GALIUM metal që shkrihet në duar.

GALIUM Metal

Galiumi është element i nëngrupit kryesor të grupit të tretë të periudhës së katërt të sistemit periodik të elementeve kimike të D. I. Mendelejevit, me numër atomik 31. Përcaktohet me simbolin Ga (lat. Gallium). I përket grupit të metaleve të lehta. Substanca e thjeshtë galium (numri CAS: 7440-55-3) është një metal i butë duktil me ngjyrë argjendi-të bardhë (sipas burimeve të tjera, gri e lehtë) me një nuancë kaltërosh.

GALIUM Metal

Galium: Pika e shkrirjes 29,76 °C

toksiciteti i ulët, mund të kapni dhe shkriheni!

Material për elektronikën gjysmëpërçuese

Arsenid galium GaAs

Një material premtues për elektronikën gjysmëpërçuese.

nitridi i galiumit

përdoret në krijimin e lazerëve gjysmëpërçues dhe LED-ve në rangun blu dhe ultravjollcë. Nitridi i galiumit ka veti të shkëlqyera kimike dhe mekanike tipike për të gjitha komponimet nitride.

Izotop galium-71

është materiali më i rëndësishëm për zbulimin e neutrinos, dhe në lidhje me këtë, teknologjia përballet me një detyrë shumë urgjente të izolimit të izotopeve nga një përzierje natyrore në mënyrë që të rritet ndjeshmëria e detektorëve të neutrinos. Meqenëse përmbajtja e 71Ga në përzierjen natyrore të izotopeve është rreth 39.9%, izolimi i një izotopi të pastër dhe përdorimi i tij si një detektor neutrino mund të rrisë ndjeshmërinë e zbulimit me 2.5 herë.

Vetitë kimike

Galiumi është i shtrenjtë, në vitin 2005 një ton galium kushtonte 1.2 milionë dollarë amerikanë në tregun botëror dhe për shkak të çmimit të lartë dhe njëkohësisht kërkesës së madhe për këtë metal, është shumë e rëndësishme të vendoset nxjerrja e tij e plotë në prodhimin e aluminit. dhe përpunimi i qymyrit në lëndë djegëse të lëngshme.

Galiumi ka një numër lidhjesh që janë të lëngshme në temperaturën e dhomës, dhe një nga lidhjet e tij ka një pikë shkrirjeje prej 3 °C (In-Ga-Sn eutektike), por nga ana tjetër, galiumi (aliazhet në një masë më të vogël) është shumë agresiv ndaj shumicës së materialeve strukturore (plasaritje dhe erozioni i lidhjeve në temperaturë të lartë). Për shembull, në lidhje me aluminin dhe lidhjet e tij, galiumi është një reduktues i fuqishëm i forcës (shih reduktimin e forcës së adsorbimit, efektin Rehbinder). Kjo veti e galiumit u demonstrua më qartë dhe u studiua në detaje nga P. A. Rebinder dhe E. D. Shchukin gjatë kontaktit të aluminit me galiumin ose lidhjet e tij eutektike (thjeshtësia e metaleve të lëngshme). Si një ftohës, galiumi është i paefektshëm dhe shpesh thjesht i papranueshëm.

Galiumi është një lubrifikant i shkëlqyer

Mbi bazën e galiumit dhe nikelit, galiumit dhe skandiumit, janë krijuar ngjitëse metalike që janë shumë të rëndësishme në aspektin praktik.

Metali galium mbushet gjithashtu në termometra kuarci (në vend të merkurit) për të matur temperaturat e larta. Kjo është për shkak se galiumi ka një pikë vlimi shumë më të lartë se merkuri.

Oksidi i galiumit është pjesë e një numri materialesh lazer me rëndësi strategjike të grupit të granatës - GSHG, YAG, ISGG, etj.

Ndoshta vetia më e famshme e galiumit është pika e tij e shkrirjes, e cila është 29,76 °C. Është metali i dytë më i shkrirë në tabelën periodike (pas merkurit). Shkrirja, si dhe toksiciteti i ulët i galiumit metalik, bënë të mundur realizimin e kësaj fotografie. Nga rruga, galiumi është një nga metalet e pakta që zgjerohet kur shkrirja ngurtësohet (të tjerët janë Bi, Ge).

Galodent, eutektik i galiumit me kallaj
Metali i galiumit ka toksicitet të ulët, në një kohë përdorej edhe për të bërë mbushje (në vend të mbushjeve me amalgamë). Ky aplikim bazohet në faktin se kur pluhuri i bakrit përzihet me galiumin e shkrirë, përftohet një pastë, e cila ngurtësohet pas disa orësh (për shkak të formimit të një përbërjeje ndërmetalike) dhe më pas mund të përballojë ngrohjen deri në 600 gradë pa shkrirë. Galiumi është shumë i brishtë (mund të thyhet si xhami).

