Påføring av gallium. Er gallium et metall eller et ikke-metall? Hvordan få tak i gallium

Gallium

GALLIUM-JEG; m.[fra lat. Gallia - Frankrike] Kjemisk grunnstoff (Ga), et mykt, smeltbart sølvfarget metall hvit(brukes i halvlederproduksjon).

Gallium

(lat. Gallium), kjemisk element Gruppe III periodiske tabell. Navnet fra Gallia er det latinske navnet på Frankrike. Sølv-hvit smeltemiddel ( t pl 29,77ºC) metall; tetthet (g/cm 3) av fast metall 5,904, væske 6,095; t kip 2205ºC. Kjemisk motstandsdyktig i luft. Formidles i naturen, funnet sammen med Al. De brukes hovedsakelig (97%) i produksjon av halvledermaterialer (GaAs, GaSb, GaP, GaN).

GALLIUM

GALLIUM (lat. Gallium, fra Gallia - det latinske navnet på Frankrike), Ga (les "gallium"), et kjemisk grunnstoff med atomnummer 31, atommasse 69.723.
Naturlig gallium består av to isotoper 69 Ga (61,2% av massen) og 71 Ga (38,8%). Ytre elektronlag 4 konfigurasjon s 2 s 1 . Oksidasjonstilstand +3, +1 (valens I, III).
Plassert i gruppe IIIA i det periodiske systemet for grunnstoffer, i den 4. perioden.
Atomets radius er 0,1245 nm, radiusen til Ga 3+-ionet er 0,062 nm. De sekvensielle ioniseringsenergiene er 5.998, 20.514, 30.71, 64.2 og 89.8 eV. Elektronegativitet ifølge Pauling (cm. PAULING Linus) 1,6.
Oppdagelseshistorie
For første gang ble eksistensen av dette elementet spådd av D. I. Mendeleev (cm. MENDELEV Dmitrij Ivanovich) i 1871 på grunnlag av den periodiske lov han oppdaget. Han kalte det ekaaluminum. I 1875 P. E. Lecoq de Boisbaudran (cm. LECOQ DE BOISBAUDRAN (Paul Emile) isolert gallium fra sinkmalm.
De Boisbaudran bestemte tettheten av gallium til å være 4,7 g/cm3, noe som ikke samsvarte med verdien forutsagt av D.I. Mendeleev på 5,9 g/cm3. Den raffinerte verdien av galliumtetthet (5,904 g/cm3) falt sammen med Mendeleevs spådom.
Å være i naturen
Innhold i jordskorpen 1,8·10–3 masseprosent. Gallium er et sporstoff. Det forekommer i naturen i form av svært sjeldne mineraler: zengeitt Ga(OH) 3, gallitt CuGaS 2 og andre. Er en satellitt av aluminium (cm. ALUMINIUM), sink (cm. ZINC (kjemisk grunnstoff)), Tyskland (cm. GERMANIUM), kjertel (cm. JERN); funnet i sfaleritter (cm. SFALERITT), nefelin (cm. NEPHELIN), natrolitt, bauxitt, (cm. BOXITE) germanitt, i kull og jernmalm av noen forekomster.
Kvittering
Hovedkilden til gallium er aluminatløsninger oppnådd under bearbeiding av alumina. Etter fjerning av det meste av Al og gjentatt konsentrasjon, dannes en alkalisk løsning som inneholder Ga og Al. Gallium isoleres ved elektrolyse av denne løsningen.
Fysiske og kjemiske egenskaper
Gallium er et lavtsmeltende lysegrå metall med en blåaktig fargetone. Smeltet Ga kan være i flytende tilstand ved en temperatur under smeltepunktet (29,75 °C). Kokepunktet er 2200 °C, dette forklares med at det i flytende gallium er en tett pakking av atomer med et koordinasjonsnummer på 12. For å ødelegge det må det brukes mye energi.
Krystallgitteret til den stabile a-modifikasjonen er dannet av diatomiske Ga 2-molekyler sammenkoblet av van der Waals-krefter (cm. INTERMOLEKYLÆR INTERAKSJON) bindingslengde 0,244 nm.
Standardelektrodepotensialet til Ga 3+ /Ga-paret er –0,53 V, Ga er i den elektrokjemiske serien før hydrogen (cm. HYDROGEN).
Av kjemiske egenskaper gallium ligner på aluminium.
I luft er Ga dekket med en oksidfilm, som beskytter den mot ytterligere oksidasjon. Med arsenikk (cm. ARSENIKK), fosfor (cm. FOSFOR), antimon (cm. ANTIMON) danner galliumarsenid, fosfid og antimonid, med svovel (cm. SVOVEL), selen (cm. SELENIUM), tellur (cm. TELLURIUM)- kalkogenider. Ved oppvarming reagerer Ga med oksygen (cm. OKSYGEN). Med klor (cm. KLOR) og brom (cm. BROM) gallium reagerer ved romtemperatur med jod (cm. IOD)- ved oppvarming. Galliumhalogenider danner Ge 2 X 6 dimerer.
Gallium danner polymerhydrider:
4LiH + GaCl3 = Li + 3LiCl.
Stabiliteten til ioner avtar i serien BH 4 – - AlH 4 – - GaH 4 –. BH 4-ionet er stabilt i vandig løsning, AlH 4 og GaH 4 blir raskt hydrolysert:
GaH 4 – + 4H 2 O = Ga(OH) 3 + OH – + 4H 2
Ved oppvarming under trykk reagerer Ga med vann:
2Ga + 4H20 = 2GaOOH + 3H2
Ga reagerer sakte med mineralsyrer og frigjør hydrogen:
2Ga + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2
Gallium oppløses i alkalier for å danne hydroksogallater:
2Ga + 6H2O + 2NaOH = 2Na +3H2
Galliumoksid og hydroksyd viser amfotere egenskaper, selv om deres grunnleggende egenskaper er forbedret sammenlignet med Al:
Ga 2 O 3 + 6 HCl = 2 GaCl 2,
Ga 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O = 2 Na
Ga 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2 NaGaO 2 + CO 2
Når en løsning av galliumsalt alkaliseres, frigjøres galliumhydroksid med variabel sammensetning Ge 2 O 3 x H2O:
Ga(NO 3) 2 + 3NaOH = Ga(OH) 3 Ї + 3NaNO 3
Når Ga(OH) 3 og Ga 2 O 3 løses i syrer, dannes vannkomplekser 3+, derfor isoleres galliumsalter fra vandige løsninger i form av krystallinske hydrater, for eksempel galliumklorid GaCl 3 6H 2 O, gallium kaliumalun KGa(SO 4) 2 12H 2 O. Gallium aqua-komplekser i løsninger er fargeløse.
applikasjon
Omtrent 97 % av industrielt produsert gallium brukes til å produsere forbindelser med halvlederegenskaper, for eksempel galliumarsenid GaAs. Galliummetall brukes i radioelektronikk for "kaldlodding" av keramiske og metalldeler, for doping av Ge og Si, og til produksjon av optiske speil. Ga kan erstatte Hg i likerettere elektrisk strøm. En eutektisk legering av gallium og indium brukes i strålingskretsene til reaktorer.
Funksjoner av behandling
Gallium er et lite giftig grunnstoff. På grunn av det lave smeltepunktet anbefales Ga ingots å transporteres i polyetylenposer, som er dårlig fuktet av flytende gallium.

