Trichlorure de gallium

Le trichlorure de gallium est un composé chimique de formule GaCl₃. Il s'agit d'un solide incolore et soluble dans pratiquement tous les solvants, y compris les alcanes, ce qui est inhabituel pour un halogénure de métal. C'est le précurseur principal de la plupart des composés du gallium et un réactif en synthèse organique. Comme les autres halogénures de métaux du groupe III, il forme des dimères Ga₂Cl₆ dans lesquels deux atomes de chlore sont pontants et quatre sont terminaux. À l'état solide, des dimères s'arrangent de manière analogue à celle du bromure d'aluminium AlBr₃ en formant des tétraèdres qui partagent leurs arêtes pour former une structure cristalline monoclinique du groupe d'espace C2/m (n^o 12) avec les paramètres a = 1 194,8 pm, b = 685,5 pm, c = 705,0 pm, β = 125,69°. Ceci contraste avec le chlorure d'aluminium AlCl₃, à la structure en feuillets. Il est fortement hygroscopique et réagit violemment avec l'eau. L'évaporation d'une solution aqueuse libère du chlorure d'hydrogène HCl.

Trichlorure de gallium
__ Ga       __ Cl Molécule de trichlorure de gallium
Identification
Nom UICPA	trichlorogallane
Nom systématique	chlorure de gallium(III)
Synonymes	trichlorure de gallium
No CAS	13450-90-3
No ECHA	100.033.268
No CE	236-610-0
No RTECS	LW9100000
PubChem	26010
SMILES	Cl[Ga](Cl)Cl PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/3ClH.Ga/h3*1H;/q;;;+3/p-3 Std. InChIKey : UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K
Apparence	solide blanc inodore
Propriétés chimiques
Formule	Cl3Ga
Masse molaire	176,082 ± 0,007 g/mol Cl 60,4 %, Ga 39,6 %,
Propriétés physiques
T° fusion	78 °C
T° ébullition	201 °C
Solubilité	réagit avec l'eau
Masse volumique	2,47 g/cm3 à 25 °C
Pression de vapeur saturante	1 mmHg à 48 °C
Précautions
SGH
Danger H314, EUH014, P280, P310, P301+P330+P331, P303+P361+P353 et P305+P351+P338 H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires EUH014 : Réagit violemment au contact de l'eau P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P301+P330+P331 : En cas d'ingestion : rincer la bouche. NE PAS faire vomir. P303+P361+P353 : En cas de contact avec la peau (ou les cheveux) : enlever immédiatement les vêtements contaminés. Rincer la peau à l’eau/se doucher. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.
NFPA 704
1 3 2 W
Transport
-    3260    Numéro ONU : 3260 : SOLIDE INORGANIQUE CORROSIF, ACIDE, N.S.A. Étiquette : 8 : Matières corrosives Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ;
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Comme les autres halogénures d'aluminium, de gallium et d'indium, GaCl₃ est un acide de Lewis fort. Il forme des adduits acide-base de Lewis stables avec des bases telles que des ions halogénure, des éthers, des amines ou des phosphines. Il réagit mieux que le chlorure d'aluminium avec les bases molles telles que les phosphines, tandis que les bases dures réagissent mieux avec le chlorure d'aluminium. Il est possible de le sublimer sous vide en-dessous de son point de fusion afin de le purifier.

Synthèse

Le trichlorure de gallium peut être obtenu directement à partir des corps simples :

2 Ga + 3 Cl₂ ⟶ 2 GaCl₃.

Il est également possible de traiter le gallium élémentaire dans un flux de chlorure d'hydrogène HCl :

2 Ga + 6 HCl ⟶ 2 GaCl₃ + 3 H₂.

Une autre voie fait intervenir l'action du chlorure de thionyle SOCl₂ sur l'oxyde de gallium(III) Ga₂O₃ à environ 200 °C :

Ga₂O₃ + 3 SOCl₂ ⟶ 2 GaCl₃ + 3 SO₂.

Applications

Le trichlorure de gallium est utilisé en catalyse acide, comme les réactions de Friedel-Crafts, ainsi que dans les réactions de carbogallation (en) avec des composés ayant une liaison triple carbone≡carbone. C'est un précurseur de réactifs organogallium également utilisé comme catalyseur dans de nombreuses réactions organiques.

110 tonnes d'une solution aqueuse de trichlorure de gallium ont servi pour l'expérience GALLEX dans les années 1990 au laboratoire national du Gran Sasso, en Italie, pour détecter les neutrinos solaires. Cela consistait à mesurer la capture électronique du 71
32Ge formé par l'interaction d'un neutrino électronique avec un atome de gallium 71 en libérant un électron :

ν_e + 71
31Ga ⟶ 71
32Ge + e^–.