За елемента с атомен номер 31 повечето читатели помнят само, че той е един от трите елемента, предсказани и описани най-подробно от D.I. Менделеев и че галият е много топим метал: за да го превърнете в течност, е достатъчна топлината на дланта.
Въпреки това, галият не е най-топимият метал (дори ако не броим живака). Неговата точка на топене е 29,75°C, докато цезият се топи при 28,5°C; само цезий, като всеки алкален метал, не можете да вземете в ръцете си, следователно, в дланта на ръката си, естествено, е по-лесно да разтопите галий, отколкото цезий.
Изпейте история за елемент #31, ние нарочно започнахме, като споменахме нещо, което е известно на почти всички. Защото това „известно“ се нуждае от някакво обяснение. Всеки знае, че галият е предсказан от Менделеев и открит от Лекок дьо Боабодран, но не всеки знае как се е случило откритието. Почти всеки знае, че галият е стопим, но почти никой не може да отговори на въпроса защо е стопим.
Как е открит галият?
Френският химик Пол Емил Лекок дьо Боабодран остава в историята като откривател на три нови елемента: галий (1875), самарий (1879) и диспрозий (1886). Първото от тези открития му донесе слава.
По това време извън Франция той беше малко известен. Той беше на 38 години, занимаваше се основно със спектроскопски изследвания. Lecoq de Boisbaudran беше добър спектроскопист и това в крайна сметка доведе до успех: той откри и трите си елемента чрез спектрален анализ.
През 1875 г. Lecoq de Boisbaudran изследва спектъра на цинковата смес, донесена от Pierrefitte (Пиренеите). Именно в този спектър е открита нова виолетова линия (дължина на вълната 4170 Å). Новата линия показва наличието на неизвестен елемент в минерала и, съвсем естествено, Lecoq de Boisbaudran полага всички усилия да изолира този елемент. Това не беше лесно да се направи: съдържанието на новия елемент в рудата беше по-малко от 0,1% и в много отношения беше подобно на цинка*. След продължителни експерименти ученият успя да получи нов елемент, но в много малко количество. Толкова малък (по-малко от 0,1 g), че Lecoq de Boisbaudrap не може да проучи напълно неговите физични и химични свойства.
* Как се получава галий от цинкова смес е описано по-долу.
Съобщението за откриването на галий - така в чест на Франция (Gallia - латинското му име) е кръстен нов елемент - се появи в докладите на Парижката академия на науките.
Това съобщение е прочетено от D.I. Менделеев разпозна екаалуминий, който беше предсказал пет години по-рано, в галия. Менделеев веднага пише на Париж. „Методът на откриване и изолиране, както и малкото описани свойства предполагат, че новият метал не е нищо повече от екаалуминий“, се казва в писмото му. След това повтори прогнозираните свойства за този елемент. Освен това, никога не държейки зрънце галий в ръцете си, без да го вижда в очите си, руският химик твърди, че откривателят на елемента е сбъркал, че плътността на новия метал не може да бъде равна на 4,7, както пише Лекок дьо Боабодран , - трябва да е повече около 5,9...6,0 g/cm3!
Колкото и странно да изглежда, но първият от неговите утвърдителни, "укрепващи" научава за съществуването на периодичния закон едва от това писмо. Той отново изолира и внимателно пречиства зърната на галий, за да провери резултатите от първите експерименти. Някои историци на науката смятат, че това е направено, за да се засрами самоувереният руски „предсказател“. Но опитът показва обратното: откривателят е сбъркал. По-късно той пише: „Мисля, че не е необходимо да се изтъква изключителното значение, което има плътността на нов елемент във връзка с потвърждаването на теоретичните възгледи на Менделеев.“
Останалите свойства на елемент № 31, предсказани от Менделеев, почти напълно съвпадаха с експерименталните данни. „Прогнозите на Менделеев се сбъднаха с малки отклонения: екаалуминият се превърна в галий.“ Ето как Енгелс характеризира това събитие в „Диалектика на природата“.
Излишно е да казвам, че откриването на първия елемент, предсказан от Менделеев, значително засили позицията на периодичния закон.
Защо галият е стопим?