encyklopedisk ordbok. 2009 .

Synonymer:

Se hva "Gallium" er i andre ordbøker:

Metall, en enkel kropp, hvis eksistens ble forutsett av Mendeleev og som ble oppdaget av Lecoq de Boubaudran. Ordbok med utenlandske ord inkludert i det russiske språket. Chudinov A.N., 1910. GALLIUM er et uoppløselig mineral, blå-hvitt i fargen; solid, … … Ordbok for utenlandske ord i det russiske språket

- (Gallium), Ga, kjemisk element i gruppe III i det periodiske systemet, atomnummer 31, atommasse 69,72; metall. Gallium ble oppdaget av den franske kjemikeren P. Lecoq de Boisbaudran i 1875... Moderne leksikon

Ga (lat. Gallium * a. gallium; n. Gallium; f. gallium; i. galio), kjemisk. element av gruppe III periodisk. Mendeleev-systemet, kl. n. 31, kl. m. 69,73. Den består av to stabile isotoper 69Ga (61,2%) og 71Ga (38,8%). Spådd i 1870 av D.I... ... Geologisk leksikon

gallium- I, m. gallium m. Fra lat. navnene på Frankrike, hvor det ble oppdaget i 1875 av kjemikeren Lecoq de Boisbaudran. ES. Kjemisk grunnstoff, mykt, smeltbart, sølvhvitt metall; brukes i stedet for kvikksølv til produksjon av trykkmålere og høytemperatur... ... Historisk ordbok for gallisisme av det russiske språket

Gallium- (Gallium), Ga, kjemisk element i gruppe III i det periodiske systemet, atomnummer 31, atommasse 69,72; metall. Gallium ble oppdaget av den franske kjemikeren P. Lecoq de Boisbaudran i 1875. ... Illustrert encyklopedisk ordbok

Gamlium er et element i hovedundergruppen til den tredje gruppen av den fjerde perioden av det periodiske systemet av kjemiske elementer av D.I. Mendeleev, med atomnummer 31. Angitt med symbolet Ga (lat. Gallium). Tilhører gruppen lettmetaller. Det enkle stoffet gallium (CAS-nummer: 7440-55-3) er et mykt duktilt metall av sølvhvit (ifølge andre kilder, lysegrå) farge med en blåaktig fargetone.

Gallium ble snart oppdaget og isolert som enkelt stoff og studert av den franske kjemikeren Paul Emile Lecoq de Boisbaudran. I 1875 undersøkte Lecoq de Boisbaudran spekteret av sinkblanding hentet fra Pierrefitte (Pyreneene). I dette spekteret oppdaget han en ny fiolett linje, som indikerer tilstedeværelsen av et ukjent grunnstoff i mineralet. Isolering av elementet var beheftet med betydelige vanskeligheter, siden innholdet av det nye elementet i malmen var mindre enn 0,1%. Som et resultat klarte Lecoq de Boisbaudran å skaffe et nytt element i en mengde på mindre enn 0,1 g og studere det. Egenskapene til det nye elementet viste seg å ligne på sink.

