三氯化镓和三氯化铊的稳定性比较

1. 三氯化镓和三氯化铊的稳定性比较

发布时间：2021-06-12作者：中国标准物质网
1.镓、铟、铊单质

铝、、铟、铊的金属性依次增强。镓、铟呈银白色，呈银灰色。家的熔点和沸点分别为29.76℃和2204℃，在单质中家的液态温度区间最大。

家同铝一样，是两性金属，而铟、铊为碱性金属。镓、铟、铊既可以和非氧化性的酸发生反应，也可以和氧化性的酸反应。不同的是，镓、铟与酸反应生成+3氧化态的盐，而铊与酸反应生成+1氧化态的盐。镓能够和碱发生反应，而铟和铊不与碱发生反应。







2.镓、铟、铊的化合物

+3价镓、铟、铊的氧化物的稳定性依次降低。例如，Tl2O3不是很稳定，受热易分解。

Tl2O3=Tl2O+O2

镓、铟、铊的氢氧化物的稳定性也依次降低，+3价铊的氢氧化物Tl(OH)3甚至不存在。但+1价轮的氢氧化物TIOH很稳定。

Ga2O3和Ga(OH)3均为两性化合物。反常的是Ga(OH)3的酸性强于Al(OH)3。这主要表现在Ga(OH)3能够溶于氨水，但Al(OH)3却不能。



In2O3、In(OH)3、Tl2O3、TIOH均显碱性。其中TIOH是强碱，类似于KOH。

Tl3+具有较强的氧化性(Tl3+/TI+标准电极电势为1.25V)，能够与许多典型的还原剂(如Fe2+、S2-、I-、SO32-等)发生反应，自身被还原成稳定的Tl+盐。



+3价铊的卤化物中，TICI3受热易分解，而TIBr3和TlI3常温下不存在。

TICI3=TICI+Cl2

TI3+有较强的氧化性，这一特性是由铊的价电子组态决定的。铊的价电子组态为6s26p1，由于6s2电子具有较强钻穿效应，不容易失去，因而TI+较稳定。这种6s2电子不容易失去的性质称为“惰性电子对效应”。Tl3+的强氧化性也是“惰性电子对效应”所致。同周期的铅和铋同样具有惰性电子对效应。

 

 

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

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2. 三氯化镓和三氯化铊的稳定性

Trichloride

【分子式】Cl3Ga

【分子量】177.22

【CA登录号】[13450-90-3]

【缩写和别名】Gallium Chloride,氯化镓

【结构式】GaCl3

【物理性质】白色针状结晶，mp 77.9℃, bp201.3℃, d 2.470.798 g/cm3。极易溶于水，溶于大多数有机溶剂，例如：己烷、乙醚、苯、四氯化碳、二硫化碳等。熔融态时不导电，气态时呈二聚体分子Ga2Cl6。

【制备和商品】该试剂在国内外化学试剂公司有销售。也可由金属镓与干燥的HCI气体在200℃反应，收集升华产物即得GaCl3。

【注意事项】该试剂在空气中易吸潮。不稳定，遇水分解，因此，可以制成三氯化镓的甲基环己烷溶液保存使用。

三氯化镓在有机合成中主要是作为路易斯酸和有机镓试剂的前体。尽管三氯化镓的酸性比三氯化铝弱，但它易溶于有机溶剂。因此，它被广泛地应用于催化Friedel-Crafts烷基化和酞基化反应中。它还被应用于芳基的亲电取代反应中，例如：对二甲苯与乙炔基三甲基硅烷反应得到亲电取代产物(式1)。



如反应式2所示：在三氯化镓的存在下，联二炔三甲基硅烷与对二甲苯作用可以得到更复杂的亲电取代衍生物。



三氯化镓与炔烃和羰基化合物还可以进行螯合配位，将醛还原为相应的醇(式3)，该反应具有很高的定位控制效应。



三氯化镓作为路易斯酸也可以催化酮炔类衍生物生成复杂的多环化合物(式4)。该反应条件温和，操作简单，是合成多环化合物的有效方法。



三氯化镓与其它手性配体可形成稳定的配合物。这些配合物是一类很好的手性催化剂，可以诱导不对称加成反应生成手性化合物。在该催化剂的催化下，环己烯酮与马来酸二苄酯进行作用，高选择性地得到取代环己酮衍生物(式5和式6)。



像卡宾一样，三氯化镓在适当的条件下还可以有效地催化异氰化合物插入到碳-硫键之间，生成硫代酰胺衍生物(式7)。同理，三氯化镓也可以有效地催化异氰化合物插入到碳-氧键之间(式5)。



三氯化镓另一个独特反应是炔烃的碳金属化反应，生成含有碳一镓键的金属有机化合物。利用该中间体进一步反应，可以得到各种官能化的烯炔和烯烃衍生物。三甲基硅取代的炔烃与三氯化镓反应，高收率地得到烯炔衍生物(式9)。



在三氯化镓的存在下，羰基和硅醚取代的烯烃与三甲基硅取代的炔烃反应，经过碳-镓键的金属有机化合物生成乙烯基取代的丙二羰基化合物(式10)。



文章来源：《现代有机合成试剂》

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3. 为什么镓铟铊氢氧化物稳定性降低

按顺序金属原子核对核外电子的束缚能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱，其氢氧化物中金属离子越来越容易还原，所以越来越不稳定，反过来，其金属性越强，其对应氢氧化物的热稳定性越强。氢氧化物是指金属阳离子或铵根离子与氢氧原子团（—OH）形成的无机化合物，也叫作碱，是金属元素（包括铵）的氢氧化物。可用通式M（OH）n表示。对于非金属氢氧化物，一般不称其为氢氧化物，但一水合氨（又称氢氧化铵（NH_·H_O）例外，它的水溶液呈弱碱性。氢氧化物具有碱的特性。能与酸生成盐和水。可溶性氢氧化物与可溶的盐进行复分解反应。难溶于水或微溶于水的氢氧化物受热分解为相应的氧化物和水。一般碱金属氢氧化物强热或灼热分解。活性较弱的金属氢氧化物微微加热即分解，如氢氧化铁。氢氧化物普遍呈碱性，但碱性的强弱不同，这取决于与氢氧根结合的金属阳离子对应元素的电负性，电负性越小，则其氢氧化物越容易在溶液中释放出氢氧根，碱性越强。反之，电负性越大，则其氢氧化物越容易在溶液中越释放不出氢氧根，碱性越弱。