Предсказвайки свойствата на галия, Менделеев смята, че този метал трябва да бъде стопим, тъй като неговите аналози в групата - алуминий и индий - също не се различават по огнеупорност.
Но точката на топене на галия е необичайно ниска, пет пъти по-ниска от тази на индия. Това се обяснява с необичайната структура на кристалите на галий. Неговата кристална решетка се формира не от отделни атоми (както при "нормалните" метали), а от двуатомни молекули. Молекулите Ga 2 са много стабилни; те се запазват дори когато галият се преобразува в течно състояние. Но тези молекули са свързани една с друга само чрез слаби сили на Ван дер Ваалс и е необходима много малко енергия, за да се прекъсне връзката им.
Още някои свойства на елемент № 31 са свързани с двуатомността на молекулите. В течно състояние галият е по-плътен и по-тежък, отколкото в твърдо състояние. Електрическата проводимост на течния галий също е по-голяма от тази на твърдия галий.
Външно - най-вече на калай: сребристо-бял мек метал, не се окислява и не потъмнява във въздуха.
И в повечето химични свойства галият е близо до алуминия. Подобно на алуминия, във външната орбита на атома на галия има три електрона. Подобно на алуминия, галият лесно, дори и на студено, взаимодейства с халогени (с изключение на йод). И двата метала лесно се разтварят в сярна и солна киселина, и двата реагират с основи и дават амфотерни хидроксиди. Константи на дисоциация на реакциите
Ga(OH) 3 → Ga 3+ + 3OH -
H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3– 3
са количества от един и същи порядък.
Съществуват обаче разлики в химичните свойства на галия и алуминия.
При сух кислород галият се окислява забележимо само при температури над 260 ° C, а алуминият, ако е лишен от защитния си оксиден филм, се окислява много бързо от кислород.
С водорода галият образува хидриди, подобни на борните хидриди. Алуминият, от друга страна, може само да разтваря водорода, но не и да реагира с него.
А галият е подобен на графит, кварц, вода.
На графит - този, който оставя сива следа върху хартията.
На кварц - електрическа и топлинна анизотропия.
Електрическото съпротивление на галиеви кристали зависи от това по коя ос тече токът. Съотношението на максимума към минимума е 7 - повече от всеки друг метал. Същото важи и за коефициента на топлинно разширение.
Неговите стойности в посока на три кристалографски оси (ромбични галиеви кристали) са свързани като 31:16:11.
А галият е подобен на водата по това, че се разширява, когато се втвърди. Увеличението на обема е забележимо - 3,2%.
Вече една комбинация от тези противоречиви прилики говори за уникалната индивидуалност на елемент №31.
Освен това има свойства, които не са присъщи на нито един елемент. Разтопен, той може да остане преохладен в продължение на много месеци под точката си на топене. Това е единственият метал, който остава течен в широк температурен диапазон от 30 до 2230°C, а неговата летливост на парите е минимална. Дори при висок вакуум той се изпарява забележимо едва при 1000°C. Парите на галия, за разлика от твърдите и течните метали, са едноатомни. Преходът Ga 2 → 2Ga изисква много енергия; това обяснява трудността при изпаряване на галий.
Големият температурен диапазон на течното състояние е в основата на едно от основните технически приложения на елемент No31.
За какво е полезен галият?
Галиевите термометри позволяват по принцип измерване на температури от 30 до 2230°C. Вече се предлагат галиеви термометри за температури до 1200°C.
Елемент № 31 отива за производството на нискотопими сплави, използвани в сигнални устройства. Сплав от галий и индий се топи още при 16°C. Това е най-топимата от всички известни сплави.
Като елемент от група III, който допринася за повишаване на проводимостта на "дупка" в полупроводник, галият (с чистота най-малко 99,999%) се използва като добавка към германий и силиций.
Интерметалните съединения на галий с елементи от V група - антимон и арсен - сами по себе си имат полупроводникови свойства.
Добавянето на галий към стъклената маса позволява да се получат стъкла с висок индекс на пречупване на светлинните лъчи, а стъклата на основата на Ga 2 O 3 пропускат добре инфрачервените лъчи.
