Interested Article - Дигаллан

Дигалла́н , или гидри́д га́ллия(III) (систематическое название — дигаллан(6)), — неорганическое бинарное химическое соединение галлия и водорода . Химическая брутто-формула — Ga ₂ H ₆ . Является димером галлана GaH ₃ . Включает в структуру мостиковые атомы водорода, в связи с чем его формулу можно записать как GaH ₂ (H) ₂ GaH ₂ или [{H ₂ Ga(μ-H)} ₂ ].

История

Подготовка к возможному синтезу дигаллана, объявленная в 1989 году, была воспринята как «состязание в силе» ( фр. tour de force ) . О синтезе дигаллана заявляли ещё в 1941 году Виберг и Йохансен , однако открытие не было подтверждено более поздними работами .

Свойства и получение

Синтез чистого дигаллана был выполнен в два этапа. Вначале был синтезирован димерный (H ₂ GaCl) ₂ с помощью гидрогенизации трихлорида галлия (GaCl ₃ ) ( Me ₃ Si H ). Димерный монохлоргаллан содержит мостиковые атомы хлора, его формула может быть записана как (H ₂ Ga(μ-Cl)) ₂ . После этого выполнено дальнейшее восстановление монохлоргаллана тетрагидрогаллатом лития Li[GaH ₄ ] (без растворителей , при −23 °C). Дигаллан получается с малым выходом:

Ga ₂ Cl ₆ + 4Me ₃ SiH → (H ₂ GaCl) ₂ + 4 Me ₃ SiCl

½(H ₂ GaCl) ₂ + Li[GaH ₄ ] → Ga ₂ H ₆ + LiCl .

Летучий дигаллан конденсируется при −50 °C в виде белого порошка. При комнатной температуре разлагается:

{\mathsf {Ga_{2}H_{6}\longrightarrow 2Ga+3H_{2}}}

Также образуется в результате обработки тетраметилдигаллана триэтиламином .

В целом, химия дигаллана аналогична химии диборана .

Структура и связи

Электрон-дифракционными измерениями паров дигаллана при температуре 255 K было установлено, что дигаллан по строению близок к диборану , с наличием двух двухэлектронных трёхцентровых связей . В структуре длина терминальной связи Ga—H равна 152 пм , мостиковой связи Ga—H — 171 пм , угол в структуре Ga—H—Ga равен 98°, расстояние Ga—Ga равно 258 пм . ЯМР-спектр протонов раствора дигаллана в толуоле показывает два пика, атрибутируемые терминальным и мостиковым атомам водорода .

В твёрдом состоянии дигаллан, по-видимому, принимает или структуру. Колебательный спектр соответствует тетрамеру , то есть (GaH ₃ ) ₄ . Колебательные данные указывают на присутствие опорных лигандов гидрида.

Применение

Гидрид галлия имеет большое значение в материаловедении как молекулярный предшественник:

Используется в таких техниках, как химическое осаждение из паровой фазы и методологии на основе растворов для синтеза тонких металлических пленок.
Используется для производства различных твердотельных материалов.
Используется в качестве источника галлия и реагирует с NH ₃ (газообразный аммиак) для получения кристаллов GaN на сапфировой подложке, из которых можно получить пленку GaN толщиной до 2,7 мкм, и это оказался недорогим методом выращивания кристаллов GaN с высоким уровнем чистоты.
Гидрид галлия реагирует с переходным металлом соли с образованием соединения гидрида галлия с переходным металлом. Это соединение металлического гидрида галлия разлагается с образованием наночастиц .
Гидрид галлия оказался ключевым элементом в реакции гидрирования CO ₂ . Он действует как катализатор преобразования CO ₂ в метанол .

{\ce {CO2 + H2-> CH3OH + H2O}}

См. также

Диборан

Примечания

Downs A. J., Goode M. J., Pulham C. R. Gallane at last (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1989. — Vol. 111 , iss. 5 . — P. 1936–1937 . — doi : .
↑ Pulham C. R., Downs A. J., Goode M. J., Rankin D. W. H., Roberson H. E. Gallane: Synthesis, Physical and Chemical Properties, and Structure of the Gaseous Molecule Ga ₂ H ₆ As Determined by Electron Diffraction (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1991. — Vol. 113 , iss. 14 . — P. 5149–5162 . — doi : .
Wiberg E., Johannsen T. Über einen flüchtigen Galliumwasserstoff der Formel Ga ₂ H ₆ und sein Tetramethylderivat (нем.) // Naturwissenschaften. — 1941. — Bd. 29 , H. 21 . — S. 320 . — doi : . — Bibcode : .
Shriver D. F., Parry R. W., Greenwood N. N., Storr A., Wallbridge M. G. H. Some Observations Relative to Digallane (англ.) // Inorg. Chem.. — 1963. — Vol. 2 , iss. 4 . — P. 867–868 . — doi : .

[1] Downs A. J., Goode M. J., Pulham C. R. Gallane at last (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1989. — Vol. 111 , iss. 5 . — P. 1936–1937 . — doi : .

[Pulham-2] Pulham C. R., Downs A. J., Goode M. J., Rankin D. W. H., Roberson H. E. Gallane: Synthesis, Physical and Chemical Properties, and Structure of the Gaseous Molecule Ga ₂ H ₆ As Determined by Electron Diffraction (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1991. — Vol. 113 , iss. 14 . — P. 5149–5162 . — doi : .

[3] Wiberg E., Johannsen T. Über einen flüchtigen Galliumwasserstoff der Formel Ga ₂ H ₆ und sein Tetramethylderivat (нем.) // Naturwissenschaften. — 1941. — Bd. 29 , H. 21 . — S. 320 . — doi : . — Bibcode : .

[4] Shriver D. F., Parry R. W., Greenwood N. N., Storr A., Wallbridge M. G. H. Some Observations Relative to Digallane (англ.) // Inorg. Chem.. — 1963. — Vol. 2 , iss. 4 . — P. 867–868 . — doi : .

Дигаллан

Общие
Систематическое наименование	ди-μ-гидридо-тетрагидридогаллий ('"`UNIQ--nowiki-00000000-QINU`"' англ. di-μ-hydrido-tetrahydridodigallium )
Традиционные названия	гексагидрид дигаллия(III) гидрид галлия (III)
Хим. формула	Ga ₂ H ₆
Рац. формула	H ₆ Ga ₂
Физические свойства
Состояние	бесцветная летучая жидкость
Молярная масса	145.494 г/ моль
Термические свойства
Температура
• плавления	−21,4 °C
• кипения	(температура определена экстраполированием) 139 °C
• разложения	139 °C
Химические свойства
Растворимость
• в воде	реагирует
Классификация
Рег. номер CAS
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.