氧化鎵

氧化鎵
別名	氧化鎵(III); 三氧化二鎵
識別
CAS號	12024-21-4
PubChem	5139834
ChemSpider	4313617
SMILES	O=[Ga]O[Ga]=O;
InChI	1/2Ga.3O/rGa2O3/c3-1-5-2-4;
InChIKey	QZQVBEXLDFYHSR-OGCFUIRMAC
RTECS	LW9650000
性質
化學式	Ga2O3
莫耳質量	187.444 g·mol⁻¹
外觀	白色晶體粉末
密度	6.44 g/cm3（α）; 5.88 g/cm3（β）
熔點	1900 °C（2173 K）
溶解性（水）	難溶
溶解性	可溶於酸和鹼金屬氫氧化物溶液
結構
晶體結構	單斜晶系，mS20
空間群	C2/m（No. 12）
晶格常數	a = 1.2232 nm, b = 0.3041 nm, c = 0.5801 nm
晶格常數	α = 90°, β = 103.73°, γ = 90°
熱力學
ΔfHm⦵298K	−1089.1 kJ/mol
S⦵298K	85.0 J/(mol·K)
熱容	92.1 J/(mol·K)
ΔfH⦵fus	100 kJ/mol
危險性
歐盟分類	未列出
相關物質
其他陰離子	硫化鎵; 硒化鎵; 碲化鎵
其他陽離子	氧化硼; 氧化鋁; 氧化銦; 氧化鉈
相關化學品	氧化亞鎵; 氫氧化鎵
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

氧化鎵是鎵最穩定的氧化物，化學式為Ga₂O₃，是一種白色的晶體粉末，具有兩性。它是作為製造半導體器件的一部分。

製備

氧化鎵可以通過在空氣中加熱金屬鎵或在200~250℃熱分解硝酸鎵得到。氧化鎵有五種形態——α, β, γ, δ和ε，其中β-Ga₂O₃是最穩定的形態。^[4]

β-Ga₂O₃可以通過在1000℃加熱硝酸鎵、乙酸鎵、草酸鎵或其它有機衍生物得到。通過氣相沉積法在980℃也能製得β-Ga₂O₃。^[5]

2 C + Ga₂O₃ → Ga₂O + 2 CO

Ga₂O₃ + 3 C → 2 Ga + 3 CO

2 Ga₂O + 2 O₂ → 2 Ga₂O₃

4 Ga + 3 O₂ → 2 Ga₂O₃

α-Ga₂O₃可以通過在65 kbar與1100℃加熱β-Ga₂O₃得到。其水合物可以通過在500℃分解沉澱並老化的氫氧化鎵得到。
γ-Ga₂O₃通過在400~500℃迅速加熱氫氧化鎵凝膠得到。多晶體可以通過直接的溶劑熱反應製備。^[6]
δ-Ga₂O₃由Ga(NO₃)₃在250˚C熱分解得到。
ε-Ga₂O₃可以通過550℃短暫加熱δ-Ga₂O₃ 30分鐘得到。^[4]

化學性質

氧化鎵可以和鹼金屬氧化物在高溫反應，產生偏鎵酸鹽，如NaGaO₂；和Mg、Zn、Co、Ni、Cu的氧化物加熱形成尖晶石型晶體，如MgGa₂O₄。^[7] 它溶於鹼金屬氫氧化物溶液，形成Ga(OH)−
4羥基配離子。

它和氯化氫氣體在氬氣氣氛中反應，生成無水三氯化鎵GaCl₃：^[8]

Ga₂O₃ + 6 HCl → 2 GaCl₃ + 3 H₂O

和氟氣反應，產生無水氟化鎵；溶於50%氫氟酸，生成氟化鎵的三水合物：^[9]

Ga₂O₃ + 6 HF → 2 GaF₃·3H₂O

它可以被氫氣還原為氧化亞鎵（一氧化鎵）Ga₂O，^[10]也可以被單質鎵還原：^[11]