Течният галий отразява 88% от светлината, падаща върху него, твърдият - малко по-малко. Следователно, галиеви огледала са много лесни за производство - галиево покритие може да се нанесе дори с четка.
Понякога се използва способността на галия да намокря добре твърди повърхности, заменяйки живака в дифузионните вакуумни помпи. Такива помпи "задържат" вакуума по-добре от живачните помпи.
Правени са опити за използване на галий в ядрени реактори, но резултатите от тези опити едва ли могат да се считат за успешни. Не само, че галият доста активно улавя неутрони (напречно сечение на улавяне от 2,71 барна), той също така реагира при повишени температури с повечето метали.
Галият не е станал атомен материал. Вярно е, че неговият изкуствен радиоактивен изотоп 72 Ga (с период на полуразпад 14,2 часа) се използва за диагностициране на рак на костите. Хлоридът и нитратът на галий-72 се адсорбират от тумора и чрез фиксиране на радиационната характеристика на този изотоп лекарите почти точно определят размера на чуждите образувания.
Както можете да видите, практическите възможности на елемент No 31 са доста широки. Все още не е възможно да се използват напълно поради трудността да се получи галий, доста рядък елемент (1,5 10 -3% от теглото на земната кора) и много разпръснат. Известни са малко местни минерали на галий. Неговият първи и най-известен минерал, галит CuGaS 2, е открит едва през 1956 г. По-късно са открити още два минерала, които вече са доста редки.
Обикновено галият се намира в цинкови, алуминиеви, железни руди, както и във въглища - като незначителен примес. И какво е характерно: колкото повече е този примес, толкова по-трудно е да се извлече, защото има повече галий в рудите на онези метали (алуминий, цинк), които са близки до него по свойства. Основната част от земния галий е затворена в алуминиеви минерали.
Добивът на галий е скъпо „удоволствие“. Следователно, елемент #31 се използва в по-малки количества от всеки от неговите съседи в периодичната таблица.
Възможно е, разбира се, науката в близко бъдеще да открие нещо в галия, което да го направи абсолютно необходим и незаменим, както се случи с друг елемент, предсказан от Менделеев, германий. Само преди 30 години той беше използван дори по-малко от галия и тогава започна „ерата на полупроводниците“ ...
Търсене на модели
Свойствата на галия са предсказани от D.I. Менделеев пет години преди откриването на този елемент. Гениалният руски химик изгради своите прогнози върху закономерностите на промените в свойствата по групи от периодичната система. Но за Lecoq de Boisbaudran откриването на галия също не е щастлива случайност. Талантлив спектроскопист, още през 1863 г. той открива закономерности в изменението на спектрите на елементи с подобни свойства. Сравнявайки спектрите на индий и алуминий, той стигна до извода, че тези елементи може да имат "брат", чиито линии биха запълнили празнината в късовълновата част на спектъра. Именно тази липсваща линия той търсеше и я намери в спектъра на цинковата смес от Pierrfit.
За сравнение представяме таблица с основните свойства, предсказани от D.I. Менделеев екаалуминий и галий, открити от Lecoq de Boisbaudran.
| Екаалуминий | Галий |
| Атомно тегло около 68 | Атомно тегло 69,72 |
| Трябва да е с ниска степен на топене | Точка на топене 29,75°C |
| Относително тегло близо до 6,0 | Специфично тегло 5,9 (твърдо) и 6,095 (течно) |
| Атомен обем 11.5 | Атомен обем 11.8 |
| Не трябва да се окислява във въздуха | Леко окислен само при червена температура |
| Водата трябва да се разлага при висока температура | Разлага водата при висока температура |
| Съставни формули: EaCl 3 Ea 2 O 3, Ea 2 (SO 4) 3 | Съставни формули: GaCl3, Ga3O3, Ga2(SO4)3 |
| Трябва да образува стипца Ea 2 (SO 4) 3 Me 2 SO 4 24H 2 O, но по-трудно от алуминия | Образува състав на стипца (NH 4) Ga (SO 4) 2 12H 2 O |
| Оксидът Ea 2 O 3 трябва лесно да се редуцира и да даде метал, по-летлив от Al, и следователно може да се очаква, че ека алуминият ще бъде открит чрез спектрален анализ. | Галият лесно се редуцира от оксид чрез калциниране в поток от водород, открит чрез спектрален анализ |
Игра на думи?
