užitečnou Lewisovou kyselinou pro organické reakce, protože díky svému úplnému d-elektronovému obalu je schopna přijímat různý počet ligandů, ale snadno se vzdá ligandů, pokud se ukáže příznivé podmínky.

Viz také

Reference

  1. ^ „Bromid galia (III)“. Katalog Sigma Aldrich. Společnost Sigma Aldrich.
  2. ^ A b C d E F King, Bruce R. (1994). Encyclopedia of Anorganic Chemistry. New York: Wiley. str. 1265–1267. ISBN  978-0-471-93620-6.
  3. ^ Kiyokawa, Kensuke; Yasuda, Makoto; Baba, Akio (02.04.2010). „Cyklopropylmethylace benzylchloridů a chloridů allylu cyklopropylmethylstannanem katalyzovaným galliem nebo halogenidem india“. Organické dopisy. 12 (7): 1520–1523. doi:10.1021 / ol100240b. ISSN  1523-7060. PMID  20218636.
  4. ^ Downs, A.J. (199). Chemie hliníku, gália, india a thalia. Springer Science & Business Media. str. 133.
  5. ^ A b Johnson, W. C .; Parsons, J. B. (01.01.1929). „Příprava bromidu galia a trijodidu galia“. The Journal of Physical Chemistry. 34 (6): 1210–1214. doi:10.1021 / j150312a007. ISSN  0092-7325.
  6. ^ Downs, A.J. (199). Chemie hliníku, gália, india a thalia. Springer Science & Business Media. str. 133.
  7. ^ Troyanov, S.I .; Krahl, T .; Kemnitz, E. (2004). „Krystalové struktury GaX3 (X = Cl, Br, I) a AlI3". Zeitschrift für Kristallographie. 219 (2): 88–92. doi:10.1524 / zkri.219.2.88.26320. S2CID  101603507.
  8. ^ A b El-Hellani, Ahmad; Monot, Julien; Guillot, Régis; Bour, Christophe; Gandon, Vincent (01.01.2013). „Molekulární versus iontové struktury v aduktech GaX3 s monodentátními ligandy na bázi uhlíku“. Anorganická chemie. 52 (1): 506–514. doi:10,1021 / ic302440g. ISSN  0020-1669. PMID  23256783.