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ガリウムハロゲン化物には、ガリウムの酸化状態が+3である三ハロゲン化物、酸化状態が +1、+2、+3 であるガリウムを含む中間ハロゲン化物、およびガリウムの酸化状態が +1である不安定な一ハロゲン化物の 3 つのセットがあります。
三ハロゲン化物
4 種類の三ハロゲン化物はすべて知られています。これらにはすべて +3 の酸化状態のガリウムが含まれています。正式名称は、フッ化ガリウム (III)、塩化ガリウム (III)、臭化ガリウム (III)、ヨウ化ガリウム (III) です。
- ガフ3
- GaF 3 は、融解する前に昇華する白色の固体で、融点は 1000 °C を超えると推定されています。6 つの配位ガリウム原子が含まれ、共通の頂点を共有する GaF 6 八面体の 3 次元ネットワークを形成しています。
- GaCl 3、GaBr 3およびGaI 3
- これらはすべて GaF 3よりも融点が低く( GaCl 3 mp 78 °C、 GaBr 3 mp 122 °C、 GaI 3 mp 212 °C)、その構造にはすべて 4 つの配位ガリウム原子と 2 つの架橋ハロゲン原子を含む二量体が含まれていることを反映しています。したがって、このハロゲン化物の分子式はそれぞれ Ga 2 Cl 6、 Ga 2 Br 6、 Ga 2 I 6です。これらはすべてルイス酸で、主に 4 配位付加物を形成します。GaCl 3 は最も一般的に使用される三ハロゲン化物です。
中間ハロゲン化物
中間の塩化物、臭化物、ヨウ化物が存在します。これらには酸化状態 +1、+2、+3 のガリウムが含まれています。
- ガリウム3塩素7
- この化合物には、2つの四面体配位ガリウム原子が頂点を共有する二クロム酸イオンCr 2 O 7 2−に似た構造を持つGa 2 Cl 7 −イオンが含まれています。この化合物は、ガリウム(I)ヘプタクロロジガリウム酸(III)、Ga I Ga III 2 Cl 7と定式化できます。[1]
- GaCl 2、GaBr 2およびGaI 2
- これらは最もよく知られ、最も研究されている中間ハロゲン化物である。これらは酸化状態 +1 および +3 のガリウムを含み、 Ga I Ga III X 4と表される。このジハロゲン化物は水の存在下では不安定で、ガリウム金属およびガリウム(III) 実体に不均化する。これらは芳香族溶媒に可溶で、アレーン錯体が単離され、アレーンはGa +イオンにη 6配位している。いくつかの配位子 L、例えばジオキサンとともに、ガリウム-ガリウム結合を持つ中性錯体 Ga 2 X 2 L 2が生成される。これらの化合物は、ガリウム鎖およびクラスター化合物への経路として使用されている。[2]
- Ga 2 Br 3と Ga 2 I 3
- これらはそれぞれGa I 2 Ga II 2 Br 6および Ga I 2 Ga II 2 I 6と定式化されます。両方のアニオンにはガリウム-ガリウム結合が含まれており、ガリウムの形式酸化状態は +2 です。Ga 2 Br 6 2−アニオンは In 2 Br 3のIn 2 Br 6 2−アニオンのように重なり合っていますが、Ga 2 I 6 2−アニオンは Si 2 Cl 6と等構造で、ねじれ型配座をしています。
一ハロゲン化物
モノハロゲン化物はいずれも室温では安定ではありません。これまでに報告されている、ガリウムとトリハロゲン化物を融合して生成される GaBr と GaI は、それぞれ金属ガリウムと Ga 2 Br 3および Ga 2 I 3の混合物であることが示されています。
- GaClとGaBr
- GaCl と GaBr は、特殊な反応器を使用して HX と溶融ガリウムを反応させることでガスの形で生成されます。これらは、高温ガスを 77 K で急冷することによって分離されます。GaCl は、 0 °C 以上で不均化を起こす赤色の固体であると報告されています。この方法で生成された GaCl と GaBr は、どちらも適切な溶媒で安定化できます。この方法で形成された準安定溶液は、多数のガリウム クラスター化合物の前駆体として使用されています。
- GaNのHVPE製造では、溶融ガリウムにHClガスを通し、その後NH3ガスと反応させることでGaClが生成される。 [ 3]
- ガル
- GaIは反応性の緑色の粉末として生成され、「合成化学者のための万能試薬」として称賛されている。[4]ガリウム金属とトルエン中のヨウ素を超音波で反応させて生成される固体「GaI」前駆体 [要出典] と呼ばれる試薬の化学構造は、最近になって69/71Ga固体NMRを使用して調査され、ガリウム金属原子を含む暫定的な構造が割り当てられている。 [Ga 0 ] 2 [Ga] + [GaI 4 ] − [5]
アニオン性ハロゲン化物錯体
GaCl 4 −、GaBr 4 −、GaI 4 −を含む塩はすべて知られています。ガリウムは、フッ化物イオンと6配位錯体を形成することが知られているだけで、インジウムとは大きく異なります。これは、ガリウムのサイズが小さい（Ga(III) のイオン半径は62 pm、In(III) は80 pm）ことで合理化できます。
ガリウムの酸化状態が +2 である Ga 2 Cl 6 2−アニオンを含む塩が知られています。
一般的な参考文献
- ウェブ要素
- グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
- コットン、F. アルバート;ウィルキンソン、ジェフリー; ムリーリョ、カルロス A.; ボッホマン、マンフレッド (1999)、『Advanced Inorganic Chemistry (第 6 版)』、ニューヨーク: Wiley-Interscience、ISBN 0-471-19957-5
脚注
- ^ Die Kristallstruktur von Ga 3 Cl 7 Frank W.、Hönle W.、Simon A.、Z. Naturforsch。テイル B (1990) 45B 1
- ^ G.Garton; HMPowell (1956). 「二塩化ガリウムの結晶構造」.無機核化学ジャーナル. 4 (2): 84–89. doi :10.1016/0022-1902(57)80088-8.
- ^ TF Kuech; Shulin Gu; Ramchandra Wate; Ling Zhang; Jingxi Sun; JA Dumesic; JM Redwing (2000). 「GaN 成長の化学」. MRS オンライン プロシーディング ライブラリ. 639. Cambridge University Press. doi :10.1557/PROC-639-G1.1.
- ^ ベイカーRJ、ジョーンズC.ダルトン訳2005年4月21日;(8):1341-8
- ^ Widdifield, Cory M.; Jurca, Titel; Richeson, Darrin S.; Bryce, David L. (2012). 「69/71Ga固体NMRと127I NQRをプローブとして使用して「GaI」の組成を解明する」「.多面体. 35 (1): 96–100. doi :10.1016/j.poly.2012.01.003. ISSN 0277-5387.