GALIJA metal koji se topi u rukama.

Metal GALLIUM

Galijum je element glavne podgrupe treće grupe četvrtog perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 31. Označen je simbolom Ga (lat. Gallium). Spada u grupu lakih metala. Jednostavna supstanca galijum (CAS broj: 7440-55-3) je meki duktilni metal srebrno-bele (prema drugim izvorima, svetlosive) boje sa plavičastom nijansom.

Metal GALLIUM

Galijum: Tačka topljenja 29,76 °C

niska toksičnost, možete pokupiti i rastopiti!

Materijal za poluvodičku elektroniku

Galijev arsenid GaAs

Obećavajući materijal za poluvodičku elektroniku.

galijum nitrida

koristi se u stvaranju poluvodičkih lasera i LED dioda u plavom i ultraljubičastom opsegu. Galijev nitrid ima izvrsna hemijska i mehanička svojstva tipična za sva nitridna jedinjenja.

Izotop galijum-71

je najvažniji materijal za detekciju neutrina, a s tim u vezi pred tehnologijom je vrlo hitan zadatak izolacije izotopa iz prirodne mješavine kako bi se povećala osjetljivost neutrina detektora. Budući da je sadržaj 71Ga u prirodnoj mješavini izotopa oko 39,9%, izolacija čistog izotopa i njegova upotreba kao detektor neutrina može povećati osjetljivost detekcije za 2,5 puta.

Hemijska svojstva

Galijum je skup, 2005. godine tona galijuma je na svetskom tržištu koštala 1,2 miliona američkih dolara, a zbog visoke cene i istovremeno velike potražnje za ovim metalom, veoma je važno uspostaviti njegovu potpunu ekstrakciju u proizvodnji aluminijuma. i preradu uglja na tečno gorivo.

Galijum ima niz legura koje su tečne na sobnoj temperaturi, a jedna od njegovih legura ima tačku topljenja od 3 °C (In-Ga-Sn eutektika), ali s druge strane, galijum (legure u manjoj meri) je vrlo agresivan na većinu konstrukcijskih materijala (pucanje i erozija legura na visokim temperaturama). Na primjer, u odnosu na aluminij i njegove legure, galij je snažan reduktor čvrstoće (vidi smanjenje adsorpcione čvrstoće, Rehbinderov efekat). Ovo svojstvo galija najjasnije su demonstrirali i detaljno proučavali P. A. Rebinder i E. D. Shchukin tokom kontakta aluminijuma sa galijumom ili njegovim eutektičkim legurama (krtost tečnog metala). Kao rashladno sredstvo, galijum je neefikasan i često jednostavno neprihvatljiv.

Galijum je odlično mazivo

Na bazi galija i nikla, galijuma i skandijuma stvorena su ljepila za metal koja su u praktičnom smislu vrlo važna.

Metalni galijum se takođe puni u kvarcne termometre (umesto žive) za merenje visokih temperatura. To je zato što galijum ima mnogo višu tačku ključanja od žive.

Galijev oksid je dio niza strateški važnih laserskih materijala grupe granata - GSHG, YAG, ISGG itd.

Možda najpoznatije svojstvo galija je njegova tačka topljenja, koja iznosi 29,76 °C. To je drugi najtopljiviji metal u periodnom sistemu (poslije žive). Taljivost, kao i niska toksičnost metalnog galija, omogućili su snimanje ove fotografije. Inače, galijum je jedan od rijetkih metala koji se šire kada se talina stvrdne (drugi su Bi, Ge).

Galodent, eutektika od galija sa kalajem
Metalni galijum ima nisku toksičnost, svojevremeno se čak koristio i za izradu plombi (umjesto amalgamskih plombi). Ova primjena se zasniva na činjenici da se kada se bakreni prah pomiješa sa rastopljenim galijumom, dobije pasta koja se nakon nekoliko sati stvrdne (zbog stvaranja intermetalnog jedinjenja) i zatim može izdržati zagrijavanje do 600 stepeni bez topljenja. Galijum je veoma krt (može se razbiti kao staklo).