Някои историци на науката виждат в името на елемент No31 не само патриотизъм, но и неблагоразумието на неговия откривател. Общоприето е, че думата "галий" идва от латинското Gallia (Франция). Но ако желаете, в същата дума можете да видите намек за думата "петел"! На латински "петел" е gallus, на френски - le coq. Лекок дьо Боабодран?
В зависимост от възрастта
В минералите галият често придружава алуминия. Интересното е, че съотношението на тези елементи в минерала зависи от времето на образуване на минерала. Във фелдшпатите един атом галий пада върху 120 хиляди алуминиеви атома. В нефелините, образувани много по-късно, това съотношение вече е 1:6000, а в още „по-младата“ вкаменена дървесина е само 1:13.
Първи патент
Първият патент за използването на галий е взет преди 60 години. Елемент № 31 искаше да се използва в електрически дъгови лампи.
Измества сярата, защитава се със сяра
Интересно е взаимодействието на галий със сярна киселина. Придружава се от отделяне на елементарна сяра. В този случай сярата обгръща повърхността на метала и предотвратява по-нататъшното му разтваряне. Ако обаче металът се измие с гореща вода, реакцията ще се възобнови и ще продължи, докато върху галия не израсне нова „кожа“ от сяра.
Лошо влияние
Течният галий взаимодейства с повечето метали, образувайки сплави и интерметални съединения с доста ниски механични свойства. Ето защо контактът с галий води до загуба на здравина на много структурни материали. Берилият е най-устойчив на действието на галия: при температури до 1000 ° C той успешно се противопоставя на агресивността на елемент № 31.
И оксид също!
Незначителните добавки на галиев оксид значително влияят върху свойствата на оксидите на много метали. Така че примесването на Ga 2 O 3 към цинков оксид значително намалява неговото синтероване. Но разтворимостта на цинка в такъв оксид е много по-голяма, отколкото в чистия. И в титановия диоксид, когато се добави Ga 2 O 3, електрическата проводимост пада рязко.
Как се получава галий
Промишлени находища на галиеви руди не са открити в света. Следователно галият трябва да се извлича от цинкови и алуминиеви руди, които са много бедни на него. Тъй като съставът на рудите и съдържанието на галий в тях не са еднакви, методите за получаване на елемент № 31 са доста разнообразни. Например, ще ви разкажем как се извлича галий от цинкова смес, минерал, в който този елемент е открит за първи път.
Най-напред се изпича цинкова смес ZnS и получените оксиди се излугват със сярна киселина. Заедно с много други метали галият преминава в разтвор. В този разтвор преобладава цинковият сулфат - основният продукт, който трябва да бъде пречистен от примеси, включително галий. Първият етап на пречистване е утаяването на така наречената желязна утайка. С постепенното неутрализиране на киселинния разтвор тази утайка се утаява. Съдържа около 10% алуминий, 15% желязо и (което е най-важно за нас сега) 0,05 ... 0,1% галий. За извличане на галий утайката се излугва с киселина или сода каустик - амфотерен галиев хидроксид. Алкалният метод е по-удобен, тъй като в този случай е възможно да се направи оборудване от по-евтини материали.
Под действието на алкали съединенията на алуминия и галия преминават в разтвор. Когато този разтвор се неутрализира внимателно, галиевият хидроксид се утаява. Но част от алуминия също се утаява. Следователно утайката се разтваря отново, сега в солна киселина. Получава се разтвор на галиев хлорид, замърсен главно с алуминиев хлорид. Тези вещества могат да бъдат разделени чрез екстракция. Излива се етер и за разлика от AlCl3, GaCl3 почти напълно преминава в органичния разтворител. Слоевете се разделят, етерът се дестилира и полученият галиев хлорид отново се обработва с концентрирана сода каустик, за да се утаи и отдели примесите желязо от галия. От този алкален разтвор се получава метален галий. Получава се чрез електролиза при напрежение 5,5 V. Галият се отлага върху меден катод.