Den 20. september 1875, på et møte i Paris Academy of Sciences, ble det lest et brev fra Lecoq de Boisbaudran om oppdagelsen av et nytt grunnstoff og studiet av dets egenskaper. Nyheten om navnet på elementet til ære for Frankrike vakte stor glede. Mendeleev, etter å ha lært om oppdagelsen fra en publisert rapport, oppdaget at beskrivelsen av det nye elementet nesten nøyaktig sammenfaller med beskrivelsen av eka-aluminium han tidligere hadde spådd. Han sendte et brev om dette til Lecoq de Boisbaudran, og indikerte at tettheten til det nye metallet ble bestemt feil og skulle være 5,9-6,0, og ikke 4,7 g/cm3. En grundig sjekk viste at Mendeleev hadde rett, og Lecoq de Boisbaudran skrev selv om dette:

Jeg tror... det er ikke nødvendig å påpeke den eksepsjonelle betydningen som tettheten av det nye elementet har i forhold til å bekrefte de teoretiske synspunktene til Mendeleev

Oppdagelsen av gallium og de påfølgende funnene av germanium og scandium styrket posisjonen periodisk lov, som tydelig viser dets prognostiske potensial. Mendeleev kalte Lecoq de Boisbaudran en av " styrker av den periodiske lov».

Opprinnelsen til navnet. Paul Emile Lecoq de Boisbaudran kalte elementet til ære for sitt hjemland Frankrike, etter dets latinske navn - Gallia ( Gallia).

Det er en udokumentert legende som i navnet til elementet dets oppdager implisitt udødeliggjorde etternavnet hans ( Lecoq). Latinsk navn på elementet ( Gallium) konsonant gallus --"hane" (lat.). Det er bemerkelsesverdig at det er hanen le coq(fransk) er et symbol på Frankrike

Å være i naturen. Gjennomsnittlig galliuminnhold i jordskorpen er 19 g/t. Gallium er et typisk sporstoff med en dobbel geokjemisk natur. På grunn av likheten mellom dens krystallkjemiske egenskaper med de viktigste steindannende elementene (Al, Fe, etc.) og den store muligheten for isomorfisme med dem, danner ikke gallium store ansamlinger, til tross for den betydelige clarke-verdien. Følgende mineraler med høyt galliuminnhold skilles ut: sfaleritt (0 - 0,1%), magnetitt (0 - 0,003%), kassiteritt (0 - 0,005%), granat (0 - 0,003%), beryl (0 - - 0,003% ), turmalin (0 – 0,01 %), spodumen (0,001 – 0,07 %), flogopitt (0,001 – 0,005 %), biotitt (0 – 0,1 %), muskovitt (0 – 0,01 %), serisitt (0 – 0,005 % ), lepidolitt (0,001 – 0,03 %), kloritt (0 – 0,001 %), feltspat (0 – 0,01 %), nefelin (0 – 0,1 %), hekmanitt (0,01 – 0,07 %), natrolitt (0 -- 0,1 %). Konsentrasjonen av gallium i sjøvann er 3·10 ?5 mg/l. Fødselssted

Galliumforekomster er kjent i Sørvest-Afrika, Russland og CIS-land.

Kvittering. Den kraftigste potensielle kilden til gallium er produksjonsløsninger for alumina under prosessering av bauxitt og nefelin. Konsentrasjonen av gallium i den alkaliske aluminatløsningen etter dekomponering i Bayer-prosessen: 100--150 mg/l, ved sintringsmetode: 50--65 mg/l. Ved disse metodene skilles gallium fra det meste av aluminiumet ved karbonisering, og konsentreres i den siste fraksjonen av sedimentet. Deretter behandles det anrikede sedimentet med kalk, gallium går i løsning, hvorfra det grove metallet frigjøres ved elektrolyse. Gallium kan oppnås ved å behandle polymetalliske malmer og kull. Forurenset gallium vaskes med vann, filtreres deretter gjennom porøse plater og varmes opp i vakuum for å fjerne flyktige urenheter. For å oppnå gallium med høy renhet, brukes kjemiske (reaksjoner mellom salter), elektrokjemiske (elektrolyse av løsninger) og fysiske (dekomponering) metoder.

Fysiske egenskaper. Krystallinsk gallium har flere polymorfe modifikasjoner, men bare en (I) er termodynamisk stabil, og har et ortorombisk (pseudo-tetragonalt) gitter med parametere a = 4,5186 A, b = 7,6570 A, c = 4,5256 A. Andre modifikasjoner av gallium (c, d, e, f) krystalliserer fra underkjølt dispergert metall og er ustabile. Ved forhøyet trykk ble ytterligere to polymorfe strukturer av gallium II og III observert, med henholdsvis kubiske og tetragonale gitter. Tettheten av gallium i fast tilstand ved en temperatur på T=20 °C er 5,904 g/cm?, flytende gallium ved T=29,8 °C har en tetthet på 6,095 g/cm?, det vil si volumet når det størkner. av gallium øker. Smeltepunktet til gallium er litt høyere enn romtemperatur og er lik Smelte.=29,8 °C, gallium koker ved Kok opp.=2230 °C.

En av egenskapene til gallium er det brede temperaturområdet for eksistensen av den flytende tilstanden (fra 30 til 2230 °C), mens den har et lavt damptrykk ved temperaturer opp til 1100-1200 °C. Den spesifikke varmekapasiteten til fast gallium i temperaturområdet T=0--24 °C er 376,7 J/kg·K (0,09 cal/g·deg.), i flytende tilstand ved T=29--100 °C - - 410 J/kg K (0,098 cal/g grader).