Veliki kristali galija
Još jedna zanimljiva karakteristika galija je sposobnost njegovog topljenja da se super ohladi. Otopljeni galijum se može ohladiti za oko 10-30 stepeni ispod tačke topljenja, i on će ostati tečan, ali ako u takav topljenje bacite komad čvrstog galijuma ili suvog leda, iz njega će odmah početi da rastu veliki kristali. Na fotografiji - učvršćujući ingot galija. Na fotografiji se jasno vidi da je kristalizacija počela na tri mjesta, a istovremeno su počela rasti tri velika monokristala, koji su se potom spojili i formirali ingot (to se dogodilo oko dva sata nakon snimanja).

galijumska kašika
Domaća galijumska kašika. Video sa topljenjem ove kašike:

Visokotemperaturni galijumski termometar Kvarcni galijumski termometar Galij u termometru
A evo još jedne upotrebe galija.
Galijum je u tečnom stanju u veoma širokom temperaturnom opsegu i, u teoriji, galijumski termometri mogu da mere temperature do 2000 stepeni. Po prvi put, upotreba galija kao termometričke tečnosti predložena je davno. Galijski termometri već mjere temperature do 1200 stepeni, ali nije često moguće da običan čovjek ove termometre vidi uživo u laboratoriji.
Takvi termometri se ne koriste široko iz nekoliko razloga. Prvo, na visokim temperaturama, galijum je vrlo agresivna supstanca. Na temperaturama iznad 500 °C korodira gotovo sve metale osim volframa, kao i mnoge druge materijale. Kvarc je otporan na rastopljeni galijum do 1100°C, ali može nastati problem jer je kvarc (kao i većina drugih stakla) veoma kvašljiv ovim metalom. Odnosno, galijum će se jednostavno zalijepiti za zidove termometra iznutra i bit će nemoguće znati temperaturu. Drugi problem može nastati kada se termometar ohladi ispod 28 stepeni. Kada se stvrdne, galijum se ponaša kao voda - širi se i može jednostavno razbiti termometar iznutra. Pa, posljednji razlog zašto je visokotemperaturni galijev termometar sada vrlo rijedak je razvoj tehnologije i elektronike. Nije tajna da je digitalni termometar mnogo praktičniji za korištenje od tekućeg. Savremeni regulatori temperature, zajedno sa, na primjer, termoelementima platina-platina-rodij, omogućavaju mjerenje temperatura u rasponu od -200 do +1600°C sa preciznošću nedostižnom za tečne termometre. Osim toga, termoelement se može nalaziti na znatnoj udaljenosti od kontrolera.

Galijum stvara eutektičke legure niske topljivosti sa mnogim metalima, a neki od njih se tope čak i na temperaturama ispod sobne.
Legura galija i indija se topi na temperaturi od 15,7 ° C, odnosno na sobnoj temperaturi je tečnost. Za pripremu takve legure nije potrebno čak ni zagrijati metalnu šipku da se rastopi, dovoljno je samo čvrsto stisnuti komade galija i indija. Video pokazuje da sa tačke kontakta dva metala (veliki cilindar je galijum, mali je indijum), eutektička legura počinje da kaplje.

Zanimljiv eksperiment se može izvesti ne samo sa topljenjem, već i sa skrućivanjem galija. Prvo, galijum je jedna od rijetkih supstanci koje se šire kada se stvrdne (baš kao voda), a drugo, boja rastopljenog metala je prilično različita od boje krute tvari.
Mala količina tekućeg galijuma se sipa u staklenu bočicu i na vrh se stavlja mali komad čvrstog galijuma (sjeme za kristalizaciju, jer se galijum može super ohladiti). Video jasno pokazuje kako metalni kristali počinju rasti (imaju plavičastu nijansu, za razliku od srebrno-bijele taline). Nakon nekog vremena, ekspandirajući galijum puca u mehur.
Srednji dio videa (rast kristala galijuma) je ubrzan deset puta tako da video nije jako dugačak.

Baš kao i živa, rastopljeni galijum se može koristiti za pravljenje "srca koje kuca", međutim, zbog činjenice da je galijum više elektropozitivan metal od gvožđa, radi obrnuto. Kada vrh nokta dodirne kap rastopljenog galija, ona se „širi“ zbog smanjenja površinske napetosti. A čim se kontakt sa noktom prekine, površinska napetost se povećava i kap se ponovo skuplja, sve dok ne dodirne nokat.

Zainteresovani mogu preuzeti

hemija

Galij #31

podgrupa galija. Sadržaj svakog od članova ove podgrupe u zemljinoj kori u nizu galijum (4-10~4%) - indij (2-10~6) - talijum (8-10-7) se smanjuje. Sva tri "elementa su izuzetno dispergirana, a to što su u obliku određenih minerala nije tipično za njih. Naprotiv, manje nečistoće njihovih jedinjenja sadrže rude mnogih metala. Ga, In i Ti dobijaju se iz otpada tokom prerade takve rude.
U slobodnom stanju, galijum, indijum i talijum su srebrno-beli metali. Njihove najvažnije konstante se porede u nastavku:
Ga InTl

