Gallan

Gallan
	Strukturní vzorec
	Model molekuly
Obecné
Systematický název	gallan
Sumární vzorec	GaH3
Vzhled	bezbarvý plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS	13572-93-5
PubChem	23983
ChEBI	30427
SMILES	[GaH3]
InChI	InChI=1S/Ga.3H
Vlastnosti
Molární hmotnost	72,747 g/mol
Rozpustnost ve vodě	hydrolyzuje se
	Není-li uvedeno jinak, jsou použity; jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Gallan je anorganická sloučenina se vzorcem Ga H₃. Jedná se o bezbarvý plyn, citlivý na světlo, který v čisté podobě nelze zakoncentrovat. Využití má pouze v rámci výzkumu.

Plynný gallan byl detekován jako plyn^[1] a také jako pevná látka za teploty 3,5 K reakcí atomárního gallia s molekulárním vodíkem; také v argonové matrici.^[2]

Struktura monomeru

Pomocí infračervené spektroskopie bylo zjištěno, že má monomerní GaH₃ trojúhelníkovitou strukturu.^[3] Délka vazby Ga-H by podle výpočtů měla být mezi 155,7 a 158,7 pm.^[2]

Monomerní GaH₃ se v plynném skupenství dimerizuje na digallan (Ga₂H₆); změna molární entalpie pro reakci Ga₂H₆ → 2 GaH₃ byla experimentálně odhadnuta na 59 ± 16 kJ/mol.^[4]

Chemické vlastnosti

Jelikož nelze snadno získat čistý GaH₃, tak se k reakcím často používá jeho dimer, Ga₂H₆, nebo některý z aduktů GaH₃, jako jsou například sloučeniny typu L·GaH₃, kde L je monodentátní ligand.^[2]

Adukty GaH₃

Adukty lze vytvořit i přímými reakcemi digallanu, který se ale za teplot nad −20 °C rozkládá na gallium a vodík, a tak se častěji používají tetrahydridogalitany, například tetrahydridogallitan lithný (LiGaH₄); lze využít i náhradu ligandu u již vzniklého aduktu.^[2]

Ga₂H₆ + 2 NMe₃ → (NMe₃)₂·GaH₃ (−95 °C)

LiGaH₄ + Me₃NHCl → LiCl + H₂+ Me₃N·GaH₃^[2]

Me₂NH + Me₃N·GaH₃ → Me₂NH·GaH₃ + Me₃N^[5]

Neutrální adukty GaH₃ lze rozdělit podle struktury na několik druhů (L = monodentátní ligand, L-L = bidentátní):^[2]

L.GaH₃ (1:1 komplex s monodentátním ligandem, obsahující čtyřvazné gallium)

L₂·GaH₃ (2:1 komplex s monodentátním ligandem obsahující pětivazné gallium)

H₃Ga·L-L·GaH₃ (1:2 komplex s bidentátním ligandem s dvojicí čtyřvazných atomů gallia)

L'H₃Ga·L-L·GaH₃L' (komplex obsahující monodentátní a bidentátní ligand, s dvojicí pětivazných atomů gallia)

LGaH₂(μ-H)₂GaH₂L (2:2 komplex obsahující vodíkový můstek)

(-L-LGaH₃-)_n (1:1 komplex s bidentátním ligandem vytvářející polymerní strukturu)

Oproti obdobným komplexům alumanu (AlH₃) mívá gallan zpravidla nižší koordinační čísla. U alumanu N-donorové ligandy zpravidla tvoří silnější vazby než fosfinové, tak v komplexech gallanu to bývá naopak.^[2]

Me₃N^.GaH₃ je v plynném i pevném skupenství monomerní, zatímco odpovídající komplex alumanu, Me₃N^.AlH₃ je v pevném stavu dimerní, s můstky tvořenými atomy vodíku.^[6]

V roztocích

Gallan se rozpouští v polárních rozpouštědlech, jako například tetramethylethylendiaminu, z něhož může krystalizovat jako gallan—N,N,N′,N′-tetramethylethan-1,2-diamin.^[7]

Ostatní reakce

Reakcemi se slabšími zásadami vytváří gallan tetrahydroxogallitany (obsahující anion Ga(OH) −
4 a vodík. Silné zásady jej mohou deprotonovat na GaH −
2 .

Redukcí gallanu vzniká kovové gallium. S kyselinami se vytváří gallité soli a vodík. Oxidací gallanu vzniká hydroxid gallitý (Ga(OH)₃). Nesolvatovaný gallan vytváří rovnováhu s digallanem, gallan a digallan jsou tak často považovány za chemicky rovnocenné. Reakce gallanu se, na rozdíl od digallanu, musí provádět v roztocích; nejčastěji používanými rozpouštědly jsou tetrahydrofuran a diethylether.

Reakce s Lewisovými zásadami probíhají podobně jako u diboranu, ale větší atomový poloměr gallia vede k tomu, že se tvoří také 2:1 adukty; například s trimethylaminem vznikají produkty Me₃N·GaH₃ i (Me₃N)₂·GaH₃. Reakcí s fosfanem vzniká 1:1 adukt H₃P·GaH₃.

