ハロゲン化ガリウム

ハロゲン化ガリウムには、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。いずれもガリウムの酸化数が+3です。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。

GaF 3
GaF 3は白色の固体で、融点が1000℃を超えると推定され、昇華してから融解します。6つの配位ガリウム原子が、共通の頂点を共有するGaF 6八面体の三次元ネットワークを形成しています。
GaCl 3、GaBr 3、GaI 3
これらはいずれもGaF 3よりも融点が低く（GaCl 3融点78℃、GaBr 3融点122℃、GaI 3融点212℃）、これはいずれも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構造を有していることを反映している。したがって、これら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となる。これらはすべてルイス酸であり、主に4配位付加体を形成する。GaCl 3は最も一般的に用いられる三ハロゲン化物である。

中間ハロゲン化物

中間体として塩化物、臭化物、ヨウ化物があり、これらには酸化数+1、+2、+3のガリウムが含まれています。

ガリウム3塩素7
この化合物は、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 −イオンを含み、 2つの四面体配位ガリウム原子が頂点を共有している。この化合物は、ガリウム(I)ヘプタクロロジガリウム(III)酸（Ga I Ga III 2 Cl 7 ）と表記される。[ 1 ]
Ga3Cl7の単位格子Ga3Cl7の結晶構造の一部Ga3Cl7の単位格子
Ga 3 Cl 7の単位格子結晶構造の一部[Ga 2 Cl 7 ]の構造−
GaCl 2、GaBr 2、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。これらは酸化数+1および+3のガリウムを含み、Ga I Ga III X 4と表記される。これらの二ハロゲン化物は水の存在下では不安定であり、ガリウム金属およびガリウム(III)元素に不均化反応を起こす。これらは芳香族溶媒に可溶であり、アレーン錯体が単離されており、アレーンはGa +イオンにη 6配位している。ジオキサンなどの配位子Lと反応すると、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、ガリウム鎖化合物およびクラスター化合物の合成経路として利用されている。[ 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と表記されます。どちらの陰イオンもガリウム-ガリウム結合を有し、ガリウムの形式酸化数は+2です。Ga 2 Br 6 2-陰イオンはIn 2 Br 3中のIn 2 Br 6 2-陰イオンと同様に重なり合っていますが、Ga 2 I 6 2-陰イオンはSi 2 Cl 6と等構造で、ねじれ型配座をとります。

モノハライド

モノハライドはいずれも室温で安定ではない。これまでに報告されているガリウムとトリハライドの融合によって生成される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た。

GaClとGaBr
GaClとGaBrは、特殊な反応炉を用いてHXと溶融ガリウムを反応させることで気体として生成されています。これらは、高温ガスを77 Kで急冷することで単離されています。GaClは0 °C以上で不均化反応を起こす赤色の固体として報告されています。このようにして生成されたGaClとGaBrは、いずれも適切な溶媒中で安定化させることができます。このようにして形成された準安定溶液は、多くのガリウムクラスター化合物の前駆体として利用されています。
GaNのHVPE製造では、溶融ガリウムにHClガスを通し、NH3ガスと反応させることでGaClが生成される。[ 3 ]
ガル
GaIは反応性の高い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」として高く評価されている。[ 4 ]ガリウム金属とヨウ素をトルエン中で超音波反応させて生成される固体「GaI」前駆体 と呼ばれる試薬の化学構造は 、最近になって69/71Ga固体NMRを用いて調査され、ガリウム金属原子を含む暫定的な構造が[Ga 0 ] 2 [Ga] + [GaI 4 ] −として同定された。[ 5 ]

アニオン性ハロゲン錯体

GaCl 4 −、GaBr 4 −、GaI 4 −を含む塩はいずれも知られています。ガリウムはインジウムとは大きく異なり、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ます。これはガリウムのイオン半径が小さいこと（Ga(III)のイオン半径は62 pm、In(III)のイオン半径は80 pm）によって説明できます。

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

  1. グリーンウッド, ノーマン・N. ; アーンショウ, アラン (1997).元素化学（第2版）.バターワース・ハイネマン. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8。
  2. 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 (6th ed.)』、ニューヨーク: Wiley-Interscience、ISBN 0-471-19957-5

脚注

  1. ^ Die Kristallstruktur von Ga 3 Cl 7 Frank W.、Hönle W.、Simon A.、Z. Naturforsch。テイル B (1990) 45B 1
  2. ^ G.Garton; HMPowell (1956). 「二塩化ガリウムの結晶構造」. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry . 4 (2): 84– 89. doi : 10.1016/0022-1902(57)80088-8 .
  3. ^ 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.ケンブリッジ大学出版局. doi : 10.1557/PROC-639-G1.1 .
  4. ^ Baker RJ、Jones C. Dalton Trans. 2005年4月21日;(8):1341-8
  5. ^ Widdifield, Cory M.; Jurca, Titel; Richeson, Darrin S.; Bryce, David L. (2012). 「69/71Ga固体NMRと127I NQRをプローブとして用いて「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 .
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