Fizička svojstva galija

Gustoća, g/cjH3 5,9 7,3 11,9
Tačka topljenja, °S. . . 30 157 304
Tačka ključanja, °S... . 2200 2020 1475
Električna provodljivost (Hg = 1) . . 2 11 6

Po tvrdoći galijum blizu olova, In i Ti - još mekše 6-13.
Galijum i indijum se ne menjaju na suvom vazduhu, a talij je prekriven sivim filmom oksida. Kada se zagreju, sva tri elementa se snažno kombinuju sa kiseonikom i sumporom. Oni stupaju u interakciju sa hlorom i bromom već na uobičajenim temperaturama, sa jodom samo kada se zagreju. Smješten u nizu napona u blizini željeza, Ga, In i Ti su rastvorljivi u kiselinama.14 '15
Uobičajena valencija galija i indija je tri. Talij daje derivate u kojima je tro- i jednovalentan. 18
Oksidi galija i njegovih analoga - bijeli Ga 2 O 3, žuti 1p203 i smeđi T1203 - su nerastvorljivi u vodi - odgovarajući hidroksidi E (OH) 3 (koji se mogu dobiti iz soli) su želatinozni sedimenti, praktično nerastvorljivi u vodi, ali rastvorljiv u kiselinama. Beli hidroksidi Ga i In takođe su rastvorljivi u rastvorima jakih alkalija sa stvaranjem galata i indata sličnih aluminatima. Zbog toga imaju amfoterni karakter, a kisela svojstva su manje izražena u 1p(OH) 3, a jača u Ga(OH) 3 nego u Al(OH) 3 . Dakle, pored jakih alkalija, Ga (OH) 3 je rastvorljiv u jakim rastvorima NH 4 OH. Naprotiv, crveno-smeđi Ti(OH) 3 se ne rastvara u alkalijama.
Ga"" i In" joni su bezbojni, Ti" jon ima žućkastu boju. Soli većine kiselina koje se proizvode od njih su vrlo topljive u vodi, ali su visoko hidrolizirane; Od rastvorljivih soli slabih kiselina, mnoge prolaze gotovo potpunu hidrolizu. Dok za njih nisu tipični derivati ​​nižih valencija Ga i In, za talij su najkarakterističnija upravo ona jedinjenja u kojima je monovalentan. Stoga, T13+ soli imaju izrazito izražena oksidirajuća svojstva.

Talijev oksid (T120) nastaje kao rezultat interakcije elemenata na visokim temperaturama. To je crni higroskopni prah. S vodom talijev oksid stvara žuti dušikov oksid (T10H), koji, kada se zagrije, lako odvaja vodu i vraća se u T120.
Talij oksid hidrat je visoko rastvorljiv u vodi i jaka je baza. Soli koje stvara uglavnom su bezbojne i
kristaliziraju bez vode. Hlorid, bromid i jodid su skoro nerastvorljivi, ali neke druge soli su rastvorljive u vodi. Proizvoljni TiOH i slabe kiseline zbog hidrolize daju alkalnu reakciju u otopini. Pod dejstvom jakih oksidacionih sredstava (na primer, hlorne vode), monovalentni talij se oksidira u trovalentni.57-66
U pogledu hemijskih svojstava elemenata i njihovih jedinjenja, podgrupa galija je u mnogome slična podgrupi germanijuma, tako da je za Ge i Ga veća valencija stabilnija, za Pb i T1 niža, hemijska priroda hidroksida u seriji Ge-Sn-Pb i Ga-In-Ti se mijenja istog tipa. Ponekad se dalje pojavljuju suptilnije "osobine sličnosti, na primjer, niska rastvorljivost halogenih (Cl, Br, I) soli i Pbn i Ti.. Uz sve to, postoje značajne razlike između elemenata obje podgrupe (djelomično zbog njihove različite valencije): kisela priroda hidroksida Ga i njegovih analoga je mnogo manje izražena od one odgovarajućih elemenata. podgrupe germanijuma, za razliku od PbF 2, talij fluorid je visoko rastvorljiv itd.