Den elektriske resistiviteten i fast og flytende tilstand er lik henholdsvis 53,4·10 -6 ohm·cm (ved T=0 °C) og 27,2·10 -6 ohm·cm (ved T=30 °C). Viskositeten til flytende gallium ved forskjellige temperaturer er 1,612 poise ved T=98 °C og 0,578 poise ved T=1100 °C. Overflatespenningen målt ved 30 °C i en hydrogenatmosfære er 0,735 n/m. Refleksjonskoeffisientene for bølgelengdene 4360 A og 5890 A er henholdsvis 75,6 % og 71,3 %.

Naturlig gallium består av to isotoper 69 Ga (61,2%) og 71 Ga (38,8%). Tverrsnittet for termisk nøytronfangst for dem er 2,1·10?28 m? og 5,1·10-28 m2, henholdsvis.

Kjemiske egenskaper. De kjemiske egenskapene til gallium er nær de til aluminium. Oksydfilmen som dannes på overflaten av metallet i luft beskytter gallium mot ytterligere oksidasjon.

Gallium reagerer med varmt vann:

Ved reaksjon med overopphetet damp (350 °C) dannes forbindelsen GaOOH (galliumoksidhydrat eller metagallsyre):

Gallium reagerer med mineralsyrer for å frigjøre hydrogen og danne salter:

Reaksjonsproduktene med alkalier og kalium- og natriumkarbonater er hydroksogallater som inneholder Ga(OH)-ioner 4 ? og Ga(OH) 6 3?

Gallium reagerer med halogener: reaksjonen med klor og fluor skjer ved romtemperatur, med brom - allerede ved? 35 ° C (ca. 20 ° C - med tenning), begynner interaksjon med jod ved oppvarming.

Gallium interagerer ikke med hydrogen, karbon, nitrogen, silisium og bor.

Ved høye temperaturer er gallium i stand til å ødelegge forskjellige materialer og effekten er sterkere enn smelten av noe annet metall. Dermed er grafitt og wolfram motstandsdyktig mot virkningen av galliumsmelting opp til 800 °C, alundum og berylliumoksid BeO - opptil 1000 °C, tantal, molybden og inobium er motstandsdyktige opp til 400–450 °C.

Med de fleste metaller danner gallium gallider, med unntak av vismut, samt metaller fra undergruppene sink, skandium og titan. En av Gallides V3Ga har en ganske høy overgangstemperatur til superledende tilstand på 16,8 K.

Gallium danner hydridgallater:

Stabiliteten til ioner avtar i serien BH4 ? > AlH4 ? > GaH4? . Og han BH4? stabil i vandig løsning, AlH4? Og GaH4? hydrolyser raskt:

Når Ga(OH)3 er oppløst og Ga2O3 3+ vannkomplekser dannes i syrer; derfor isoleres galliumsalter fra vandige løsninger i form av krystallinske hydrater, for eksempel galliumklorid GaCl3*6H2O, galliumkaliumalun KGa( SO4)2 *12H2O. Gallium aqua-komplekser i løsninger er fargeløse.

Grunnleggende tilkoblinger. Ga2H6 -- flyktig væske, tpl?21,4 °C, koke 139 °C. I etersuspensjon med litium- eller talliumhydrid danner det forbindelser LiGaH4 Og TlGaH4. Dannet ved å behandle tetrametyldigallan med trietylamin. Det er bananbindinger, som i diboran

Ga 2 O3 -- hvitt eller gult pulver, tpl 1795 °C. Eksisterer i form av to modifikasjoner. b-Ga2O3 -- fargeløse trigonale krystaller med en tetthet på 6,48 g/cm?, lett løselig i vann, løselig i syrer. V-Ga2O3 -- fargeløse monokliniske krystaller med en tetthet på 5,88 g/cm?, lett løselig i vann, syrer og alkalier. Det oppnås ved å varme opp galliummetall i luft ved 260 °C eller i oksygenatmosfære, eller ved å kalsinere galliumnitrat eller -sulfat. DH° 298 (rev)• 1089,10 kJ/mol; ДG° 298 (rev)• 998,24 kJ/mol; S° 298 84,98 J/mol·K.

Applikasjon. Galliumarsenid GaAs er et lovende materiale for halvlederelektronikk.

Galliumnitrid brukes til å lage halvlederlasere og lysdioder i det blå og ultrafiolette området. Galliumnitrid har utmerkede kjemiske og mekaniske egenskaper som er typiske for alle nitridforbindelser.

Gallium-71 isotopen er det viktigste materialet for å oppdage nøytrinoer, og i denne forbindelse står teknologien overfor en svært presserende oppgave med å isolere denne isotopen fra en naturlig blanding for å øke følsomheten til nøytrino detektorer. Siden innholdet av 71 Ga i en naturlig blanding av isotoper er ca. 39,9 %, kan isolasjonen av en ren isotop og dens bruk som nøytrino-detektor øke deteksjonsfølsomheten med 2,5 ganger.

Gallium er dyrt; i 2005, på verdensmarkedet, kostet et tonn gallium 1,2 millioner amerikanske dollar, og på grunn av den høye prisen og samtidig det store behovet for dette metallet, er det svært viktig å etablere fullstendig utvinning i aluminiumproduksjon og prosessering av kull i flytende brensel.