галий и зъби
Дълго време се смяташе, че галият е токсичен. Едва през последните десетилетия това погрешно схващане беше опровергано. Нискотопим галий интересува зъболекари. Още през 1930 г. за първи път е предложено да се замени живакът с галий в съставите за зъбни пломби. Допълнителни проучвания както тук, така и в чужбина потвърдиха обещанието за такава замяна. Металните пломби без живак (живакът е заменен с галий) вече се използват в стоматологията.
Химическият елемент галий практически не се среща в природата в свободна форма. Съществува в примеси от минерали, от които е трудно да се отдели. Галият се счита за рядко вещество, някои от неговите свойства не са напълно разбрани. Въпреки това се използва в медицината и електрониката. Какъв е този елемент? Какви свойства притежава?
Галий - метал или неметал?
Елементът принадлежи към тринадесетата група на четвъртия период. Носи името на историческата област - Галия, част от която е била Франция - родното място на откривателя на елемента. За обозначаването му се използва символът Ga.
Галият е включен в групата на леките метали заедно с алуминий, индий, германий, калай, антимон и други елементи. Като просто вещество, той е крехък и мек, има сребристо-бял цвят с лек синкав оттенък.
История на откритията
Менделеев "предсказал" галия, оставяйки му място в третата група на периодичната система (според остарялата система). Той грубо назовава атомната му маса и дори прогнозира, че елементът ще бъде открит спектроскопски.
Няколко години по-късно металът е открит от французина Пол Емил Лекок. През август 1875 г. учен изучава спектъра от находище в Пиренеите и забелязва нови лилави линии. Елементът е наречен галий. Съдържанието му в минерала е изключително малко и Лекок успява да изолира само 0,1 грама. Откриването на метала беше едно от потвържденията за правилността на предсказанието на Менделеев.
Физични свойства
Металът галий е много пластичен и стопим. При ниски температури е в твърдо състояние. За да се превърне в течност, е достатъчна температура от 29,76 градуса по Целзий или 302,93 Калвин. Можете да го разтопите, като го държите в ръка или го пуснете в гореща течност. Твърде високите температури го правят много агресивен: при 500 градуса по Целзий и повече той е в състояние да корозира други метали.
Кристалната решетка на галия се формира от двуатомни молекули. Те са много стабилни, но слабо свързани помежду си. Необходима е много малко енергия, за да се прекъсне връзката им, така че галият става течен без затруднения. Той е пет пъти по-топим от индия.
В течно състояние металът е по-плътен и по-тежък, отколкото в твърдо състояние. Освен това той провежда по-добре електричеството. При нормални условия плътността му е 5,91 g/cm³. Металът кипи при -2230 градуса по Целзий. Когато се втвърди, той се разширява с приблизително 3,2%.
Химични свойства
По много химични свойства галият е подобен на алуминия, но проявява по-слаба активност и реакциите с него протичат по-бавно. Не реагира с въздуха, незабавно образува оксиден филм, който предотвратява окисляването му. Не реагира на водород, бор, силиций, азот и въглерод.
Металът взаимодейства добре с почти всеки халоген. Реагира с йод само при нагряване; реагира с хлор и бром дори при стайна температура. В гореща вода той започва да измества водорода, образува соли с минерални киселини и също така отделя водород.
С други метали галият може да образува амалгами. Ако течен галий се пусне върху твърдо парче алуминий, той ще започне да прониква в него. Нахлувайки в кристалната решетка на алуминия, течната субстанция ще я направи крехка. В рамките на няколко дни солиден метален прът може да бъде смачкан на ръка, без много усилия.
Приложение
В медицината металният галий се използва за борба с тумори и хиперкалциемия, подходящ е и за радиоизотопна диагностика на рак на костите. Въпреки това, препаратите, съдържащи веществото, могат да причинят странични ефекти като гадене и повръщане.
Металният галий се използва и в микровълновата електроника. Използва се за производството на полупроводници и светодиоди, като пиезо материал. Металните лепила се получават от сплав на галий със скандий или никел. В сплав с плутоний той играе ролята на стабилизатор и се използва в ядрени бомби.
Очилата с този метал имат висок коефициент на пречупване, а неговият оксид Ga 2 O 3 позволява на стъклото да пропуска инфрачервени лъчи. Чистият галий може да се използва за направата на прости огледала, тъй като отразява добре светлината.
