氧化镓

氧化镓
别名	氧化镓(III); 三氧化二镓
识别
CAS号	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
性质
化学式	Ga2O3
摩尔质量	187.444 g·mol⁻¹
外观	白色晶体粉末
密度	6.44 g/cm3（α）; 5.88 g/cm3（β）
熔点	1900 °C（2173 K）
溶解性（水）	难溶
溶解性	可溶于酸和碱金属氢氧化物溶液
结构
晶体结构	单斜晶系，mS20
空间群	C2/m（No. 12）
晶格常数	a = 1.2232 nm, b = 0.3041 nm, c = 0.5801 nm
晶格常数	α = 90°, β = 103.73°, γ = 90°
热力学
ΔfHm⦵298K	−1089.1 kJ/mol
S⦵298K	85.0 J/(mol·K)
热容	92.1 J/(mol·K)
ΔfH⦵fus	100 kJ/mol
危险性
欧盟分类	未列出
相关物质
其他阴离子	硫化镓; 硒化镓; 碲化镓
其他阳离子	氧化硼; 氧化铝; 氧化铟; 氧化铊
相关化学品	氧化亚镓; 氢氧化镓
	若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

氧化镓是镓最稳定的氧化物，化学式为Ga₂O₃，是一种白色的晶体粉末，具有两性。它是作为制造半导体器件的一部分。

制备

氧化镓可以通过在空气中加热金属镓或在200~250℃热分解硝酸镓得到。氧化镓有五种形态——α, β, γ, δ和ε，其中β-Ga₂O₃是最稳定的形态。^[4]

β-Ga₂O₃可以通过在1000℃加热硝酸镓、乙酸镓、草酸镓或其它有机衍生物得到。通过气相沉积法在980℃也能制得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可以通过在65 kbar与1100℃加热β-Ga₂O₃得到。其水合物可以通过在500℃分解沉淀并老化的氢氧化镓得到。
γ-Ga₂O₃通过在400~500℃迅速加热氢氧化镓凝胶得到。多晶体可以通过直接的溶剂热反应制备。^[6]
δ-Ga₂O₃由Ga(NO₃)₃在250˚C热分解得到。
ε-Ga₂O₃可以通过550℃短暂加热δ-Ga₂O₃ 30分钟得到。^[4]

化学性质

氧化镓可以和碱金属氧化物在高温反应，产生偏镓酸盐，如NaGaO₂；和Mg、Zn、Co、Ni、Cu的氧化物加热形成尖晶石型晶体，如MgGa₂O₄。^[7] 它溶于碱金属氢氧化物溶液，形成Ga(OH)−
4羟基配离子。

它和氯化氢气体在氩气气氛中反应，生成无水三氯化镓GaCl₃：^[8]

Ga₂O₃ + 6 HCl → 2 GaCl₃ + 3 H₂O

和氟气反应，产生无水氟化镓；溶于50%氢氟酸，生成氟化镓的三水合物：^[9]

Ga₂O₃ + 6 HF → 2 GaF₃·3H₂O

它可以被氢气还原为氧化亚镓（一氧化镓）Ga₂O，^[10]也可以被单质镓还原：^[11]

Ga₂O₃ + 2 H₂ → Ga₂O + 2 H₂O

Ga₂O₃ + 4 Ga → 3 Ga₂O

参考文献

^ 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 （法语）.
^ 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（英语：CRC Press）. 2011: 5.20, 6.157. ISBN 978-1-4398-5511-9. OCLC 730008390 （英语）.
^ ^4.0 ^4.1 Bailar, J; Emeléus, H; Nyholm, R; Trotman-Dickenson, A. Comprehensive Inorganic Chemistry. 1973, 1, 1091
^ 郭彦, 吴强, 王喜章. 氧化镓纳米带的合成和发光性质研究. 无机化学学报, 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
^ 无机化学丛书第二卷铍碱土金属铝镓分族. 科学出版社. pp 556. 2.12 氧化物、氢氧化物
^ 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 （法语）.

[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（英语：CRC Press）. 2011: 5.20, 6.157. ISBN 978-1-4398-5511-9. OCLC 730008390 （英语）.

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

[5] 郭彦, 吴强, 王喜章. 氧化镓纳米带的合成和发光性质研究. 无机化学学报, 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] 无机化学丛书第二卷铍碱土金属铝镓分族. 科学出版社. pp 556. 2.12 氧化物、氢氧化物

[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

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]