Оксид галлия(III)

Оксид галлия — амфотерный оксид, бинарное неорганическое соединение металла галлия и кислорода с формулой Ga₂O₃, белые кристаллы, полупроводник.

Оксид галлия​(III)​
Общие
Систематическое наименование	Оксид галлия
Хим. формула	Ga2O3
Физические свойства
Состояние	белые кристаллы
Молярная масса	187,44 г/моль
Плотность	α-6,48; β-5,88 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	1725; 1740 °C
Мол. теплоёмк.	92,18 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-1090 кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS	12024-21-4
PubChem	5139834
Рег. номер EINECS	234-691-7
SMILES	O=[Ga]O[Ga]=O
InChI	InChI=1S/2Ga.3O QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N
RTECS	LW9650000
ChemSpider	4313617
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Получение

• Непосредственно из элементов:

${\displaystyle {\mathsf {4Ga+3O_{2}\ {\xrightarrow {260^{o}C}}\ 2Ga_{2}O_{3}}}}$

• Термическое разложение гидроксида галлия:

${\displaystyle {\mathsf {2Ga(OH)_{3}\ {\xrightarrow {550^{o}C}}\ Ga_{2}O_{3}+3H_{2}O}}}$

• нитрата галлия:

${\displaystyle {\mathsf {4Ga(NO_{3})_{3}\ {\xrightarrow {150^{o}C}}\ 2Ga_{2}O_{3}+12NO_{2}+3O_{2}}}}$

• сульфата галлия:

${\displaystyle {\mathsf {2Ga_{2}(SO_{4})_{3}\ {\xrightarrow {550^{o}C}}\ 2Ga_{2}O_{3}+6SO_{2}+3O_{2}}}}$

• Окисление сульфида галлия:

${\displaystyle {\mathsf {2Ga_{2}S_{3}+9O_{2}\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ 2Ga_{2}O_{3}+6SO_{2}}}}$

Физические свойства

Оксид галлия — белый или жёлтый порошок, существует в двух модификациях:

• α-Ga₂O₃ образует кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа R 3c, параметры ячейки a = 0,4972 нм, c = 1,3402 нм, Z = 6.
• β-Ga₂O₃ — кристаллы моноклинной сингонии, пространственная группа C 2/m, параметры ячейки a = 12,214 А, b = 3,0371 А, c = 5,7981 А, β = 103,83, Z = 4.

β-форма является наиболее стабильной.

Химические свойства

• Реагирует с концентрированными кислотами:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+6HCl\ {\xrightarrow {}}\ 2GaCl_{3}+3H_{2}O}}}$

• и щелочами:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+2NaOH+3H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ 2Na[Ga(OH)_{4}]}}}$

• При сплавлении со щелочами образует метагаллаты:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+2NaOH\ \xrightarrow {150^{o}C} \ 2NaGaO_{2}+H_{2}O}}}$

• Восстанавливается водородом до металла:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+3H_{2}\ {\xrightarrow {700^{o}C}}\ 2Ga+3H_{2}O}}}$

• Реагирует при сплавлении с хлористым аммонием:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+6NH_{4}Cl\ {\xrightarrow {250^{o}C}}\ 2GaCl_{3}+6NH_{3}+3H_{2}O}}}$

• При прокаливании в токе аммиака образует нитрид галлия:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+2NH_{3}\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ 2GaN+3H_{2}O}}}$

• С карбонатом цинка при высоких температурах образует шпинель^[1]:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+ZnCO_{3}\xrightarrow {900-1000^{o}C} \ (ZnGa_{2})O_{4}+CO_{2}}}}$

• При сплавлении с галлием образует окись галлия(I):

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+2Ga\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ 3Ga_{2}O}}}$

Применение

Для получения галлиево-гадолиниевого граната и других соединений галлия.

В полупроводниковой промышленности (приборы силовой электроники).^[2][3]

Примечания

1. Лидин, 2000, с. 89.
2. Из оксида галлия и эпоксидки создан транзистор с напряжением пробоя выше 8 киловольт Архивная копия от 24 августа 2022 на Wayback Machine // 3DNews Daily Digital Digest, 3.06.2020
3. Полупроводники нового поколения позволят поднять запас хода электромобилей на 10 % Архивная копия от 24 августа 2022 на Wayback Machine // 3DNews Daily Digital Digest, 24.08.2022

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.—Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.