氧化镓

氧化镓是镓最稳定的氧化物，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。

氧化镓
别名 氧化镓(III)
三氧化二镓
识别
CAS号 12024-21-4  checkY
PubChem 5139834
ChemSpider 4313617
SMILES
 
  • O=[Ga]O[Ga]=O
InChI
 
  • 1/2Ga.3O/rGa2O3/c3-1-5-2-4
InChIKey QZQVBEXLDFYHSR-OGCFUIRMAC
RTECS LW9650000
性质
化学式 Ga2O3
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（水） 难溶
溶解性 可溶于酸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 氧化亞鎵
氢氧化镓
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

制备

氧化镓可以通过在空气中加热金属镓或在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]

  • β-Ga2O3可以通过在1000℃加热硝酸镓、乙酸镓、草酸镓或其它有机衍生物得到。通过气相沉积法在980℃也能制得β-Ga2O3。[2]
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

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
  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
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