Разпространение и находища на галий
Къде да вземем галий? Металът може лесно да се поръча онлайн. Цената му варира от 115 до 360 долара за килограм. Металът се счита за рядък, той е много разпръснат в земната кора и практически не образува собствени минерали. От 1956 г. и трите са намерени.
Често галият се среща в състава на цинк, желязо, Неговите примеси се намират във въглища, берил, гранат, магнетит, турмалин, фелдшпат, хлорити и други минерали. Средно съдържанието му в природата е около 19 g/t.
Повечето галий се намират в вещества, които са близки до него по състав. Поради това извличането от тях е трудно и скъпо. Собственият минерал на метала се нарича галит с формула CuGaS 2 . Освен това съдържа мед и сяра.
Въздействие върху човек
Малко се знае за биологичната роля на метала и ефектите му върху човешкото тяло. В периодичната таблица той е до елементите, които са жизненоважни за нас (алуминий, желязо, цинк, хром). Има мнение, че като ултрамикроелемент галият е част от кръвта, ускорява нейния поток и предотвратява образуването на кръвни съсиреци.
По един или друг начин малко количество от веществото се съдържа в човешкото тяло (10 -6 - 10 -5%). Галият влиза в него заедно с водата и селскостопанските храни. Задържа се в костната тъкан и черния дроб.
Металният галий се счита за ниско токсичен или условно токсичен. При контакт с кожата по нея остават малки частици. Изглежда като сиво мръсно петно, което лесно се отстранява с вода. Веществото не оставя изгаряния, но в някои случаи може да причини дерматит. Известно е, че високото съдържание на галий в организма причинява нарушения в черния дроб, бъбреците и нервната система, но това изисква много голямо количество метал.
Той формулира своя периодичен закон и състави периодичната таблица, много метали все още не бяха известни на науката.
Това обаче не попречи на химика да изгради своята периодична таблица, оставяйки празни клетки за елементи, които все още не са открити. Тези „бели петна“ скоро бяха запълнени. Един от тези елементи, предсказан от Менделеев, ще бъде обсъден днес.
Запознайте се с: галий, номер 31 в таблицата. Третата група е нискотопим метал, подобен по свойства на алуминия и силиция. Менделеев не само описва свойствата на този метал достатъчно подробно, но и посочва атомното му тегло с почти 100% точност.
Откриване и произход на името
Галият е открит и изолиран като просто вещество от френския химик Paul Emile Lecoq de Boisbaudran. Това се случи през 1875 г., когато ученият изследва проби от цинкова смес, донесена от Пиренеите. Изследванията са проведени чрез спектроскопия и ученият забелязва лилава линия в спектъра на рудата, което показва наличието на неизвестен елемент в минерала.
Изолирането на елемента в чиста форма изисква много работа, тъй като съдържанието му в рудата е по-малко от 0,1%. В крайна сметка Lecoq de Boisbaudran успява да получи по-малко от 0,1 грама чисто вещество и да го изследва. Елементът, открит от французина, се оказва в много отношения сходен по свойства с цинка.
На следващото заседание на Парижката академия на науките, проведено на 20 септември 1875 г., беше прочетено писмо от Lecoq de Boisbaudran, в което се съобщава за откриването на нов елемент и изследването на неговите свойства. Химикът съобщи още, че е кръстил новооткрития елемент в чест на Франция, според латинското му наименование - Галия (Gallia).
Когато Менделеев прочете публикувания доклад за това откритие, той отбеляза, че описанието на свойствата на новия елемент съвпада почти точно с описанието на екаалуминия, което той предсказа по-рано. Менделеев не закъснява да докладва това на Лекок дьо Боабодран, като посочва, че плътността на новия метал е определена неправилно и трябва да бъде 5,9-6,0, а не 4,7 g/cm3. Цялостната проверка показа, че Менделеев е прав.
Добив на галий
В природата галият не образува големи отлагания. В някои минерали галият се съдържа в сравнително големи (за този метал): гранат, сфалерит, турмалин, берил, фелдшпати, нефелин.