Gallium Supplement

1. Sva tri člana razmatrane podgrupe otkrivena su spektroskopom: 1 talij - 1861., indij - 1863. i galijum - 1875. Posljednji od ovih elemenata je predvidio i opisao D. I. Mendeljejev 4 godine prije njegovog otkrića (VI § 1). Prirodni galijum se sastoji od izotopa sa masenim brojevima 69 (60,2%) i 71 (39,8); indijum-113 (4,3) i 115 (95,7); talijum - 203 (29,5) i 205 (70,5%).
2. U osnovnom stanju, atomi elemenata podgrupe galija imaju strukturu spoljašnjih elektronskih omotača 4s2 34p (Ga), 5s25p (In), 6s26p (Tl) i univalentni su, i ) kcal/g-atom. Sukcesivne energije jonizacije su 6,00; 20.51; 30,70 za Ga; 5.785; 18.86; 28,03 za In: 6,106; 20.42; 29,8 eV za T1. Afinitet atoma talijuma za elektron se procjenjuje na 12 kcal/g-atoma.
3. Za galijum je poznat rijedak mineral galit (CuGaS 2). Tragovi ovog elementa se stalno nalaze u rudama cinka. Značajno velike količine: E (do 1,5%) pronađene su u pepelu nekih kamenih ugljeva. Međutim, glavna sirovina za industrijsku proizvodnju galija je boksit, koji obično sadrži manje nečistoće (do 0,1%). Ekstrahira se elektrolizom iz alkalnih tekućina, koje su međuproizvod prerade prirodnog boksita u komercijalnu glinicu. Veličina godišnje svjetske proizvodnje galija se još uvijek procjenjuje na nekoliko tona, ali se može značajno povećati.
4. Indijum se uglavnom dobija kao nusproizvod u kompleksnoj preradi sumpornih ruda Zn, Pb i Cu. Njegova godišnja svjetska proizvodnja je nekoliko desetina tona.
5. Talij je koncentrisan uglavnom u piritu (FeS2). Stoga je mulj proizvodnje sumporne kiseline dobra sirovina za dobijanje ovog elementa. Godišnja svjetska proizvodnja talijuma je manja od one u Indiji, ali se također kreće u desetinama tona.
6. Za izolaciju Ga, In i T1 u slobodnom stanju koristi se ili elektroliza otopina njihovih soli ili inkandescencija oksida u struji vodika. Toplote topljenja i isparavanja metala imaju sljedeće vrijednosti: 1,3 i 61 (Ga), 0,8 i 54 (In), 1,0 i 39 kcal/g-atom (T1). Toplote njihove sublimacije (na 25°C) su 65 (Ga), 57 (In) i 43 kcal/g-atom (T1). U parovima, sva tri elementa su sastavljena gotovo isključivo od jednoatomskih molekula.
7. Kristalnu rešetku galija ne formiraju pojedinačni atomi (kao što je uobičajeno za metale), već dvoatomske molekule (rf = 2,48A). Stoga je zanimljiv slučaj koegzistencije molekularnih i metalnih struktura (III § 8). Molekuli Ga2 su takođe sačuvani u tekućem galijumu, čija je gustina (6,1 g/cm) veća od gustine čvrstog metala (analogija sa vodom i bizmutom). Povećanje pritiska je praćeno smanjenjem tačke topljenja galija. Pri visokim pritiscima, pored uobičajene modifikacije (Gal), utvrđeno je postojanje još dva njegova oblika. Trostruke tačke (sa tečnom fazom) leže za Gal - Gall na 12 hiljada atm i 3 °C, a za Gall - Gall - na 30 hiljada atm i 45 °C.
8. Galijum je veoma sklon hipotermiji, pa ga je bilo moguće držati u tečnom stanju do -40°C. Ponavljano ponavljanje brze kristalizacije prehlađene taline može poslužiti kao metoda za pročišćavanje galija. U veoma čistom stanju (99,999%), dobijen je i elektrolitičkom rafinacijom, kao i redukcijom vodonika pažljivo prečišćenog GaCl3. Visoka tačka ključanja i prilično ujednačeno širenje pri zagrijavanju čine galij vrijednim materijalom za punjenje visokotemperaturnih termometara. Uprkos spoljašnjoj sličnosti sa živom, međusobna rastvorljivost oba metala je relativno niska (u rasponu od 10 do 95 °C, varira od 2,4 do 6,1 atomskih procenata za Ga u Hg i od 1,3 do 3,8 atomskih procenata za Hg do Ga ). Za razliku od žive, tečni galijum ne otapa alkalne metale i dobro vlaži mnoge nemetalne površine. To se posebno odnosi na staklo, primjenom galijuma na koje se mogu dobiti ogledala koja snažno reflektiraju svjetlost (međutim, postoji indikacija da vrlo čist galijum, koji ne sadrži nečistoće indija, ne vlaži staklo). Taloženje galija na plastičnu podlogu ponekad se koristi za brzo dobijanje radio kola. Legura od 88% Ga i 12% Sn se topi na 15°C, a neke druge legure koje sadrže galijum (npr. 61,5% Bi, 37,2% Sn i 1,3% Ga) su predložene za dentalne ispune. Ne mijenjaju svoj volumen s temperaturom i dobro se drže. Galijum se takođe može koristiti kao zaptivač ventila u vakuumskoj tehnologiji. Međutim, treba imati na umu da je na visokim temperaturama agresivan i prema staklu i prema mnogim metalima.
9. U vezi s mogućnošću proširenja proizvodnje galija, postaje aktuelan problem asimilacije (tj. vježbom ovladavanja) ovog elementa i njegovih spojeva, što zahtijeva istraživanje kako bi se pronašla područja za njihovu racionalnu upotrebu. Postoji pregledni članak i monografije o galiju.
10. Kompresibilnost indija je nešto veća od one kod aluminijuma (na 10 hiljada atm zapremina je 0,84 od originala). Sa povećanjem pritiska, njegov električni otpor se smanjuje (do 0,5 početne vrednosti na 70.000 atm) i raste tačka topljenja (do 400°C na 65.000 atm). Štapići od metalnog indija hrskaju kada se savijaju, poput kositra. Na papiru ostavlja tamnu liniju. Važna upotreba indijuma povezana je sa proizvodnjom germanijumskih ispravljača naizmenične struje (X § 6, dodatak 15). Zbog svoje topljivosti, može igrati ulogu maziva u ležajevima.