Gallium har en rekke legeringer som er flytende ved romtemperatur, og en av legeringene har et smeltepunkt på 3 °C (In-Ga-Sn eutektisk), men på den annen side er gallium (legeringer i mindre grad) svært aggressiv mot de fleste strukturelle materialer (sprekker og erosjon av legeringer ved høye temperaturer). For eksempel, i forhold til aluminium og dets legeringer, er gallium en kraftig styrkereduserende effekt (se adsorpsjonsreduksjon i styrke, Rehbinder-effekt). Denne egenskapen til gallium ble tydeligst demonstrert og studert i detalj av P. A. Rebinder og E. D. Shchukin under kontakten av aluminium med gallium eller dets eutektiske legeringer (sprøhet av flytende metall). Som kjølevæske er gallium ineffektivt og ofte rett og slett uakseptabelt.

Gallium er et utmerket smøremiddel. Metalllim som er svært viktige rent praktisk er laget basert på gallium og nikkel, gallium og scandium.

Galliummetall brukes også til å fylle kvartstermometre (i stedet for kvikksølv) for å måle høye temperaturer. Dette skyldes at gallium har et betydelig høyere kokepunkt sammenlignet med kvikksølv.

Galliumoksid er en del av en rekke strategisk viktige lasermaterialer i granatgruppen - GSGG, YAG, ISGG, etc.

Biologisk rolle og håndteringsegenskaper. Spiller ikke biologisk rolle. Kontakt av huden med gallium fører til det faktum at ultrasmå spredte partikler av metallet forblir på den. Utad ser det ut som en grå flekk.

Klinisk bilde av akutt forgiftning: kortvarig spenning, deretter sløvhet, nedsatt koordinasjon av bevegelser, adynami, areflexia, langsom pust, forstyrrelse av rytmen. På denne bakgrunn observeres lammelse av nedre ekstremiteter, deretter koma, død. Innåndingseksponering for galliumholdig aerosol ved en konsentrasjon på 50 mg/m? forårsaker nyreskade hos mennesker, det samme gjør intravenøs administrering av 10-25 mg/kg galliumsalter. Proteinuri, azotemi og nedsatt ureaclearance er notert.

På grunn av det lave smeltepunktet anbefales galliumbarrer å transporteres i polyetylenposer, som er dårlig fuktet av flytende gallium.

Gallium er et element i hovedundergruppen til den tredje gruppen av den fjerde perioden av det periodiske systemet av kjemiske elementer av D.I. Mendeleev, med atomnummer 31. Det er betegnet med symbolet Ga (lat. Gallium). Tilhører gruppen lettmetaller. Det enkle stoffet gallium (CAS-nummer: 7440-55-3) er et mykt duktilt metall av sølvhvit (ifølge andre kilder, lysegrå) farge med en blåaktig fargetone.

Historie

Eksistensen av gallium ble vitenskapelig spådd av D.I. Mendeleev. Da han opprettet det periodiske systemet av kjemiske elementer i 1869, basert på den periodiske loven han oppdaget, etterlot han ledige plasser i den tredje gruppen for ukjente grunnstoffer - analoger av aluminium og silisium (eka-aluminium og eca-silisium). Mendeleev, basert på egenskapene til nærliggende, godt studerte elementer, beskrev ganske nøyaktig ikke bare de viktigste fysiske og kjemiske egenskapene, men også oppdagelsesmetoden - spektroskopi. Spesielt, i en artikkel i Journal of the Russian Chemical Society i 1871, indikerte Mendeleev at atomvekten til eka-aluminium er nær 68, spesifikk vekt er omtrent 6 g/cm3. I metallisk tilstand vil metallet være smeltbart.
Gallium ble snart oppdaget, isolert som et enkelt stoff og studert av den franske kjemikeren Paul Emile Lecoq de Boisbaudran. I 1875 undersøkte Lecoq de Boisbaudran spekteret av sinkblanding hentet fra Pierrefitte (Pyreneene). I dette spekteret oppdaget han en ny fiolett linje, som indikerer tilstedeværelsen av et ukjent grunnstoff i mineralet. Isolering av elementet var beheftet med betydelige vanskeligheter, siden innholdet av det nye elementet i malmen var mindre enn 0,1%. Som et resultat klarte Lecoq de Boisbaudran å skaffe et nytt element i en mengde på mindre enn 0,1 g og studere det. Egenskapene til det nye elementet viste seg å ligne på sink.
Den 20. september 1875, på et møte i Paris Academy of Sciences, ble det lest et brev fra Lecoq de Boisbaudran om oppdagelsen av et nytt grunnstoff og studiet av dets egenskaper. Nyheten om navnet på elementet til ære for Frankrike vakte stor glede. Mendeleev, etter å ha lært om oppdagelsen fra en publisert rapport, oppdaget at beskrivelsen av det nye elementet nesten nøyaktig sammenfaller med beskrivelsen av eka-aluminium han tidligere hadde spådd. Han sendte et brev om dette til Lecoq de Boisbaudran, og indikerte at tettheten til det nye metallet ble bestemt feil og skulle være 5,9-6,0, og ikke 4,7 g/cm3. En grundig sjekk viste at Mendeleev hadde rett, og Lecoq de Boisbaudran skrev selv om dette: «Jeg tror ... det er ikke nødvendig å påpeke den eksepsjonelle betydningen som tettheten av det nye elementet har i forhold til bekreftelsen av Mendeleevs teori. utsikt.»
Oppdagelsen av gallium og de påfølgende oppdagelsene av germanium og scandium styrket posisjonen til den periodiske loven, og demonstrerte tydelig dets prediksjonspotensial. Mendeleev kalte Lecoq de Boisbaudran en av «forsterkerne av den periodiske lov».

opprinnelse til navnet

Paul Emile Lecoq de Boisbaudran kalte elementet til ære for sitt hjemland Frankrike, etter dets latinske navn - Gallia.
Det er en udokumentert legende som i navnet til elementet dets oppdager implisitt udødeliggjorde etternavnet hans (Lecoq). Det latinske navnet på elementet (Gallium) er konsonant med gallus - "hane" (latin). Det er bemerkelsesverdig at hanen le coq) (fransk) er et symbol på Frankrike.

