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3.3: Compuestos organometálicos de galio e indio

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    Objetivos de aprendizaje

    En esta sección aprenderás lo siguiente

    • Química del galio y el indio.
    • Cómo estabilizar los enlaces múltiples M—M.

    \[\ce{3Li4(C2H5)4 + 4GaCl3 -> 2LiCl + 4Ga(C2H5)3}\]

    Los compuestos de trialquilgalio son ácidos de Lewis suaves, por lo que la reacción de metátesis correspondiente en éter produce el complejo (C 2 H 5) 2 OGa (C 2 H 5) 3. De igual manera el exceso de uso de C 2 H 5 Li conduce a la sal, Li [Ga (C 2 H 5) 4].

    \[\ce{Li4(C2H5)4 + GaCl3 -> 3LiCl + Li[Ga(C2H5)4]}\]

    Los compuestos de alquilindio y alquiltalio se pueden preparar de manera similar a los análogos de galio. InMe 3 es monomérico en la fase gaseosa y en el sólido las longitudes de enlace indican que la asociación es muy débil. La hidrólisis parcial de TLMe 3 produce el ion lineal (MeTime] +, el cual es isoelectrónico e isoestructural con HGMe 2.

    CPiN y CoTL existen como monómeros en fase gaseosa pero están asociados en sólidos {efecto de par inercia se muestra para In y Tl}. El cPTL es útil como reactivo sintético en química organometálica porque no es tan reductor como el NaCP.

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    Las especies del tipo R 4 E 2 (enlace sencillo E-E) y [R 4 E 2] - (con orden de enlace E-E de 1.5) se pueden preparar para Ga e In con grupos R voluminosos (R = (Me 3 Si) 2 CH, 2,4,6- i Pr 3 C 6 H 2), y la reducción de [(2,4,6- i Pr 3 C 6 H 2) 4 Ga 2] a [(2,4,6- i Pr 3 C 6 H 2) 4 Ga 2] - va acompañada de un acortamiento del enlace Ga-Ga de 252-234pm.

    Usando sustituyentes aún más voluminosos, es posible preparar compuestos de galio (I), RGa a partir de Gai. Aún no se dispone de datos estructurales para estos monómeros
    (Estamos trabajando en ello).

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    Se cristalizó como dímero pero vuelve a monómerocuando se disuelve en ciclohexano.

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    El interés en los compuestos organometálicos de Ga, In y Tl se debe principalmente a su uso potencial como precursores de materiales semiconductores como GaAs e InP. Los compuestos volátiles pueden ser utilizados en el crecimiento de películas delgadas mediante técnicas MOCVD (deposición de vapor química orgánica metálica) o MOVPE (epitaxia en fase de vapor orgánica metálica). Los precursores incluyen aductos de base Lewis apropiados de alquilos metálicos, por ejemplo, Me 3 Ga.NMe 3 y Me 3 in.PET 3. La descomposición térmica de precursores gaseosos da como resultado semiconductores (semiconductores III-V) que pueden depositarse en películas delgadas.

    \[\ce{Me3Ga(g) + AsH3(g) ->[1000-1150K] GaAs(s) + 3CH4(g)}\]

    Semiconductores III-V: Derivan su nombre de los antiguos grupos 13 y 15, e incluyen Alas, AlSb, GaP, GaAs, GasB, InP, InAs e InSb. Fuera de estos GaAs es de mayor interés comercial. Aunque el Si es probablemente el semiconductor comercial más importante, un avance importante de GaAs sobre Si es que la movilidad del portador de carga es mucho mayor. Esto hace que el GaAs sea adecuado para dispositivos electrónicos de alta velocidad.

    Otra diferencia importante es que GaAs exhibe una transición electrónica completamente permitida entre las bandas de valencia y conducción (es decir, es un semiconductor de banda prohibida directa) mientras que Si es un semiconductor indirecto de banda prohibida. La consecuencia de la diferencia es que los GaAs (también otros tipos III-V) son más adecuados que el Si para su uso en dispositivos optoelectrónicos, ya que la luz se emite de manera más eficiente. Los III-Vs tienen aplicaciones importantes en diodos emisores de luz (LEDs).

    Problemas:

    1. Predecir la estructura de monómero, Cp 3 Ga; polímero Cp 3 In y CPin.

    Solución:
     Ver los artículos Organometálicos 1985, 4, 751.
    Inorg. Chem. 1972, 11, 2832.
    Organometálicos 1988, 7, 105.

    2. La reacción de [(R 3 C) 4 Ga 4] (R = un sustituyente voluminoso) (i) con I 2 en hexano hirviendo da como resultado la formación de [(R 3 C) GaI] 2 (ii) y [(R 3 C) GaI 2] 2 (iii). Dibujar la estructura y establecer el estado de oxidación para (i) - (iii).

    Solución:

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    3. La oxidación I 2 de [(t Bu} 4 In 4] conduce a la formación del compuesto In II [(t Bu} 4 En 4 I 4] en el que cada átomo de indio conserva un ambiente tetraédrico. Dibuja la estructura correcta.

    Solución

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