11. Uvođenje male količine indija u legure bakra uvelike povećava njihovu otpornost na morsku vodu, a dodavanje indija srebru pojačava njen sjaj i sprječava tamnjenje na zraku. Dodatak indija daje legurama za zubne ispune povećanu čvrstoću. Elektrolitička prevlaka od indija drugih metala dobro ih štiti od korozije. Legura indija sa kalajem (1:1 po masi) dobro lemi staklo sa staklom ili metalom, a legura od 24% In i 76% Ga se topi na 16°C. Legura koja se topi na 47°C 18,1% In sa 41,0 - Bi, 22,1 - Pb, 10,6 - Sn i 8,2 - Cd nalazi medicinsku upotrebu kod složenih fraktura kostiju (umjesto gipsa). Postoji monografija o hemiji indija
12. Kompresibilnost talija je približno ista kao indija, ali su za njega poznate dvije alotropne modifikacije (heksagonalna i kubična), prelazna tačka između kojih leži na 235 ° C. Pod visokim pritiskom nastaje još jedan. Trostruka tačka sva tri oblika leži na 37 hiljada atm i 110°C. Ovaj pritisak odgovara naglom smanjenju električnog otpora metala za oko 1,5 puta (koji je na 70 hiljada atm oko 0,3 od uobičajenog). Pod pritiskom od 90.000 atm, treći oblik talijuma se topi na 650°C.
13. Talij se uglavnom koristi za proizvodnju legura sa kalajem i olovom, koje imaju visoku kiselinsku otpornost. Konkretno, sastav legure od 70% Pb, 20% Sn i 10% T1 dobro podnosi djelovanje mješavina sumporne, hlorovodonične i dušične kiseline. Postoji monografija o taliju.
14. U odnosu na vodu, galijum i kompaktni indijum su stabilni, dok se talij u prisustvu vazduha njime polako uništava sa površine. Galijum sa azotnom kiselinom reaguje samo sporo, dok talijum reaguje veoma energično. Naprotiv, sumporna, a posebno klorovodična kiselina lako otapa Ga i In, dok T1 s njima stupa u interakciju mnogo sporije (zbog stvaranja zaštitnog filma od slabo topljivih soli na površini). Rastvori jakih alkalija lako otapaju galijum, deluju samo sporo na indijum i ne reaguju sa talijem. Galijum se takođe primetno otapa u NH4OH. Hlapljiva jedinjenja sva tri elementa boje bezbojni plamen u karakterističnim bojama: Ga - u tamnoljubičastu (L. = 4171 A), gotovo neprimjetno za oko, In - u tamnoplavu (L, \u003d 4511 A), T1 - u smaragdno zelenoj boji (A, \u003d \u003d 5351 A).
15. Čini se da galijum i indijum nisu otrovni. Naprotiv, talij je vrlo toksičan, a po prirodi djelovanja sličan je Pb i As. Utiče na nervni sistem, probavni trakt i bubrege. Simptomi akutnog trovanja se ne pojavljuju odmah, već nakon 12-20 sati. Kod kroničnog trovanja koji se polako razvija (uključujući i preko kože), prvenstveno se opaža uzbuđenje i poremećaj sna. U medicini se preparati talijuma koriste za uklanjanje dlačica (za lišajeve i sl.). Soli talijuma našle su primenu u svetlećim kompozicijama kao supstance koje produžavaju trajanje sjaja. Pokazali su se i kao dobar lijek za miševe i pacove.
16. U naponskoj seriji, galijum se nalazi između Zn i Fe, dok su indijum i talijum između Fe i Sn. Prelazi Ga i In prema shemi E + 3 + Ze = E odgovaraju normalnim potencijalima: -0,56 i -0,33 V (u kiseloj sredini) ili -1,2 i -1,0 V (u alkalnoj sredini). Talij se pomoću kiselina pretvara u monovalentno stanje (normalan potencijal -0,34 V). Prijelaz T1 + 3 + 2e \u003d T1 + karakterizira normalni potencijal od + 1,28 V u kiseloj sredini ili + 0,02 V - u alkalnoj.
17. Toplote formiranja E203 oksida galija i njegovih analoga opadaju duž niza 260 (Ga), 221 (In) i 93 kcal/mol (T1). Kada se zagrije na zraku, galij se praktično oksidira samo u GaO. Stoga se Ga203 obično dobija dehidratacijom Ga (OH) h. Indijum, kada se zagreva na vazduhu, formira In2O3, a talijum formira mešavinu T12O3 i T120, pri čemu što je veći sadržaj višeg oksida, to je niža temperatura. Do T1203, talij se može oksidirati djelovanjem ozona.
18. Rastvorljivost E2O3 oksida u kiselinama raste duž serije Ga - In - Tl. U istoj seriji, jačina veze između elementa i kiseonika opada: Ga2O3 se topi na 1795°C bez raspadanja, ln203 se transformiše u ln304 tek iznad 850°C, a fino podeljeni T1203 počinje da odvaja kiseonik već na oko 90°. C. Međutim, za potpunu konverziju T1203 u T120 potrebne su mnogo više temperature. Pod pritiskom kiseonika, In203 se topi na 1910°C, dok se T1203 topi na 716°C.
19. Toplote hidratacije oksida prema šemi E2O3 + ZH20 = 2E(OH)3 su +22 kcal (Ga), +1 (In) i -45 (T1). U skladu s tim, lakoća odvajanja vode hidroksidima raste od Ga do T1: ako je Ga(OH)3 potpuno dehidriran tek nakon kalcinacije, tada T1(OH)3 prelazi u T1203 čak i kada stoji ispod tekućine iz koje je bio izolovan.
20. Kada se neutrališu kiseli rastvori soli galija, njegov hidroksid se taloži približno u pH opsegu = 3-4. Svježe istaloženi Ga(OH)3 je visoko rastvorljiv u jakim rastvorima amonijaka, ali kako stari, rastvorljivost sve više opada. Njegova izoelektrična tačka je na pH = 6,8, a PR = 2 10~37. Za lp(OH)3 nađen je PR = 1 10-31, a za T1(OH)3 - 1 10~45.
21. Za drugu i treću konstantu disocijacije Ga(OH)3 određene su sljedeće vrijednosti prema kiselom i bazičnom tipu:

