Gallium(III)-chlorid

Kristallstruktur
_ Ga3+ 0 _ Cl−
Kristallsystem	monoklin
Raumgruppe	C2/m (Nr. 12)Vorlage:Raumgruppe/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
CAS-Nummer 13450-90-3 EG-Nummer 236-610-0 ECHA-InfoCard 100.033.268 PubChem 26010 Wikidata Q31153
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] löslich in trockenem Toluol[3], Benzol und Diethylether[4]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 314 P: 280​‐​305+351+338​‐​310[1]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−525 kJ·mol−1 [5]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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.

Gewinnung und Darstellung

Gallium(III)-chlorid lässt sich direkt aus den Elementen Gallium und Chlor^[6]:

${\displaystyle {\ce {2Ga + 3Cl2 -> 2GaCl3}}}$

durch Umsetzung von elementarem Gallium im HCl-Strom^[7]:

${\displaystyle {\ce {2 Ga + 6 HCl -> 2 GaCl3 + 3 H2}}}$

oder durch Einwirkung von Thionylchlorid auf Gallium(III)-oxid bei etwa 200 °C gewinnen^[8]:

${\displaystyle {\ce {Ga2O3 + 3 SOCl2 -> 2 GaCl3 + 3 SO2}}}$

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)Vorlage:Raumgruppe/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.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c} Datenblatt Gallium(III) chloride bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 2. April 2011 (PDF).
2. ↑ ^{a b c d} Datenblatt Gallium(III)-chlorid bei Alfa Aesar, abgerufen am 13. Mai 2009 (PDF) (JavaScript erforderlich).
3. ↑ Cheng-Tzu Yang, Michael H. Huang: Formation of Arrays of Gallium Nitride Nanorods within Mesoporous Silica SBA-15. In: The Journal of Physical Chemistry B. Band 109, Nr. 38, 2005, S. 17842–17847, doi:10.1021/jp052228k. 
4. ↑ O. T. Beachley, Melvyn Rowen. Churchill, John C. Pazik, Joseph W. Ziller: Synthesis and characterization of mesitylgallium chloride compounds including the crystal and molecular structure of dichloromesitylgallium(III), an inorganic polymer. In: Organometallics. Band 6, Nr. 10, 1987, S. 2088–2093, doi:10.1021/om00153a010. 
5. ↑ A. F. Holleman, N. Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. 1. Band: Grundlagen und Hauptgruppenelemente. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S. 1393 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
6. ↑ ^{a b c} A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1190–1192.
7. ↑ ^{a b c} W. C. Johnson and Caleb A. Haskew: Gallium trichloride. In: Harold Simmons Booth (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 1. McGraw-Hill, Inc., 1939, S. 26–27 (englisch). 
8. ↑ Georg Brauer: Gallium(III)-chlorid. In: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1954, S. 635 f. 
9. ↑ S.I. Troyanov, T. Krahl, E. Kemnitz: Crystal structures of GaX₃ (X=Cl, Br, I) and AlI₃. In: Zeitschrift für Kristallographie. Band 219, Nr. 2, 2004, S. 88–92, doi:10.1524/zkri.219.2.88.26320. 
10. ↑ ^{a b} Eintrag zu Gallium-Verbindungen. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 13. Juni 2014.