Gallium(III)-chlorid

Gallium(III)-chlorid ist eine chemische Verbindung des Galliums und zählt zu den Chloriden. Die Lewis-Säure liegt als Dimer vor und wird in organischen Reaktionen eingesetzt.

Kristallstruktur
_ Ga3+ 0 _ Cl−
Kristallsystem	monoklin
Raumgruppe	C2/m (Nr. 12)Vorlage:Raumgruppe/12
Gitterparameter	a = 11,948 Å, b = 6,855 Å, c = 7,050 Å, β = 125,69°
Allgemeines
Name	Gallium(III)-chlorid
Andere Namen	Galliumtrichlorid
Verhältnisformel	GaCl3
Kurzbeschreibung	weißer Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 13450-90-3 EG-Nummer 236-610-0 ECHA-InfoCard 100.033.268 PubChem 26010 Wikidata Q31153
Eigenschaften
Molare Masse	176,08 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	2,47 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	77,9 °C[2]
Siedepunkt	201,3 °C[2]
Löslichkeit	reagiert heftig mit Wasser[2] löslich in trockenem Toluol[3], Benzol und Diethylether[4]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 314 P: 280​‐​305+351+338​‐​310[1]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−525 kJ·mol−1 [5]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Gewinnung und Darstellung

Gallium(III)-chlorid lässt sich direkt aus den Elementen Gallium und Chlor^[6]:

${\displaystyle {\ce {2Ga + 3Cl2 -> 2GaCl3}}}$

durch Umsetzung von elementarem Gallium im HCl-Strom^[7]:

${\displaystyle {\ce {2 Ga + 6 HCl -> 2 GaCl3 + 3 H2}}}$

oder durch Einwirkung von Thionylchlorid auf Gallium(III)-oxid bei etwa 200 °C gewinnen^[8]:

${\displaystyle {\ce {Ga2O3 + 3 SOCl2 -> 2 GaCl3 + 3 SO2}}}$

Eigenschaften

Gallium(III)-chlorid bildet wie andere Halogenide der dritten Hauptgruppe Dimere der Form Ga₂Cl₆ mit vier endständigen und zwei überkappten Chloratomen. Im Festkörper liegen diese analog zur Aluminium(III)-bromid-Struktur in Form kantenverknüpfter Tetraeder vor (monokline Kristallstruktur, Raumgruppe C2/m (Raumgruppen-Nr. 12)Vorlage:Raumgruppe/12, a = 11,948 Å, b = 6,855 Å, c = 7,050 Å, β = 125,69°^[9]). Dies steht im Gegensatz zur Struktur des Aluminium(III)-chlorides, das eine Schichtstruktur bildet.^[6]

Gallium(III)-chlorid ist stark hygroskopisch^[7] und reagiert stark mit Wasser. Beim Eindampfen einer wässrigen Lösung wird Chlorwasserstoff abgegeben. Wie andere Halogenide von Aluminium, Gallium und Indium ist Gallium(III)-chlorid eine starke Lewis-Säure. Mit entsprechenden Lewis-Basen wie Halogenidionen, Ethern, Aminen oder Phosphanen bildet es stabile Lewis-Säure-Base Addukte. Gallium(III)-chlorid reagiert dabei im Vergleich mit Aluminium(III)-chlorid mit weichen Lewis-Basen (etwa Phosphane) besser, während harte Lewis-Basen besser mit Aluminium(III)-chlorid reagieren.^[6]

Im Vakuum lässt es sich bereits unterhalb seines Schmelzpunktes sublimieren und somit aufreinigen.^[7]

Verwendung

Gallium(III)-chlorid wird im Gegensatz zu vielen anderen Galliumverbindungen in der Technik genutzt, es dient als Lewis-Säure in Friedel-Crafts-Reaktionen.^[10]

Im GALLEX-Experiment zum Nachweis von Neutrinos wurde eine Lösung von 100 Tonnen Gallium(III)-chlorid in Salzsäure genutzt.^[10]

Gallium-68-Chlorid kann zur Skelettszintigrafie mittels Positronenemissionstomographie eingesetzt werden. Dabei wird zwar wegen der hohen Positronen-Reichweite des Ga-68 nicht die mit F-18 (als Natriumfluorid) erreichbare Ortsauflösung erreicht, dafür benötigt man mit dem Gallium-68-Generator kein Zyklotron.