H3Ga03 /C2 = 5-10_I K3 = 2-10-12
Ga(OH)3 K2“2. Yu-P / Nz \u003d 4 -10 12
Dakle, galijev hidroksid je elektrolit koji je vrlo blizu idealnoj amfoternosti.

1. Razlika u kiselim svojstvima galij hidroksida i njegovih analoga jasno se očituje kada su u interakciji s otopinama jakih alkalija (NaOH, KOH). Galijum hidroksid se lako rastvara i formira galate tipa M, koji su stabilni i u rastvoru i u čvrstom stanju. Kada se zagriju, lako gube vodu (Na sol - na 120, K sol - na 137 ° C) i prelaze u odgovarajuće bezvodne soli tipa MGa02. Dvovalentne metale (Ca, Sr) dobijene iz rastvora galata karakteriše još jedan tip - M3 ■ 2H20, koji su takođe skoro nerastvorljivi. Oni su potpuno hidrolizovani vodom.
   Talijev hidroksid se lako peptizira jakim alkalijama (sa stvaranjem negativnog sola), ali je u njima nerastvorljiv i ne daje talate. Suvim putem (fuzijom oksida sa odgovarajućim karbonatima) dobijeni su derivati ​​tipa ME02 za sva tri elementa podgrupe galija. Međutim, u slučaju talijuma, ispostavilo se da su to mješavine oksida.
   1. Efektivni radijusi jona Ga3+, In3* i T13* su 0,62, 0,92 i 1,05 A. U vodenom mediju, oni su očigledno direktno okruženi sa šest molekula vode. Takvi hidratizirani ioni su donekle disocirani prema shemi E(OH2)a T * E (OH2)5 OH + H, a njihove konstante disocijacije se procjenjuju na 3 ■ 10-3°(Ga) i 2 10-4 (In) .
   2. Halogenidne soli Ga3+, In3* i T13*' općenito su slične odgovarajućim solima A13*. Osim fluorida, relativno su topljivi i lako topljivi ne samo u vodi, već iu brojnim organskim rastvaračima. Od njih su obojene samo žutom bojom Gal3