Kvittering

Den kraftigste potensielle kilden til gallium er produksjonsløsninger for alumina under prosessering av bauxitt og nefelin. Galliumkonsentrasjon i alkalisk aluminatløsning etter dekomponering i Bayer-prosessen: 100-150 mg/l, ved sintringsmetode: 50-65 mg/l. Ved disse metodene skilles gallium fra det meste av aluminiumet ved karbonisering, og konsentreres i den siste fraksjonen av sedimentet. Deretter behandles det anrikede sedimentet med kalk, gallium går i løsning, hvorfra det grove metallet frigjøres ved elektrolyse. Gallium kan oppnås ved å behandle polymetalliske malmer og kull. Forurenset gallium vaskes med vann, filtreres deretter gjennom porøse plater og varmes opp i vakuum for å fjerne flyktige urenheter. For å oppnå gallium med høy renhet, brukes kjemiske (reaksjoner mellom salter), elektrokjemiske (elektrolyse av løsninger) og fysiske (dekomponering) metoder.

Gallium(lat. gallium), ga, kjemisk element av gruppe III i det periodiske systemet til D. I. Mendeleev, serienummer 31, atommasse 69,72; sølvhvitt mykt metall. Består av to stabile isotoper med massetall 69 (60,5 %) og 71 (39,5 %).

Eksistensen av aluminium ("eka-aluminium") og dets grunnleggende egenskaper ble forutsagt i 1870 av D. I. Mendeleev. Grunnstoffet ble oppdaget ved spektralanalyse i pyreneisk sinkblanding og isolert i 1875 av den franske kjemikeren P. E. Lecoq de Boisbaudran; oppkalt etter Frankrike (lat. gallia). Det nøyaktige sammentreffet mellom geologiens egenskaper og de spådde var det periodiske systemets første triumf.

Gjennomsnittlig innhold av hydrogen i jordskorpen er relativt høyt, 1,5–10–30 vektprosent, som tilsvarer innholdet av bly og molybden. G. er et typisk spredt element. Det eneste mineralet av G. - galdite cugas 2 er svært sjeldent. Geologiens geokjemi er nært knyttet til geokjemien aluminium, som er på grunn av likheten mellom deres fysisk-kjemiske egenskaper. Hoveddelen av gull i litosfæren er inneholdt i aluminiummineraler. G.-innholdet i bauxitter og nefeliner varierer fra 0,002 til 0,01 %. Økte konsentrasjoner av germanium er også observert i sphaleritt (0,01-0,02%), i steinkull (sammen med germanium), og også i noen jernmalmer.

Fysiske og kjemiske egenskaper. G. har et rombisk (pseudo-tetragonalt) gitter med parameterne EN= 4,5197A, b= 7,6601a, c = 4,5257A. Tetthet. ( g/cm 3) fast metall 5.904 (20°C), flytende metall 6.095 (29.8°C), det vil si under størkning øker volumet av gassen; t pl 29,8 °C, t kip 2230°C. Et karakteristisk trekk ved hydrokarboner er det store området av flytende tilstand (2200°C) og lavt damptrykk ved temperaturer opp til 1100-1200°C. Spesifikk varmekapasitet for fast G. 376,7 j/(kg K) , dvs. 0,09 cal/(g hagl) i området 0-24°C, væske, henholdsvis 410 j /(kg K.), det vil si 0,098 cal/(g hagl) i området 29-100°C. Elektrisk resistivitet ( ohm cm) fast G. 53,4-10-6 (0°C), væske 27,2-10-6 (30°C). Viskositet ( kroppsholdning = 0,1 n sek/m 2) : 1,612 (98°С), 0,578 (1100°С), overflatespenning 0,735 n/m (735 dyn/cm) (30 °C i h2 atmosfære). Refleksjonskoeffisientene for bølgelengdene 4360A og 5890A er henholdsvis 75,6 % og 71,3 %. Termisk nøytronfangst tverrsnitt 2,71 fjøs (2,7 10 -28 m 2) .

I luft ved ordinære temperaturer er G. stabil. Over 260°C observeres langsom oksidasjon i tørt oksygen (oksidfilmen beskytter metallet). I svovel og saltsyrer G. løses sakte, i flussyre - raskt, i salpetersyre i kulde er G. stabil. G. løses sakte i varme alkaliløsninger. Klor og brom reagerer med hydrogen i kulde, og med oksygen ved oppvarming. Smeltet gass ved temperaturer over 300°C samhandler med alle strukturelle metaller og legeringer.

