氧化镓

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氧化镓
别名 氧化镓(III)
三氧化二镓
识别
CAS号 12024-21-4  ✓
PubChem 5139834
ChemSpider 4313617
SMILES
InChI
InChIKey QZQVBEXLDFYHSR-OGCFUIRMAC
RTECS LW9650000
性质
化学式 Ga2O3
摩尔质量 187.444 g·mol⁻¹
外观 白色晶体粉末
密度 6.44 g/cm3(α)
5.88 g/cm3(β)
熔点 1900 °C(2173 K)
溶解性 难溶
溶解性 可溶于和碱金属氢氧化物溶液
危险性
欧盟分类 未列出
相关物质
其他阴离子 硫化镓
硒化镓
碲化镓
其他阳离子 氧化硼
氧化铝
氧化铟
氧化铊
相关化学品 氢氧化镓
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

氧化镓最稳定的氧化物化学式为Ga2O3,是一种白色的晶体粉末,具有两性。它是作为制造半导体器件的一部分。

制备[编辑]

氧化镓可以通过在空气中加热金属或在200~250℃热分解硝酸镓得到。氧化镓有五种形态——α, β, γ, δ和ε,其中β-Ga2O3是最稳定的形态。[1]

2 C + Ga2O3 → Ga2O + 2 CO
Ga2O3 + 3 C → 2 Ga + 3 CO
2 Ga2O + 2 O2 → 2 Ga2O3
4 Ga + 3 O2 → 2 Ga2O3
  • α-Ga2O3可以通过在65 kbar与1100℃加热β-Ga2O3得到。其水合物可以通过在500℃分解沉淀并老化的氢氧化镓得到。
  • γ-Ga2O3通过在400~500℃迅速加热氢氧化镓凝胶得到。多晶体可以通过直接的溶剂热反应制备。[3]
  • δ-Ga2O3由Ga(NO3)3在250˚C热分解得到。
  • ε-Ga2O3可以通过550℃短暂加热δ-Ga2O3 30分钟得到。[1]

化学性质[编辑]

氧化镓可以和碱金属氧化物在高温反应,产生偏镓酸盐,如NaGaO2;和Mg、Zn、Co、Ni、Cu的氧化物加热形成尖晶石型晶体,如MgGa2O4[4] 它溶于碱金属氢氧化物溶液,形成Ga(OH)
4
羟基配离子。

它和氯化氢气体在氩气气氛中反应,生成无水三氯化镓GaCl3[5]

Ga2O3 + 6 HCl → 2 GaCl3 + 3 H2O

和氟气反应,产生无水氟化镓;溶于50%氢氟酸,生成氟化镓的三水合物:[6]

Ga2O3 + 6 HF → 2 GaF3·3H2O

它可以被氢气还原为氧化亚镓(一氧化镓)Ga2O,[7]也可以被单质镓还原:[8]

Ga2O3 + 2 H2 → Ga2O + 2 H2O
Ga2O3 + 4 Ga → 3 Ga2O

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Bailar, J; Emeléus, H; Nyholm, R; Trotman-Dickenson, A. Comprehensive Inorganic Chemistry. 1973, 1, 1091
  2. ^ 郭彦, 吴强, 王喜章. 氧化镓纳米带的合成和发光性质研究. 无机化学学报, 2005. 21(5)
  3. ^ Playford, H. Y; Hannon, A. C; Barney, E. R; Walton, R. I. Chem. Eur. J. 2013, 19, 2803
  4. ^ The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium, Anthony John Downs, 1993, ISBN 075140103X , ISBN 978-0751401035
  5. ^ Inorganic Reactions and Methods, the Formation of Bonds to Halogens (Part 2), J J Zuckerman, Ed: A P Hagen, eBook, 17 September 2009, Wiley-VCH Verlag GmbH, ISBN 9780470145395
  6. ^ 无机化学丛书 第二卷 铍 碱土金属 铝 镓分族. 科学出版社. pp 556. 2.12 氧化物、氢氧化物
  7. ^ Determination of Gallium in a Cerium Surrogate and in Drops from a Copper Collector by ICP as Model Studies for the Removal of Gallium from Plutonium, HF Koch, LA Girard, DM Roundhill - ATOMIC SPECTROSCOPY, 1999, vol 20, 1, 30
  8. ^ ADVANCES IN INORGANIC CHEMISTRY AND RADIOCHEMISTRY, Volume 5, The chemistry of Gallium, N.N. Greenwood, ED H. J. Emeleus, A. G. Sharpe 1963, Elsevier, Academic Press