§2.Обзор важнейших соединений
Гидрид Ga2H6 — летучая жидкость, Тпл = −21,4 °C, Ткип = 139 °C. В эфирной суспензии с гидридом лития или таллия образует соединения LiGaH4 и TlGaH4. Образуется в результате обработки тетраметилдигаллана триэтиламином. Имеются «банановые» электрон-дефицитные связи, как и в диборане.
Оксид Ga2O3 — белый или жёлтый тугоплавкий порошок. Существует в виде двух модификаций. α-Ga2О3 — бесцветные тригональные кристаллы, малорастворимые в воде, но растворимые в кислотах. β-Ga2О3 — бесцветные моноклинные кристаллы, малорастворимые в воде, кислотах и щёлочах. Получают нагреванием металлического галлия на воздухе при 260 °C или в атмосфере кислорода, или прокаливанием нитрата или сульфата галлия. Проявляет амфотерные свойства, хотя основные свойства, по сравнению с алюминием, усилены.
Гидроксид Ga(OH)3 — выпадает в виде желеобразного осадка при обработке растворов солей трёхвалентного галлия гидроксидами и карбонатами щелочных металлов (pH 9,7). Растворяется в концентрированном аммиаке и концентрированном растворе карбоната аммония, при кипячении осаждается. При нагревании гидроксид галлия претерпевает ряд префращений:
Ga(OH)3 → GaOOH → Ga2O3·H2O → Ga2O3.
Можно получить гидролизом солей трёхвалентного галлия.
Сульфат Ga2(SO4)3·18H2O — бесцветное, хорошо растворимое в воде вещество. Получается при взаимодействии галлия, его оксида и гидроксида с серной кислотой. По некоторым химическим свойствам напоминает сульфат алюминия, сульфатами щелочных металлов и аммония легко образует квасцы, например, KGa(SO4)2·12Н2О.
Нитрат Ga(NO3)3·8H2O — бесцветные, растворимые в воде и этаноле кристаллы. При нагревании разлагается с образованием оксида галлия (III). Получается действием азотной кислоты на гидроксид галлия.
Арсенид GaAs — тёмно-серые кубические кристаллы,нерастворимые в воде. Замечателен своими полупроводниковыми свойствами, что делает его одним из перспективных материалов в радиоэлектронике и нанотехнологии (Рис.3). Получается прямым синтезом из элементов.
Рис.3.Арсенид галлия высокой чистоты.
Нитрид GaN — белый или желтоватый порошок, отличающийся большой химической стойкостью. Ни вода, ни концентрированные минеральные кислоты нa него не действуют, очень слабо действуют разбавленные кислоты. Из паров нитрида (испаряется он преимущественно и виде димерных молекул) удается вырастить мелкие монокристаллы в виде прозрачных игл. Получается нагреванием до 1200 °С металлического галлия в токе аммиака. Является важным полупроводником.
Рис.4.Сверхчистый нитрид галлия: слева обычные кристаллы, справа крупный монокристалл.
Фосфид GaP — оранжево-желтые или зеленовато-желтые кристаллы. Устойчив на воздухе, плохо растворяется в концентрированных и разбавленных серной и соляной кислотах, но легко растворяется при нагревании в азотной кислоте. С растворами щелочей при нагревании он реагирует с выделением фосфина. Используется в люменисцентных приборах.
Галлаты различных металлов, имеющие разнообразный состав и свойства. Известно три наиболее распространённых типа этих соединений: галлаты I группы (МеGaО2 или Ме5GaО4), галлаты II группы (МеGa2О4, Ме2Ga2О5 и Ме3Ga2О6) и различные галлаты редкоземельных металлов LnnGamОk, которые могут кристаллизоваться в искажённой решётке перовскита или граната. [1] Галлаты находят широкое применение в различных отраслях науки и техники. Они применяются в производстве полупроводников, в качестве оптического материала для люминесцентного покрытия, электронных изоляторов и т. д.