De mest stabile er treverdige aluminiumforbindelser, som på mange måter ligner kjemiske forbindelser av aluminium i egenskaper. I tillegg er mono- og divalente forbindelser kjent. Høyere oksid g a 2 o 3 - hvit substans, uløselig i vann. Det tilsvarende hydroksydet utfelles fra løsninger av saltsyresalter i form av et hvitt gelatinøst bunnfall. Den har en uttalt amfoterisk karakter. Når de er oppløst i alkalier, dannes gallater (for eksempel na); når de er oppløst i syrer, dannes gallater: ga 2 (s0 4) 3, gacl 3, etc. Syreegenskaper i G. er hydroksyd mer uttalt enn i aluminiumhydroksid [frigjøringsområdet til A1(OH) 3 ligger innenfor området ph = 10,6-4,1, og ca(oh) 3 innenfor området ph = 9,7-3,4] .

I motsetning til a1(oh) 3, løses G. hydroxide ikke bare i sterke alkalier, men også i ammoniakkløsninger. Ved koking utfelles hydroksyd G igjen fra ammoniakkløsningen.

Fra salter G. høyeste verdi har klorid gac1 3 ( t pl 78°C, t kip 200°C) og sulfat ga 2 (så 4) 3. Den siste med sulfater alkalimetaller og ammonium danner dobbeltsalter som alun, for eksempel (nh 4) ga(so 4) 2 -12h 2 o.G. danner ferrocyanid ga 4 3, som er lett løselig i vann og fortynnede syrer, som kan brukes til å skille det fra al og en rekke andre grunnstoffer.

Kvittering og søknad. Hovedkilden til aluminiumsproduksjon er aluminiumsproduksjon. Ved bearbeiding av bauxitt ved bruk av Bayer-metoden konsentreres hydroklorid i de sirkulerende moderlutene etter separering av Al(OH)3. G. isoleres fra slike løsninger ved elektrolyse på en kvikksølvkatode. Fra den alkaliske løsningen oppnådd etter behandling av amalgamet med vann, utfelles ga(oh) 3, som løses i alkali og isoleres ved elektrolyse.

I soda-kalk-metoden for bearbeiding av bauxitt eller nefelinmalm, konsentreres hydrogen i de siste fraksjonene av sedimentet som frigjøres under karbonisering. For ytterligere anrikning behandles hydroksydbunnfallet med kalkmelk. I dette tilfellet forblir det meste av a1 i sedimentet, og gallium går over i løsning, hvorfra galliumkonsentrat (6-8 % ga 2 o 3) isoleres ved å passere co 2; sistnevnte oppløses i alkali og gass isoleres elektrolytisk.

Gasskilden kan også være den resterende anodiske legeringen i a1-raffineringsprosessen ved bruk av trelags elektrolysemetoden. Ved produksjon av sink er kildene til sink sublimasjoner (Welz-oksider), dannet under bearbeiding av sinkslagg som utluter avgangsmasser.

Flytende gass oppnådd ved elektrolyse av en alkalisk løsning, vasket med vann og syrer (hc1, hno3), inneholder 99,9-99,95% ga. Et renere metall oppnås ved vakuumsmelting, sonesmelting eller ved å trekke en enkelt krystall fra smelten.

G. har ennå ikke utbredt industriell bruk. Det potensielle omfanget av biproduktproduksjon av hydrokarboner i aluminiumproduksjon overstiger fortsatt etterspørselen etter metallet. Den mest lovende bruken av G. er i formen kjemiske forbindelser slik som gaas, gap, gasb, som har halvlederegenskaper. De kan brukes i høytemperaturlikerettere og transistorer, solcellebatterier og andre enheter hvor den fotoelektriske effekten i blokkeringssjiktet kan brukes, samt i infrarøde strålingsmottakere. G. kan brukes til fremstilling av optiske speil karakterisert ved høy reflektivitet. En legering av aluminium og hydroksid har blitt foreslått i stedet for kvikksølv som katoden til ultrafiolette strålingslamper som brukes i medisin. Det foreslås å bruke flytende gass og dens legeringer for fremstilling av høytemperaturtermometre (600-1300°C) og trykkmålere. Av interesse er bruken av gass og dens legeringer som flytende kjølevæske i kraftkjernereaktorer (dette hindres av den aktive interaksjonen av gass ved driftstemperaturer med strukturelle materialer; den eutektiske ga-zn-sn-legeringen har en mindre korrosiv effekt enn ren gass).

Litt.: Sheka I.A., Chaus I.S., Mityureva T.T., Galliy, K., 1963; Eremin N.I., Galliy, M., 1964; Elikman A.N., Kerin O.E., Samsonov G.V., Metallurgy of rare metals, 2. utgave, M., 1964; einecke E., das gallium, lpz., .

A.N. Zelikman.

last ned abstrakt

Det kjemiske elementet galium finnes praktisk talt aldri i naturen i fri form. Det finnes i mineralske urenheter, som det er ganske vanskelig å skille fra. Gallium regnes som et sjeldent stoff; noen av egenskapene er ikke fullt ut studert. Imidlertid brukes det i medisin og elektronikk. Hva er dette elementet? Hvilke egenskaper har den?

Er gallium et metall eller et ikke-metall?

Grunnstoffet tilhører den trettende gruppen av den fjerde perioden. Den er oppkalt etter den historiske regionen Gallia, som Frankrike, hjemlandet til oppdageren av elementet, var en del av. Symbolet Ga brukes til å betegne det.

Galium er inkludert i gruppen lettmetaller sammen med aluminium, indium, germanium, tinn, antimon og andre grunnstoffer. Som et enkelt stoff er det sprøtt og mykt, og har en sølvhvit farge med en lett blåaktig fargetone.