   Postojanje galija ("ekaaluminijum") i njegova glavna svojstva predvidio je 1870. D. I. Mendeljejev. Element je otkriven spektralnom analizom u pirinejskoj mešavini cinka i izolovan je 1875. od strane francuskog hemičara P. E. Lecoqa de Boisbaudrana; nazvan po Francuskoj (lat. Gallia). Tačna podudarnost svojstava galijuma sa onima predviđenim bio je prvi trijumf periodnog sistema.

   Biti u prirodi, dobiti:

   Sastoji se od dva stabilna izotopa sa masenim brojevima 69 (60,5%) i 71 (39,5%). Prosječan sadržaj galijuma u zemljinoj kori je relativno visok, 1,5·10 -3% po težini, što je jednako sadržaju olova i molibdena. Galijum je tipičan element u tragovima. Jedini galijumski mineral, CuGaS 2 galit, veoma je redak. Geohemija galija je usko povezana sa geohemijom aluminijuma, što je posledica sličnosti njihovih fizičko-hemijskih svojstava. Glavni dio galija u litosferi je zatvoren u mineralima aluminija. Sadržaj galija u boksitu i nefelinu kreće se od 0,002 do 0,01%. Povišene koncentracije galija primećuju se i u sfaleritima (0,01-0,02%), u kamenom uglju (zajedno sa germanijumom), a takođe iu nekim rudama gvožđa. Kina, SAD, Rusija, Ukrajina i Kazahstan imaju značajne rezerve galija.
   Glavni izvor proizvodnje galija je proizvodnja aluminijuma. Tokom prerade boksita, galijum se koncentriše u matičnim tečnostima nakon izolovanja Al(OH) 3 . Galij se izoluje iz takvih otopina elektrolizom na živinoj katodi. Iz alkalnog rastvora dobijenog nakon tretmana amalgama vodom taloži se Ga(OH) 3, koji se rastvori u lužini i galijum se izoluje elektrolizom.
   Tečni galijum dobijen elektrolizom alkalnog rastvora, ispran vodom i kiselinama (Hcl, HNO 3), sadrži 99,9-99,95% Ga. Čistiji metal se dobija topljenjem u vakuumu, zonskim topljenjem ili izvlačenjem jednog kristala iz taline.

   Fizička svojstva:

   Srebrno-bijeli metal, mekan, težak. Posebnost galija je veliki interval tečnog stanja (tmelt 29,8°C, tbp 2230°C) i nizak pritisak pare na temperaturama do 1100-1200°C. Gustina čvrstog metala je 5,904 g/cm 3 (20°C), niža od tečnog, tako da kristalizirajući galijum, poput leda, može razbiti staklenu ampulu. Specifični toplotni kapacitet čvrstog galija je 376,7 J/(kg K).

   Hemijska svojstva:

   Galijum je stabilan u vazduhu na uobičajenim temperaturama. Iznad 260°C u suhom kisiku, uočava se spora oksidacija (oksidni film štiti metal). Hlor i brom reaguju sa galijumom na hladnom, jod - kada se zagreju. Rastopljeni galijum na temperaturama iznad 300°C stupa u interakciju sa svim strukturnim metalima i legurama (osim W), formirajući intermetalna jedinjenja.
   Kada se zagreva pod pritiskom, galijum reaguje sa vodom: 2Ga + 4H 2 O = 2GaOOH + 3H 2
   Ga polako reaguje sa mineralnim kiselinama i oslobađa vodonik: 2Ga + 6HCl = 2GaCl 3 + 3H 2
   Istovremeno, galijum se sporo otapa u sumpornoj i hlorovodoničnoj kiselini, brzo u fluorovodoničnoj kiselini, a galijum je stabilan u azotnoj kiselini na hladnoći.
   Galijum se polako otapa u vrućim alkalnim rastvorima. 2Ga + 6H 2 O + 2NaOH = 2Na + 3H 2

