ВсОШ 2025, 9–10 классы, №Н-4

Решение

. Металл можно разгадать по названию задачи, если вспомнить, от кого именно гуси спасли Рим. Кроме того, преобладающая территория современной Франции во времена Римской империи называлась Галлией, в честь чего и носит свое название элемент . Альтернативным вариантом, используя логику и русский фольклор, элемент можно определить по эпиграфу к задаче (га – . Далее это можно подтвердить по содержанию в . При хлорировании галлия образуется , о чем можно догадаться по КЧ(Ga) = , а также наличии четырёх терминальных атомов хлора (еще два атома хлора являются мостиковыми). При добавлении сульфида происходит гидролиз с образованием из-за щелочной среды, поскольку аквакатион галлия(III), по аналогии с алюминием, является жесткой кислотой Льюиса по классификации Пирсона. К слову, дальнейшее добавление к водного раствора приводит к растворению гидроксида с образованием гидроксокомплекса. Гидроксокомплекс также будет образовываться в среде концентрированного аммиака, при этом аммиачных комплексов галлий в водных растворах не образует. Поскольку в реакции является продуктом простого обмена, то достаточно все атомы хлора в заменить на циклопентадиенил – . При этом циклопентадиенил не выступает мостиковым лигандом, следовательно, не образуется. При замене LiCp на продукт реакции будет содержать два типа лигандов (один из которых бидентатный), к тому же, КЧ для галлия уже будет равно . Один из лигандов – гидрид, который бидентатым быть не может, значит вторым лигандом будет выступать исходный тетрагидридоборат-ион. А КЧ(Ga) = в случае возможно только для = : . В реакции сказано, что происходит замещение всех атомов хлора, при том, что в формуле их всего . В действительности хлорид галлия(III) является димерным – , где атома хлора мостиковые, а остальные – терминальные, которые и замещаются атомами водорода с образованием . При полном замещении хлора на водород образуется дигаллан , аналогичный по строению диборану. Все это согласуется с условием о том, что соединения , и обладают схожим строением. В реакции дигаллан под действием триметиламина расщепляется симметрично, то есть распадается на две частицы , каждая из которых соединяется с с образованием . При избытке возможно образование , поэтому важно вспомнить про условие о том, что КЧ(Ga) в равно . В реакции при добавлении аммиака расщепление происходит несимметрично и с образованием комплексной соли, состоящей из комплексного катиона и комплексного аниона, где КЧ(Ga) также равно . Единственный вариант – присоединить аммиак к с образованием . Реакция , несмотря на весь ужас названия и формулы для , является обычно реакцией обмена, в которой атомы хлора от переходят к магнию, а галлий оказывается «схвачен» четырехдентатным лигандом – , о чем свидетельствуют углы для и для – треугольник с атомом галлия в плоскости и почти перпендикулярная этой плоскости связь . В реакциях галлий в понижает свою степень окисления до сначала частично , а затем целиком . В реакции при диспропорционировании галлий уже переходит в степень окисления , о чем свидетельствует связь . И так как по условию в имеется два типа лигандов, то единственный вариант к фрагменту присоединить две молекулы растворителя (TGF) до образования . Согласно условию задачи, подходят следующие соединения:

Уравнения реакций:

. Структурные формулы соединений , , , (А) и приведены для общего развития):

. Индий является более мягкой кислотой Льюиса по классификации Пирсона, чем галлий, таким образом, индий тяготеет к более мягкой сере, а галлий – к более жесткому кислороду. + 3Na2S(водн) = +