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Alluminio e gallio

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Con numero di ossidazione +3, alluminio e gallio presentano caratteristiche simili.

Mentre non si conoscono composti di Al(I) semplici, sono noti composti semplici di Ga(I), in solventi non acquosi e allo stato solido. In tali stati di ossidazione bassi il gallio possiede molte proprietà in comune con l'indío e con il tallio.  
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Proprietà di alcuni alogenuri di alluminio e di gallio 

Alogenuro Struttura N.C. p.f./°C p.e./°C
AlF3  Ionica 6 1291* -
AlCl3     Stratifìcata 6 190* -
AlBr3 Molecolare 4 97 263
AlI3 Molecolare 4 191 360
GaF3 FeF3 6 1000 950*
GaCl3 Molecolare 4 78 210
GaBr3 Molecolare 4 122 278
GaCl2§ Ga[GaCl4] 164 537

*Sublima. §Stati di ossidazione misti

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Alogenuri  

La sintesi più conveniente è:

2Al(s) + 6HCl(g)   ¾100 °C ® 2AlCl3(s) + 3H2(g)

 

E’ possibile preparare gli alogenuri di Ga(I)-Ga(III) provocando il comproporzionamento dell'alogenuro di Ga(III) per riscaldamento con Ga metallico:

2GaX3 + Ga ¾D ® 3GaX2  X =  Cl, Br, I, ma non F

 

Essendo lo ione F- assai piccolo, i fluoruri AlF3 e GaF3 sono solidi duri ionici, con punto di fusione elevato e scarsa solubilità. A dispetto della scarsa reattività nei confronti della maggior parte dei donatori, A1F3 e GaF3 danno origine a sali come Na3AlF6 ed Na3GaF6, che contengono gli ioni complessi [MF6]3-.

Þ Gli alogenuri  più pesanti si sciolgono in una vasta serie di solventi polari e si comportano da eccellenti acidi di Lewis.

Gli alogenuri di alluminio e congeneri più pesanti possono assumere più di una base di Lewis e agire da ipervalenti:

                   AlCl3 + N(CH3)3 ® Cl3AlN(CH3)3

      C13AlN(CH3)3 + N(CH3)3 ® Cl3Al(N(CH3)3)2

 

Ossidi   

La forma stabile di Al2O3, a-allumina, è un materiale durissimo e refrattario.  Nella forma minerale è nota come corindone e, fra le pietre preziose, come zaffiro.  La colorazione azzurra di quest'ultimo si deve ad una transizione di trasferimento di carica dall'impurezza Fe2+ a quella Ti4+.

Þ La struttura dell'allumina a e della gallia, Ga2O3, è costituita da un assetto hcp di ioni O2- , nel quale gli ioni del metallo occupano due terzi delle cavità ottaedriche  a dare un arrangiamento ordinato.

Þ Il rubino è allumina a nella quale una minuscola percentuale di A13+  è sostituita da Cr3+.  Il Cr(III) assume una colorazione rossa, anziché quella normale violetta, caratteristica di [Cr(OH2)6]3+ o di Cr2O3, perché Cr3+ che sostituisce lo ione più piccolo Al3+ vede i leganti O compressi intorno a sé. 

Questa compressione fa aumentare il parametro del campo dei leganti Do, e sposta verso la regione blu dello spettro la prima banda d-d permessa.

 

Indio e tallio; gallio nello stato di ossidazione inferiore

 

Alogenuri.  Si conoscono i monoalogenuri Gax, InX e TlX per X = Cl, Br e I; inoltre si conosce TlF.  In condizioni ordinarie gli alogenuri di Tl(I) si comportano da isolanti,  ma sotto pressione elevata si forma una nuova fase dotata di significativa conduttività metallica.

® I dati strutturali rivelano, che il composto GaCl2 è in realtà Ga(I)[Ga(III)C14]. Mescolandolo con una soluzione di [N(CH3)4]Cl si ottiene [N(CH3)4][Cl3Ga-GaCl3], il cui anione assomiglia all'etano, con un legame Ga-Ga.

 

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