Gallane
Le gallane est un composé chimique de formule GaH3. Il s'agit d'un gaz incolore photosensible qui ne peut être concentré sous forme pure. On n'en connaît pas d'application pratique et il fait l'objet de recherches essentiellement académiques. Il a été détecté comme espèce transitoire en phase gazeuse[2], également à basse température (3,5 K) en faisant réagir avec de l'hydrogène H2 des atomes de gallium libérés par ablation laser, ou encore dans une matrice d'argon à partir de digallane Ga2H6[3].
| Gallane | |
| |
| Molécule de gallane | |
| Identification | |
|---|---|
| Nom UICPA | gallane |
| Nom systématique | trihydrurogallium |
| No CAS | |
| PubChem | 23983 |
| ChEBI | 30427 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | H3Ga |
| Masse molaire[1] | 72,747 ± 0,001 g/mol H 4,16 %, Ga 95,84 %, |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
Les analyses par spectroscopie infrarouge indiquent que la molécule GaH3 présente une géométrie plane trigonale[4]. La liaison Ga−H a une longueur calculée dans la fourchette de 155,7 à 158,7 pm[3]. Les monomères GaH3 forment à l'état gazeux des dimères de digallane(6) Ga2H6, et la variation d'enthalpie associée à la dissociation Ga2H6 ⟶ 2 GaH3 a été estimée expérimentalement à 59 ± 16 kJ/mol[5].
Dans la mesure où GaH3 ne peut être produit ni isolé facilement, les réactions qui l'utilisent partent plutôt du digallane(6) Ga2H6 ou d'adduits par exemple de la forme L·GaH3, où L est un ligand monodenté[3]. On peut obtenir de tels adduits à partir du digallane(6) ou, compte tenu du fait que le digallane se décompose au-dessus de −20 °C en gallium métallique et hydrogène H2, à partir d'un sel de tétrahydrurogallate, par exemple le tétrahydrurogallate de lithium LiGaH4, ou encore par déplacement de ligand à partir d'un ligand existant[3] :
- Ga2H6 + 2 NMe3 (NMe3)2·GaH3 ;
- LiGaH4 + Me3NHCl ⟶ LiCl + H2 + Me3N·GaH3[3] ;
- Me2NH + Me3N·GaH3 ⟶ Me2NH·GaH3 + Me3N[6].
Par rapport à l'hydrure d'aluminium AlH3, le gallane tend à adopter avec des ligands semblables une coordinence inférieure. La structure monomérique de l'adduit Me3N·GaH3 a été confirmée aussi bien en phase gazeuse qu'à l'état solide, ce qui diffère de l'adduit analogue d'aluminium Me3N·AlH3, dimérique à l'état solide, avec des atomes d'hydrogène pontants[7].
Notes et références
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (en) Anthony John Downs, The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium, Springer, 1993, (ISBN 978-0751401035)
- (en) Simon Aldridge, « The Chemistry of the Group 13 Metals in the +3 Oxidation State: Simple Inorganic Compounds », DOI 10.1002/9780470976548.ch2, Simon Aldridge et Anthony J. Downs, The Group 13 Metals Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Chemical Patterns and Peculiarities, John Wiley & Sons, 2011. (ISBN 978-0-470-68191-6)
- (en) P. Pullumbi, Y. Bouteiller, L. Manceron et C. Mijoule, « Aluminium, gallium and indium trihydrides. an IR matrix isolation and ab initio study », Chemical Physics, vol. 185, no 1, , p. 25-37 (DOI 10.1016/0301-0104(94)00111-1, Bibcode 1994CP....185...25P, lire en ligne).
- (en) Anthony J. Downs, Tim M. Greene, Emma Johnsen, Colin R. Pulham, Heather E. Robertson et Derek A. Wann, « The digallane molecule, Ga2H6: experimental update giving an improved structure and estimate of the enthalpy change for the reaction Ga2H6 (g) ⟶ 2 GaH3 (g) », Dalton Transactions, vol. 39, no 24, , p. 5637-5642 (PMID 20419186, DOI 10.1039/c000694g, lire en ligne).
- (en) N. N. Greenwood, New Pathways in Inorganic Chemistry, E. A. V. Ebsworth, A. G. Maddock et A. G. Sharpe, Cambridge University Press, 2011. (ISBN 978-0521279130)
- (en) Paul T. Brain, Helen E. Brown, Anthony J. Downs, Tim M. Greene, Emma Johnsen, Simon Parsons, David W. H. Rankin, Bruce A. Smart et Christina Y. Tang, « Molecular structure of trimethylamine–gallane, Me3N·GaH3: ab initio calculations, gas-phase electron diffraction and single-crystal X-ray diffraction studies », Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions, no 21, , p. 3685-3692 (DOI 10.1039/a806289g, lire en ligne).