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Gallane na anglické Wikipedii.

↑ The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium, Anthony John Downs, 1993, ISBN 075140103X, ISBN 978-0751401035
1 2 3 4 5 6 7 Simon Aldridge. The Group 13 Metals Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Chemical Patterns and Peculiarities. [s.l.]: John Wiley & Sons, 2011. Dostupné online. ISBN 978-0-470-68191-6. Kapitola The Chemistry of the Group 13 Metals in the +3 Oxidation State: Simple Inorganic Compounds.
↑ P. Pullumbi; Y. Bouteiller; L. Manceron; C. Mijoule. Aluminium, gallium and indium trihydrides. an IR matrix isolation and ab initio study. Chemical Physics. 1994, s. 25–37. ISSN 0301-0104. doi:10.1016/0301-0104(94)00111-1. Bibcode 1994CP....185...25P.
↑ Anthony J. Downs; Tim M. Greene; Emma Johnsen; Colin R. Pulham; Heather E. Robertson; Derek A. Wann. The digallane molecule, Ga2H6: experimental update giving an improved structure and estimate of the enthalpy change for the reaction Ga2H6(g) → 2GaH3(g). Dalton Transactions. 2010, s. 5637–5642. ISSN 1477-9226. doi:10.1039/c000694g. PMID 20419186.
↑ N. N. Greenwood, New Pathways In Inorganic Chemistry, Ed. E. A. V. Ebsworth, A. G. Maddock, and A. G. Sharpe. Cambridge University Press, 1968
↑ T. Paul Brain, Helen E. Brown, Anthony J. Downs, Tim M. Greene, Emma Johnsen, Simon Parsons, David W. H. Rankin, Bruce A. Smart, Christina Y. Tang. Molecular structure of trimethylamine–gallane, Me₃N·GaH₃: ab initio calculations, gas-phase electron diffraction, and single-crystal X-ray diffraction studies. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1998, s. 3685–3692. Dostupné online. doi:10.1039/A806289G.
↑ Jerry L. Atwood; Simon G. Bott; Fiona M. Elms; Cameron Jones; Colin L. Raston. Tertiary amine adducts of gallane: gallane-rich [{GaH3}2(TMEDA)] (TMEDA = N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine) and thermally robust [GaH₃(quinuclidine)]. Inorganic Chemistry. 1991, s. 3792–3793g. doi:10.1021/ic00020a002.

Související články

Digallan

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu gallan na Wikimedia Commons

[1] The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium, Anthony John Downs, 1993, ISBN 075140103X, ISBN 978-0751401035

[Downs2011-2] 1 2 3 4 5 6 7 Simon Aldridge. The Group 13 Metals Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Chemical Patterns and Peculiarities. [s.l.]: John Wiley & Sons, 2011. Dostupné online. ISBN 978-0-470-68191-6. Kapitola The Chemistry of the Group 13 Metals in the +3 Oxidation State: Simple Inorganic Compounds.

[3] P. Pullumbi; Y. Bouteiller; L. Manceron; C. Mijoule. Aluminium, gallium and indium trihydrides. an IR matrix isolation and ab initio study. Chemical Physics. 1994, s. 25–37. ISSN 0301-0104. doi:10.1016/0301-0104(94)00111-1. Bibcode 1994CP....185...25P.

[4] Anthony J. Downs; Tim M. Greene; Emma Johnsen; Colin R. Pulham; Heather E. Robertson; Derek A. Wann. The digallane molecule, Ga2H6: experimental update giving an improved structure and estimate of the enthalpy change for the reaction Ga2H6(g) → 2GaH3(g). Dalton Transactions. 2010, s. 5637–5642. ISSN 1477-9226. doi:10.1039/c000694g. PMID 20419186.

[5] N. N. Greenwood, New Pathways In Inorganic Chemistry, Ed. E. A. V. Ebsworth, A. G. Maddock, and A. G. Sharpe. Cambridge University Press, 1968

[6] T. Paul Brain, Helen E. Brown, Anthony J. Downs, Tim M. Greene, Emma Johnsen, Simon Parsons, David W. H. Rankin, Bruce A. Smart, Christina Y. Tang. Molecular structure of trimethylamine–gallane, Me₃N·GaH₃: ab initio calculations, gas-phase electron diffraction, and single-crystal X-ray diffraction studies. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1998, s. 3685–3692. Dostupné online. doi:10.1039/A806289G.

[7] Jerry L. Atwood; Simon G. Bott; Fiona M. Elms; Cameron Jones; Colin L. Raston. Tertiary amine adducts of gallane: gallane-rich [{GaH3}2(TMEDA)] (TMEDA = N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine) and thermally robust [GaH₃(quinuclidine)]. Inorganic Chemistry. 1991, s. 3792–3793g. doi:10.1021/ic00020a002.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]