Най-богатият източник на галий е минералът германит, руда, съставена от меден сулфид, който може да съдържа 0,5-0,7% галий. В допълнение, галият се получава при обработката на боксит и нефелин. Също така, този метал може да бъде получен чрез обработка на полиметални руди, въглища.
Замърсеният галий се промива с вода, след това се филтрира през порести плочи и се нагрява под вакуум, за да се отстранят летливите примеси. За получаване на галий с висока чистота се използват химични (реакции между соли), електрохимични (електролиза на разтвори) и физични (разлагане) методи.
Находищата, в които се добива галий, се намират главно в Югозападна Африка, както и в Русия и някои страни от ОНД.
свойства на галия
Галият е мек, пластичен, сребрист метал. При ниски температури той е в твърдо състояние, но вече се топи при температура малко по-висока от стайната (29,8 ° C).
Като цяло широкият температурен диапазон за съществуването на течно състояние на този метал (от 30 до 2230 ° C) е една от характеристиките на галия. Химическите свойства на галия са близки до тези на алуминия. Поради своята топимост, транспортирането на галий се извършва в найлонови торби.
Преди появата на полупроводниците, галият се използва за създаване на сплави с ниска топимост. Днес галият се използва главно в микроелектрониката като част от полупроводниците. Галиевият нитрид се използва при създаването на полупроводникови лазери и светодиоди в син и ултравиолетов диапазон.
Галият е отличен лубрикант. На основата на галий и никел, галий и скандий са създадени много важни в практическо отношение метални лепила. Металният галий се използва и за пълнене на кварцови термометри за измерване на високи температури, замествайки живака с този метал. Това е така, защото галият има много по-висока точка на кипене от живака.
Галият е един от най-скъпите метали. Така през 2005 г. един тон галий струваше 1,2 милиона щатски долара на световния пазар. Поради високата му цена и голямата нужда от този метал е много важно да се установи пълното му извличане при производството на алуминий и преработката на въглища за течно гориво.
ГАЛИЙ метал, който се топи в ръцете.
Метален ГАЛИЙ
Галият е елемент от главната подгрупа на третата група от четвъртия период на периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев с атомен номер 31. Означава се със символа Ga (лат. Gallium). Принадлежи към групата на леките метали. Простото вещество галий (CAS номер: 7440-55-3) е мек пластичен метал със сребристо-бял (според други източници светлосив) цвят със синкав оттенък.
Метален ГАЛИЙ
Галий: Точка на топене 29,76 °C
ниска токсичност, можете да вземете и да се стопите!
Материал за полупроводникова електроника
Галиев арсенид GaAs
Обещаващ материал за полупроводникова електроника.
галиев нитрид
използвани при създаването на полупроводникови лазери и светодиоди в син и ултравиолетов диапазон. Галиевият нитрид има отлични химични и механични свойства, характерни за всички нитридни съединения.
Изотоп галий-71
е най-важният материал за откриване на неутрино и във връзка с това технологията е изправена пред много спешна задача за изолиране на изотопи от естествена смес, за да се повиши чувствителността на детекторите за неутрино. Тъй като съдържанието на 71Ga в естествената смес от изотопи е около 39,9%, изолирането на чист изотоп и използването му като детектор на неутрино може да увеличи чувствителността на откриване с 2,5 пъти.
Химични свойства
Галият е скъп, през 2005 г. един тон галий струваше 1,2 милиона щатски долара на световния пазар и поради високата цена и същевременно голямото търсене на този метал е много важно да се установи пълното му извличане в производството на алуминий и преработка на въглища в течно гориво.
Галият има редица сплави, които са течни при стайна температура и една от неговите сплави има точка на топене 3 °C (евтектика In-Ga-Sn), но от друга страна, галият (сплавите в по-малка степен) е много агресивен към повечето структурни материали (напукване и ерозия на сплави при висока температура). Например, по отношение на алуминия и неговите сплави, галият е мощен редуктор на якостта (виж намаляване на якостта на адсорбция, ефект на Ребиндер). Това свойство на галий е най-ясно показано и подробно проучено от П. А. Ребиндер и Е. Д. Шчукин по време на контакт на алуминий с галий или негови евтектични сплави (крехкост на течен метал). Като охлаждаща течност галият е неефективен и често просто неприемлив.
