Gallium(III)-chlorid
chemische Verbindung
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Gallium(III)-chlorid ist eine chemische Verbindung des Galliums und zählt zu den Chloriden. Die Lewis-Säure liegt als Dimer vor und wird in organischen Reaktionen eingesetzt.
| Kristallstruktur | ||||||||||||||||
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| _ Ga3+ _ Cl− | ||||||||||||||||
| Kristallsystem |
monoklin | |||||||||||||||
| Raumgruppe |
C2/m (Nr. 12) | |||||||||||||||
| Gitterparameter |
a = 11,948 Å, b = 6,855 Å, c = 7,050 Å, β = 125,69° | |||||||||||||||
| Allgemeines | ||||||||||||||||
| Name | Gallium(III)-chlorid | |||||||||||||||
| Andere Namen |
Galliumtrichlorid | |||||||||||||||
| Verhältnisformel | GaCl3 | |||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
weißer Feststoff[1] | |||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||||||||
| Molare Masse | 176,08 g·mol−1 | |||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||||||||
| Dichte |
2,47 g·cm−3[2] | |||||||||||||||
| Schmelzpunkt |
77,9 °C[2] | |||||||||||||||
| Siedepunkt |
201,3 °C[2] | |||||||||||||||
| Löslichkeit |
reagiert heftig mit Wasser[2] | |||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||
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| Thermodynamische Eigenschaften | ||||||||||||||||
| ΔHf0 |
−525 kJ·mol−1 [5] | |||||||||||||||
| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||||||||
Gewinnung und Darstellung
Gallium(III)-chlorid lässt sich direkt aus den Elementen Gallium und Chlor[6]:
![{\displaystyle {2\,\mathrm {Ga} {}+{}3\,\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {GaCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a043b073394407e14ab836232f5fff131ca6492c)
durch Umsetzung von elementarem Gallium im HCl-Strom[7]:
![{\displaystyle {2\,\mathrm {Ga} {}+{}6\,\mathrm {HCl} {}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {GaCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/13a2555f7ea080ff61167845a1af76f02524b8e5)
oder durch Einwirkung von Thionylchlorid auf Gallium(III)-oxid bei etwa 200 °C gewinnen[8]:
![{\displaystyle {\mathrm {Ga} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {SOCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {GaCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/baddb507cdb25e898bcab0d30ee486e121049209)
Eigenschaften
Gallium(III)-chlorid bildet wie andere Halogenide der dritten Hauptgruppe Dimere der Form Ga2Cl6 mit vier endständigen und zwei überkappten Chloratomen. Im Festkörper liegen diese analog zur Aluminium(III)-bromid-Struktur in Form kantenverknüpfter Tetraeder vor (monokline Kristallstruktur, Raumgruppe C2/m (Raumgruppen-Nr. 12), a = 11,948 Å, b = 6,855 Å, c = 7,050 Å, β = 125,69°[9]). Dies steht im Gegensatz zur Struktur des Aluminium(III)-chlorides, das eine Schichtstruktur bildet.[6]
Gallium(III)-chlorid ist stark hygroskopisch[7] und reagiert stark mit Wasser. Beim Eindampfen einer wässrigen Lösung wird Chlorwasserstoff abgegeben. Wie andere Halogenide von Aluminium, Gallium und Indium ist Gallium(III)-chlorid eine starke Lewis-Säure. Mit entsprechenden Lewis-Basen wie Halogenidionen, Ethern, Aminen oder Phosphanen bildet es stabile Lewis-Säure-Base Addukte. Gallium(III)-chlorid reagiert dabei im Vergleich mit Aluminium(III)-chlorid mit weichen Lewis-Basen (etwa Phosphane) besser, während harte Lewis-Basen besser mit Aluminium(III)-chlorid reagieren.[6]
Im Vakuum lässt es sich bereits unterhalb seines Schmelzpunktes sublimieren und somit aufreinigen.[7]
Verwendung
Gallium(III)-chlorid wird im Gegensatz zu vielen anderen Galliumverbindungen in der Technik genutzt, es dient als Lewis-Säure in Friedel-Crafts-Reaktionen.[10]
Im GALLEX-Experiment zum Nachweis von Neutrinos wurde eine Lösung von 100 Tonnen Gallium(III)-chlorid in Salzsäure genutzt.[10]
Gallium-68-Chlorid kann zur Skelettszintigrafie mittels Positronenemissionstomographie eingesetzt werden. Dabei wird zwar wegen der hohen Positronen-Reichweite des Ga-68 nicht die mit F-18 (als Natriumfluorid) erreichbare Ortsauflösung erreicht, dafür benötigt man mit dem Gallium-68-Generator kein Zyklotron.