   Najvažnije veze:

   galijum oksid, Ga 2 O 3 - bijeli ili žuti prah, mp 1795°C. Dobiva se zagrijavanjem metalnog galijuma na zraku na 260 °C ili u atmosferi kisika, ili kalciniranjem galijevog nitrata ili sulfata. Postoji u obliku dvije modifikacije. Polako reaguje sa kiselinama i alkalijama u rastvoru, pokazujući amfoterna svojstva:
   galijum hidroksida, Ga (OH) 3 - taloži se u obliku želeastog precipitata pri tretiranju rastvora trovalentnih soli galija sa hidroksidima i karbonatima alkalnih metala (pH 9,7). Može se dobiti hidrolizom soli trovalentnog galija.
   Pokazuje amfoterno, sa određenom dominacijom kiselinskih svojstava, kada je otopljen u alkalnim oblicima galati(na primjer, Na). Rastvara se u koncentrovanom amonijaku i koncentrovanom rastvoru amonijum karbonata, taloži kada se prokuva. Zagrevanjem, galijum hidroksid se može pretvoriti u GaOOH, zatim u Ga 2 O 3 *H 2 O i na kraju u Ga 2 O 3.
   soli galijuma. GaCl 3 - bezbojni higroskopni kristali. mp 78 °C, tbp 215 °C Ga 2 (SO 4) 3 *18H 2 O je bezbojna, u vodi rastvorljiva supstanca koja formira dvostruke soli tipa stipse. Ga(NO 3) 3 * 8H 2 O - bezbojni kristali rastvorljivi u vodi i etanolu
   galijum sulfid, Ga 2 S 3 - žuti kristali ili bijeli amorfni prah sa t.t. 1250°C, razložen vodom.
   Galijum hidridi dobijeni iz organsko-galijumskih jedinjenja. Slično borovim i aluminijumskim hidridima: Ga 2 H 6 - digalan, isparljiva tečnost, tmelt − 21,4 °C, tbp 139 °C. x - poligalan, bela čvrsta materija. Hidridi su nestabilni, raspadaju se oslobađanjem vodonika.
   litijum galanat, Li se dobija u eterskom rastvoru reakcijom 4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl
   Bezbojni kristali, nestabilni, hidroliziraju se s vodom i oslobađaju vodonik.

   primjena:

   Galij se može koristiti za izradu optičkih ogledala koja imaju visoku refleksiju.
   Galijum je odlično mazivo. Na bazi galija i nikla, galijuma i skandijuma stvorena su praktično vrlo važna metalna ljepila.
   Galijev arsenid GaAs, kao i GaP, GaSb, koji imaju poluvodička svojstva, obećavajuće materijale za poluvodičku elektroniku. Mogu se koristiti u visokotemperaturnim ispravljačima i tranzistorima, solarnim panelima i infracrvenim prijemnicima.
   Galijev oksid je komponenta važnih laserskih materijala grupe granata - GSHG, YAG, ISGG itd.
   Galijum je skup, 2005. godine tona galijuma je na svetskom tržištu koštala 1,2 miliona američkih dolara, a zbog visoke cene i istovremeno velike potražnje za ovim metalom, veoma je važno uspostaviti njegovu potpunu ekstrakciju u proizvodnji aluminijuma. i preradu uglja na tečno gorivo.
   

   Ivanov Alexey
   KhF Tjumenski državni univerzitet, 561 grupa.

   Galij je hemijski element sa atomskim brojem 31. Pripada grupi lakih metala i označava se simbolom “Ga”. Galij u svom čistom obliku ne nalazi se u prirodi, ali se njegovi spojevi nalaze u zanemarljivim količinama u rudama boksita i cinka. Galijum je mekan, duktilan, srebrnast metal. Na niskim temperaturama je u čvrstom stanju, ali se već topi na temperaturi koja nije mnogo viša od sobne (29,8 °C). U videu ispod možete vidjeti kako se kašika galijuma topi u šoljici toplog čaja.

   

   1. Od otkrića elementa 1875. do pojave poluvodičke ere, galijum se uglavnom koristio za stvaranje legura niskog topljenja.

   

   2. Trenutno se sav galijum koristi u mikroelektronici.

   

   3. Galijum arsenid, glavno jedinjenje elementa koje se koristi, primenjuje se u mikrotalasnim kolima i infracrvenim aplikacijama.

   

   4. Galijum nitrid se manje koristi u stvaranju poluprovodničkih lasera i LED dioda u plavom i ultraljubičastom opsegu.

   

   5. Galij nema nikakvu biološku ulogu poznatu nauci. Ali, pošto se jedinjenja galija i soli gvožđa ponašaju slično u biološkim sistemima, joni galija često zamenjuju ione gvožđa u medicinskim primenama.

   

   6. Farmaceutski i radiofarmaceutski proizvodi koji sadrže galijum su sada razvijeni.

   

   
   .