Галият е отличен лубрикант
На основата на галий и никел, галий и скандий са създадени много важни в практическо отношение метални лепила.
Металният галий също се пълни в кварцови термометри (вместо живачни) за измерване на високи температури. Това е така, защото галият има много по-висока точка на кипене от живака.
Галиевият оксид е част от редица стратегически важни лазерни материали от групата на гранатите - GSHG, YAG, ISGG и др.
За елемента с атомен номер 31 повечето читатели помнят само, че той е един от трите елемента, предсказани и описани най-подробно от D.I. Менделеев и че е много топим метал: за да го превърнете в течност, е достатъчна топлината на дланта.
Нарочно започнахме нашия разказ за елемент № 31, като споменахме нещо, което е известно на почти всички. Защото това „известно“ се нуждае от някакво обяснение. Всеки знае, че галият е предсказан от Менделеев и открит от Лекок дьо Боабодран, но не всеки знае как се е случило откритието. Почти всеки знае, че галият е стопим, но почти никой не може да отговори на въпроса защо е стопим.
Как е открит галият?
Френският химик Пол Емил Лекок дьо Боабодран остава в историята като откривател на три нови елемента: галий (1875), самарий (1879) и диспрозий (1886). Първото от тези открития му донесе слава.
По онова време извън Франция той беше малко известен. Той беше на 38 години, занимаваше се основно със спектроскопски изследвания. Lecoq de Boisbaudran беше добър спектроскопист и това в крайна сметка доведе до успех: той откри и трите си елемента чрез спектрален анализ.
През 1875 г. Lecoq de Boisbaudran изследва спектъра на цинковата смес, донесена от Pierrefitte (Пиренеите). Именно в този спектър е открита нова виолетова линия (дължина на вълната 4170A). Новата линия показва наличието на неизвестен елемент в минерала и, съвсем естествено, Lecoq de Boisbaudran полага всички усилия да изолира този елемент. Това не беше лесно да се направи: съдържанието на новия елемент в рудата беше по-малко от 0,1% и в много отношения беше подобно на цинка. След продължителни експерименти ученият успя да получи нов елемент, но в много малко количество. Толкова малък (по-малко от 0,1 g), че Lecoq de Boisbaudran не може да проучи напълно неговите физични и химични свойства.
Съобщението за откриването на галий - така в чест на Франция (Gallia - латинското му име) е кръстен нов елемент - се появи в докладите на Парижката академия на науките.
Д. И. Менделеев прочете това съобщение и разпозна в галия ека-алуминия, който беше предсказал пет години по-рано. Менделеев веднага пише на Париж. „Методът на откриване и изолиране, както и малкото описани свойства предполагат, че новият метал не е нищо друго освен екаалуминий“, се казва в писмото му. След това повтори прогнозираните свойства за този елемент. Освен това, никога не държейки зърно галий в ръцете си, без да го вижда в очите си, руският химик твърди, че откривателят на елемента е сбъркал, че плътността на новия метал не може да бъде равна на 4,7, както пише Лекок дьо Боабодран , трябва да е повече, приблизително 5,9-6,0 g/cm3.
Колкото и да е странно, но за съществуването на периодиченна закона, първите от одобрителите му, „укрепителите”, научиха само от това писмо. Той отдели и внимателнопречистени зърна от галий за проверка на резултатите от първите опити. Някои историци на науката смятат, че това е направено, за да се засрами самоувереният руснак"предсказател". Но опитът показва обратното: откривателят е сбъркал. По-късно той пише: „Мисля, че не е необходимо да се изтъква изключителното значение, което има плътността на нов елемент във връзка с потвърждаването на теоретичните възгледи на Менделеев.“
Останалите свойства на елемент № 31, предсказани от Менделеев, почти напълно съвпадаха с експерименталните данни: „Предсказанията на Менделеев се сбъднаха с малки отклонения: екаалуминият се превърна в галий“. Ето как Енгелс характеризира това събитие в „Диалектика на природата“.
Излишно е да казвам, че откриването на първия елемент, предсказан от Менделеев, значително се засилипозиция на периодичния закон.
Четете статия по темата за историята на галия
