Il bromuro di gallio(III) (GaBr3) è un composto chimico e uno dei quattro trialogenuri di gallio.
Introduzione A temperatura ambiente e pressione atmosferica, il bromuro di gallio(III) è una polvere cristallina bianca che reagisce con facilità ed esotermicamente con l'acqua. Il tribromuro di gallio solido è stabile a temperatura ambiente e si trova principalmente nella sua forma dimerica. GaBr3 può formare un alogenuro dimerico, Ga2Br7; tuttavia, questo non avviene così facilmente come con GaCl3. Il tribromuro di gallio (III) è un membro del gruppo dei trialogenuri di gallio e possiede proprietà simili a GaCl3, e GaI3 (ma non GaF3) nella sua preparazione e nei suoi usi. GaBr3 è un acido di Lewis più debole di AlBr 3 e ha una chimica più versatile grazie alla maggiore facilità di riduzione del gallio rispetto all'alluminio, ma è più reattivo di GaCl3.
Il GaBr3 è spettroscopicamente simile ai trialogenuri di alluminio, indio e tallio, esclusi i trifluoruri.
Preparazione Un metodo per preparare GaBr3 consiste nel riscaldare il gallio elementare in presenza di bromo liquido sotto vuoto. Dopo la reazione altamente esotermica, la miscela viene lasciata riposare e quindi sottoposta a varie fasi di purificazione. Questo metodo, risalente all'inizio del XX secolo, rimane un modo utile per preparare GaBr3 . Storicamente, il gallio elementare veniva ottenuto mediante elettrolisi del suo idrossido in soluzione di idrossido di potassio . Oggi, viene ottenuto come sottoprodotto della produzione di alluminio e zinco.
Il GaBr3 può essere sintetizzato esponendo il gallio al bromo in assenza di acqua, ossigeno e grasso. Il risultato è un gas che deve essere cristallizzato per formare il bromuro acquistato dai laboratori. Di seguito è riportata l'equazione:
2 Ga(s) + 3 Br2(l) → 2GaBr3(g)
Struttura
Il monomero GaBr3 ha una geometria planare trigonale, ma quando forma il dimero Ga2Br6, la geometria del centro metallico si distorce fino a diventare pseudo tetraedrica. Allo stato solido, GaBr3 forma una struttura cristallina monoclina con un volume della cella unitaria di ų. Ulteriori specifiche per questa cella unitaria sono le seguenti: a = Å, b = Å, c = Å, α = 90˚, β = ˚, γ = 90˚.
Composti di complessazione IIl gallio è il metallo del gruppo 13 più leggero con un sottolivello d completamente riempito, e presenta una configurazione elettronica ([Ar] 3d10 4s2 4p1) al di sotto degli elettroni di valenza che potrebbero prendere parte a legami d-π con i leganti. Lo stato di ossidazione piuttosto elevato del Ga in Ga(III) Br3, la bassa elettronegatività e l'elevata polarizzabilità consentono a GaBr3 di comportarsi come un "acido soft" secondo la teoria HSAB. L'acidità di Lewis di tutti i trialogenuri di gallio, incluso GaBr3, è stata ampiamente studiata termodinamicamente e la basicità di GaBr3 è stata stabilita con un certo numero di donatori.
Il GaBr3 è in grado di accettare un ulteriore ione Br⁻ o di scindere asimmetricamente il suo dimero per formare [GaBr4]⁻, uno ione tetraedrico di cui si possono ottenere sali cristallini. Lo ione Br⁻ può essere sostituito facilmente con un ligando neutro. Tipicamente questi ligandi neutri, con forma GaBr3L e talvolta GaBr3L2, formano una struttura geometrica bipiramidale tetraedrica con il Br in posizione equatoriale a causa della loro grande carica nucleare efficace. Inoltre, il GaBr3 può essere utilizzato come catalizzatore in alcune reazioni di addizione ossidativa .
Usi Il GaBr3 è utilizzato come catalizzatore nella sintesi organica, con un meccanismo simile a quello del GaCl3. Tuttavia, a causa della sua maggiore reattività, a volte è sfavorito dalla maggiore versatilità del GaCl3. Il GaBr3, così come altri trialogenuri di gallio e trialogenuri di metalli del gruppo 13, può essere utilizzato come catalizzatore nell'addizione ossidativa di composti organici. È stato verificato che il dimero di GaBr3 si scinde in modo non simmetrico in [GaBr4]⁻ e [GaBr2]⁺. L'intero meccanismo è incerto in parte perché gli intermedi non sono sempre abbastanza stabili per essere studiati e in parte perché il GaBr3 è studiato meno frequentemente del GaCl3. Il Ga(III) è un utile acido di Lewis per le reazioni organiche perché il suo sottolivello elettronico d completo gli consente di legarsi con un numero variabile di ligandi, ma anche di cederli facilmente in condizioni favorevoli.
Note
Voci correlate GaCl3 Catalisi
Categoria:Composti del gallio Categoria:Bromuri