Дигаллан

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	Ga₂H₆
Рац. формула	H₆Ga₂
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	12140-58-8
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Дигалла́н, или гидри́д га́ллия(III) (систематическое название — дигаллан(6)), — неорганическое бинарное химическое соединение галлия и водорода. Химическая брутто-формула — Ga₂H₆. Является димером галлана GaH₃. Включает в структуру мостиковые атомы водорода, в связи с чем его формулу можно записать как GaH₂(H)₂GaH₂ или [{H₂Ga(μ-H)}₂].

История

Подготовка к возможному синтезу дигаллана, объявленная в 1989 году, была воспринята как «состязание в силе» (фр. tour de force)^[1]^[2]. О синтезе дигаллана заявляли ещё в 1941 году Виберг и Йохансен^[3], однако открытие не было подтверждено более поздними работами^[4].

Свойства и получение

Синтез чистого дигаллана был выполнен в два этапа. Вначале был синтезирован димерный монохлоргаллан (H₂GaCl)₂ с помощью гидрогенизации трихлорида галлия (GaCl₃) триметилсиланом (Me₃Si H). Димерный монохлоргаллан содержит мостиковые атомы хлора, его формула может быть записана как (H₂Ga(μ-Cl))₂. После этого выполнено дальнейшее восстановление монохлоргаллана тетрагидрогаллатом лития Li[GaH₄] (без растворителей, при −23 °C). Дигаллан получается с малым выходом:

Ga₂Cl₆ + 4Me₃SiH → (H₂GaCl)₂ + 4Me₃SiCl

½(H₂GaCl)₂ + Li[GaH₄] → Ga₂H₆ + 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^[2]. 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^[2].

В твёрдом состоянии дигаллан, по-видимому, принимает полимерную или олигомерную структуру. Колебательный спектр соответствует тетрамеру, то есть (GaH₃)₄^[2]. 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 NH₃ (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 CO₂. Он действует как катализатор преобразования CO₂ 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:10.1021/ja00187a090.
↑ ¹ ² ³ ⁴ 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 Ga₂H₆ As Determined by Electron Diffraction (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1991. — Vol. 113, iss. 14. — P. 5149–5162. — doi:10.1021/ja00014a003.
↑ Wiberg E., Johannsen T. Über einen flüchtigen Galliumwasserstoff der Formel Ga₂H₆ und sein Tetramethylderivat (нем.) // Naturwissenschaften. — 1941. — Bd. 29, H. 21. — S. 320. — doi:10.1007/BF01479551. — Bibcode: 1941NW.....29..320W.
↑ 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:10.1021/ic50008a053.