Ga₂O₃ + 2 H₂ → Ga₂O + 2 H₂O

Ga₂O₃ + 4 Ga → 3 Ga₂O

參考文獻

^ Dohy, D.; Gavarri, J. R. Oxyde β-Ga₂O₃: Champ de force, dilatation thermique, et rigidité anisotropes. Journal of Solid State Chemistry. 1983, 49 (1): 107–117. Bibcode:1983JSSCh..49..107D. doi:10.1016/0022-4596(83)90222-0 （法語）.
^ Geller, S. Crystal Structure of β-Ga₂O₃. The Journal of Chemical Physics. 1 September 1960, 33 (3): 676–684. Bibcode:1960JChPh..33..676G. doi:10.1063/1.1731237.
^ Haynes, William M. CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data 92nd. Boca Raton, FL.: CRC Press（英語：CRC Press）. 2011: 5.20, 6.157. ISBN 978-1-4398-5511-9. OCLC 730008390 （英語）.
^ ^4.0 ^4.1 Bailar, J; Emeléus, H; Nyholm, R; Trotman-Dickenson, A. Comprehensive Inorganic Chemistry. 1973, 1, 1091
^ 郭彥, 吳強, 王喜章. 氧化鎵納米帶的合成和發光性質研究. 無機化學學報, 2005. 21(5)
^ Playford, H. Y; Hannon, A. C; Barney, E. R; Walton, R. I. Chem. Eur. J. 2013, 19, 2803
^ The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium, Anthony John Downs, 1993, ISBN 075140103X , ISBN 978-0751401035
^ Inorganic Reactions and Methods, the Formation of Bonds to Halogens (Part 2), J J Zuckerman, Ed: A P Hagen, eBook, 17 September 2009, Wiley-VCH Verlag GmbH, ISBN 9780470145395
^ 無機化學叢書第二卷鈹鹼土金屬鋁鎵分族. 科學出版社. pp 556. 2.12 氧化物、氫氧化物
^ Determination of Gallium in a Cerium Surrogate and in Drops from a Copper Collector by ICP as Model Studies for the Removal of Gallium from Plutonium, HF Koch, LA Girard, DM Roundhill - ATOMIC SPECTROSCOPY, 1999, vol 20, 1, 30
^ ADVANCES IN INORGANIC CHEMISTRY AND RADIOCHEMISTRY, Volume 5, The chemistry of Gallium, N.N. Greenwood, ED H. J. Emeleus, A. G. Sharpe 1963, Elsevier, Academic Press

[strb-1] Dohy, D.; Gavarri, J. R. Oxyde β-Ga₂O₃: Champ de force, dilatation thermique, et rigidité anisotropes. Journal of Solid State Chemistry. 1983, 49 (1): 107–117. Bibcode:1983JSSCh..49..107D. doi:10.1016/0022-4596(83)90222-0 （法語）.

[2] Geller, S. Crystal Structure of β-Ga₂O₃. The Journal of Chemical Physics. 1 September 1960, 33 (3): 676–684. Bibcode:1960JChPh..33..676G. doi:10.1063/1.1731237.

[b92t-3] Haynes, William M. CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data 92nd. Boca Raton, FL.: CRC Press（英語：CRC Press）. 2011: 5.20, 6.157. ISBN 978-1-4398-5511-9. OCLC 730008390 （英語）.

[Bailar,_J_1973-4] 4.0 ^4.1 Bailar, J; Emeléus, H; Nyholm, R; Trotman-Dickenson, A. Comprehensive Inorganic Chemistry. 1973, 1, 1091

[5] 郭彥, 吳強, 王喜章. 氧化鎵納米帶的合成和發光性質研究. 無機化學學報, 2005. 21(5)

[6] Playford, H. Y; Hannon, A. C; Barney, E. R; Walton, R. I. Chem. Eur. J. 2013, 19, 2803

[7] The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium, Anthony John Downs, 1993, ISBN 075140103X , ISBN 978-0751401035

[8] Inorganic Reactions and Methods, the Formation of Bonds to Halogens (Part 2), J J Zuckerman, Ed: A P Hagen, eBook, 17 September 2009, Wiley-VCH Verlag GmbH, ISBN 9780470145395

[9] 無機化學叢書第二卷鈹鹼土金屬鋁鎵分族. 科學出版社. pp 556. 2.12 氧化物、氫氧化物

[10] Determination of Gallium in a Cerium Surrogate and in Drops from a Copper Collector by ICP as Model Studies for the Removal of Gallium from Plutonium, HF Koch, LA Girard, DM Roundhill - ATOMIC SPECTROSCOPY, 1999, vol 20, 1, 30

[11] ADVANCES IN INORGANIC CHEMISTRY AND RADIOCHEMISTRY, Volume 5, The chemistry of Gallium, N.N. Greenwood, ED H. J. Emeleus, A. G. Sharpe 1963, Elsevier, Academic Press

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氧化鎵


別名	氧化鎵(III) 三氧化二鎵
識別
CAS號	12024-21-4 ^Y
PubChem	5139834
ChemSpider	4313617
SMILES	O=[Ga]O[Ga]=O
InChI	1/2Ga.3O/rGa2O3/c3-1-5-2-4
InChIKey	QZQVBEXLDFYHSR-OGCFUIRMAC
RTECS	LW9650000
性質
化學式	Ga₂O₃
莫耳質量	187.444 g·mol⁻¹
外觀	白色晶體粉末
密度	6.44 g/cm³（α） 5.88 g/cm³（β）
熔點	1900 °C（2173 K）
溶解性（水）	難溶
溶解性	可溶於酸和鹼金屬氫氧化物溶液
結構^[1]^[2]
晶體結構	單斜晶系，mS20
空間群	C2/m（No. 12）
晶格常數	a = 1.2232 nm, b = 0.3041 nm, c = 0.5801 nm
晶格常數	α = 90°, β = 103.73°, γ = 90°
熱力學^[3]
Δ_fH_m^⦵_298K	−1089.1 kJ/mol
S^⦵_298K	85.0 J/(mol·K)
熱容	92.1 J/(mol·K)
Δ_fH^⦵_fus	100 kJ/mol
危險性
歐盟分類	未列出
相關物質
其他陰離子	硫化鎵硒化鎵碲化鎵
其他陽離子	氧化硼氧化鋁氧化銦氧化鉈
相關化學品	氧化亞鎵氫氧化鎵
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。