§4.Обзор прочих галогенидов галлия.
GaF3 — Фторид галлия - белое негигроскопичное вещество, образующее игольчатые кристаллы. Существуют две кристаллические модификации – устойчивая гексагональная и метастабильная тетрагональная. Он малорастворим в воде и в разбавленных минеральных кислотах, но легко растворяется в щелочах. При нагревании на воздухе разлагается. В инертной атмосфере возгоняется начиная с температуры 800 °C.
Существуют два основных метода получения фторида галлия - нагревание оксида галлия в атмосфере фтора, либо разложение гексафторгаллата аммония в инертной атмосфере. Из растворов получаемых действием плавиковой кислоты на галлий,его оксид или гидроксид, фторид галлия выделяется в виде гидрата GaF3·3H2O.
Фторид галлия интересен тем, что может образовывать комплексные соли с фторидами различных металлов.
GaBr3 — бесцветные гигроскопичные кристаллы. Тпл = 122 °C, Ткип = 279 °C плотность — 3,69 г/см³. Основные его свойства очень похожи на свойства GaCl3. Растворяется в воде. В водных растворах гидролизуется, дымит на воздухе. Малорастворим в NH3, при этом образуются комплексы с аммиаком. Получают прямым синтезом из элементов.
GaI3 — гигроскопичные светло-жёлтые либо белые иглы (по-видимому, окраска зависит от степени чистоты вещества). Тпл = 212 °C, Ткип = 346 °C, плотность — 4,15 г/см³. Гидролизуется тёплой водой. Получают прямым синтезом из элементов.
§5.Синтез трихлорида галлия.
На базе лаборатории высокотемпературной химии кафедры общей и неорганической химии мною под руководством И.Казакова был провёден синтез трихлорида галлия.
Методика синтеза была взята из книги Брауэра – получение прямым взаимодействием галлия с хлором.
I. Подготовка.
Для синтеза соединения была спаяна стеклянная система (Рис.7).
Рис.7. Система для синтеза вещества (в разрезе).
Спайка системы производилась из трубок (молибденовое стекло) на кислородно-ацетиленовых горелках.
В систему предварительно была помещена навеска 1,506 г галлия чистоты 99,999%. Хлор для реакции получался в колбе Вюрца с капельной воронкой взаимодействием соляной кислоты с перманганатом калия:
2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑+ 8H2O
Система была укреплена в штативе, к одному её концу был присоединён шланг от аппарата для получения хлора, к другому – шланг к склянке с серной кислотой. Перед синтезом вся система предварительно хорошо прогревается.
II. Синтез.
Согласно выбранной методике, помещённый в нашу систему галлий сжигается в токе хлора.
После подготовки системы к синтезу кран капельной воронки был открыт, в систему начал поступать хлор. После того, как хлор вытеснил из системы воздух, началось прогревание трубки с металлом. При этом металл плавится и начинает реагировать с галогеном. На поверхности металла появляется налёт хлорида, который затем постепенно возгонятется и оседает в конце трубки в виде жёлтой жидкости. В конце опыта галлий загорелся в хлоре белым пламенем с фиолетовым подсвечением. Когда с хлором прореагировал весь металл, нагревание прекратили. На месте нахождения металла остался белый налёт нелетучих низших хлоридов. Образовавшийся хлорид галлия кристаллизовался в виде жёлтых игольчатых кристаллов, и затем был перегнан в два клапана, которые были отпаяны от системы. Желтый цвет, вероятно, объясняется избытком хлора, часть которого поглотилась хлоридом.