Oppdagelseshistorie

Mendeleev "spådde" gallium, og etterlot et sted for det i den tredje gruppen av det periodiske systemet (i henhold til det utdaterte systemet). Han kalte omtrent dens atommasse og spådde til og med at grunnstoffet ville bli oppdaget spektroskopisk.

Noen år senere ble metallet oppdaget av franskmannen Paul Emile Lecoq. I august 1875 studerte en vitenskapsmann et spektrum fra en forekomst i Pyreneene og la merke til nye fiolette linjer. Grunnstoffet ble kalt galium. Innholdet i mineralet var ekstremt lite og Lecoq klarte å isolere bare 0,1 gram. Oppdagelsen av metallet var en av bekreftelsene på riktigheten av Mendeleevs spådom.

Fysiske egenskaper

Galliummetall er svært formbart og smeltbart. Ved lave temperaturer forblir den i fast tilstand. For å gjøre det om til væske er en temperatur på 29,76 grader Celsius eller 302,93 Calvin tilstrekkelig. Du kan smelte den ved å holde den i hånden eller dyppe den i en varm væske. For høye temperaturer gjør den veldig aggressiv: ved 500 grader Celsius og over er den i stand til å korrodere andre metaller.

Krystallgitteret til galium er dannet av diatomiske molekyler. De er veldig stabile, men svakt knyttet til hverandre. For å bryte forbindelsen deres, er det ikke nødvendig i det hele tatt et stort nummer av energi, slik at gallium lett blir flytende. Det er fem ganger mer smeltbart enn indium.

I flytende tilstand er metallet tettere og tyngre enn i fast tilstand. I tillegg leder den strøm bedre. Under normale forhold er dens tetthet 5,91 g/cm³. Metall koker ved -2230 grader Celsius. Når den er herdet, utvider den seg omtrent 3,2 %.

Kjemiske egenskaper

I mange kjemiske egenskaper ligner gallium på aluminium, men er mindre aktivt og reaksjoner med det er langsommere. Den reagerer ikke med luft, og danner umiddelbart en oksidfilm som forhindrer oksidering. Det reagerer ikke på hydrogen, bor, silisium, nitrogen og karbon.

Metallet samhandler godt med nesten alle halogener. Det reagerer med jod bare når det varmes opp; det reagerer med klor og brom selv ved romtemperatur. I varmt vann begynner det å fortrenge hydrogen, danner salter med mineralsyrer og frigjør også hydrogen.

Galium kan danne amalgamer med andre metaller. Hvis flytende gallium slippes på et solid stykke aluminium, vil det begynne å trenge inn i det. Invaderer krystallgitteret av aluminium, flytende stoff vil gjøre den skjør. Etter bare noen dager kan en solid metallblokk knuses for hånd uten stor innsats.

applikasjon

I medisin brukes galiummetall for å bekjempe svulster og hyperkalsemi, og er også egnet for radioisotopdiagnostikk av beinkreft. Imidlertid kan medisiner som inneholder stoffet forårsake bivirkninger som kvalme og oppkast.

Galliummetall brukes også i mikrobølgeelektronikk. Det brukes til fremstilling av halvledere og lysdioder, som et piezomateriale. Metalllim er oppnådd fra en legering av gallium med skandium eller nikkel. Når det er legert med plutonium, spiller det rollen som en stabilisator og brukes i atombomber.

Briller med dette metallet har en høy brytningsindeks for stråler, og oksidet Ga 2 O 3 lar glasset overføre infrarøde stråler. Rent gallium kan brukes til å lage enkle speil fordi det reflekterer lyset godt.

Galiumoverflod og avsetninger

Hvor kan jeg få tak i gallium? Metall kan enkelt bestilles på nett. Prisen varierer fra 115 til 360 dollar per kilo. Metallet regnes som sjeldent, det er svært spredt i jordskorpen og danner praktisk talt ikke sine egne mineraler. Siden 1956 har alle tre blitt funnet.

Gallium finnes ofte i sink og jern, og dets urenheter finnes i kull, beryl, granat, magnetitt, turmalin, feltspat, kloritt og andre mineraler. I gjennomsnitt er innholdet i naturen omtrent 19 g/t.

Mest galium finnes i stoffer som er nær det i sammensetning. På grunn av dette er det vanskelig og dyrt å trekke det ut fra dem. Metallets eget mineral kalles gallitt med formelen CuGaS 2 . Den inneholder også kobber og svovel.

Påvirkning på mennesker

Lite er kjent om den biologiske rollen til metallet og dets effekter på menneskekroppen. I det periodiske systemet er det plassert ved siden av elementene som er viktige for oss (aluminium, jern, sink, krom). Det er en oppfatning at gallium, som et ultramikroelement, er en del av blodet, akselererer strømmen og forhindrer dannelsen av blodpropper.

På en eller annen måte er en liten mengde av stoffet inneholdt i menneskekroppen (10 -6 - 10 -5%). Galium kommer inn i det sammen med vann og landbruksmatprodukter. Det holdes tilbake i beinvev og lever.

Galliummetall regnes som lite giftig eller betinget giftig. Ved kontakt med huden forblir små partikler på den. Det ser ut som en grå skitten flekk som lett kan fjernes med vann. Stoffet etterlater ikke brannskader, men kan i noen tilfeller gi dermatitt. Det er kjent at høye nivåer av galium i kroppen forårsaker lidelser i lever, nyrer og nervesystemet, men dette krever en veldig stor mengde metall.