Kristale të mëdha të galiumit
Një tipar tjetër interesant i galiumit është aftësia e shkrirjes së tij për të ftohur shumë. Galiumi i shkrirë mund të ftohet me rreth 10-30 gradë nën pikën e tij të shkrirjes dhe do të mbetet i lëngshëm, por nëse hidhni një copë galium të ngurtë ose akulli të thatë në një shkrirje të tillë, kristale të mëdha do të fillojnë të rriten menjëherë prej tij. Në foto - një shufër ngurtësuese e galiumit. Fotografia tregon qartë se kristalizimi filloi në tre vende, dhe në të njëjtën kohë filluan të rriten tre kristale të mëdha të vetme, të cilat më pas u takuan dhe formuan një shufër (kjo ndodhi rreth dy orë pas të shtënave).

lugë galiumi
Lugë galium e bërë në shtëpi. Video me shkrirjen e kësaj luge:

Termometër galiumi me temperaturë të lartë Termometër galium kuarc Termometër galium në termometër
Dhe këtu është një përdorim tjetër i galiumit.
Galiumi është në gjendje të lëngshme në një gamë shumë të gjerë temperaturash dhe, teorikisht, termometrat e galiumit mund të masin temperaturat deri në 2000 gradë. Për herë të parë, përdorimi i galiumit si një lëng termometrik u propozua shumë kohë më parë. Termometrat e galiumit tashmë matin temperaturat deri në 1200 gradë, por shpesh nuk është e mundur që një person i zakonshëm t'i shohë këta termometra të gjallë në laborator.
Termometra të tillë nuk përdoren gjerësisht për disa arsye. Së pari, në temperatura të larta, galiumi është një substancë shumë agresive. Në temperatura mbi 500 °C, ai gërryen pothuajse të gjitha metalet përveç tungstenit, si dhe shumë materiale të tjera. Kuarci është rezistent ndaj galiumit të shkrirë deri në 1100°C, por mund të lindë një problem sepse kuarci (si dhe shumica e gotave të tjera) laget shumë nga ky metal. Kjo do të thotë, galiumi thjesht do të ngjitet në muret e termometrit nga brenda dhe do të jetë e pamundur të dihet temperatura. Një problem tjetër mund të lindë kur termometri ftohet nën 28 ​​gradë. Kur ngurtësohet, galiumi sillet si ujë - zgjerohet dhe thjesht mund të thyejë termometrin nga brenda. Epo, arsyeja e fundit pse një termometër galiumi me temperaturë të lartë tani është shumë i rrallë është zhvillimi i teknologjisë dhe elektronikës. Nuk është sekret që një termometër dixhital është shumë më i përshtatshëm për t'u përdorur sesa një i lëngshëm. Kontrollorët modernë të temperaturës, të kompletuar, për shembull, me termoçift platin-platin-rodium, bëjnë të mundur matjen e temperaturave në intervalin nga -200 në +1600°C me një saktësi të paarritshme për termometrat e lëngët. Përveç kësaj, termoçifti mund të vendoset në një distancë të konsiderueshme nga kontrolluesi.

Galiumi formon lidhje eutektike me shkrirje të ulët me shumë metale, dhe disa prej tyre shkrihen edhe në temperatura nën temperaturën e dhomës.
Një aliazh i galiumit dhe indiumit shkrihet në një temperaturë prej 15.7 ° C, domethënë në temperaturën e dhomës është një lëng. Për të përgatitur një aliazh të tillë, nuk është e nevojshme as të ngrohni shiritin metalik për t'u shkrirë, mjafton vetëm të shtrydhni fort copat e galiumit dhe indiumit. Videoja tregon se nga pika e kontaktit të dy metaleve (një cilindër i madh është galium, një i vogël është indium), një aliazh eutektik fillon të pikojë.

Një eksperiment interesant mund të kryhet jo vetëm me shkrirjen, por edhe me ngurtësimin e galiumit. Së pari, galiumi është një nga substancat e pakta që zgjerohet kur ngurtësohet (ashtu si uji), dhe së dyti, ngjyra e metalit të shkrirë është mjaft e ndryshme nga ngjyra e të ngurtë.
Një sasi e vogël e galiumit të lëngshëm derdhet në një shishkë qelqi dhe një pjesë e vogël e galiumit të ngurtë vendoset sipër (farë për kristalizimin, pasi galiumi është në gjendje të superftohet). Videoja tregon qartë se si kristalet metalike fillojnë të rriten (ata kanë një nuancë kaltërosh, në kontrast me shkrirjen e bardhë argjendtë). Pas një kohe, galiumi në zgjerim shpërthen flluskën.
Pjesa e mesme e videos (rritja e kristaleve të galiumit) përshpejtohet dhjetë herë në mënyrë që videoja të mos jetë shumë e gjatë.

Ashtu si merkuri, galiumi i shkrirë mund të përdoret për të krijuar një "zemër rrahëse", megjithatë, për shkak të faktit se galiumi është një metal më elektropozitiv se hekuri, ai funksionon anasjelltas. Kur maja e gozhdës prek një pikë galiumi të shkrirë, ai "përhapet" për shkak të uljes së tensionit sipërfaqësor. Dhe sapo kontakti me gozhdën prishet, tensioni sipërfaqësor rritet dhe pika mblidhet përsëri, derisa të prekë gozhdën.

Të interesuarit mund të shkarkojnë

Kimia

Galium #31

nëngrupi i galiumit. Përmbajtja e secilit prej anëtarëve të këtij nëngrupi në koren e tokës në serinë galium (4-10~4%) - indium (2-10~6) - talium (8-10-7) është në rënie. Të tre "elementët janë jashtëzakonisht të shpërndarë dhe të qenit në formën e disa mineraleve nuk është tipike për ta. Përkundrazi, papastërtitë e vogla të përbërjeve të tyre përmbajnë xehe të shumë metaleve. Ga, In dhe Ti përftohen nga mbetjet gjatë përpunimit të xeherore të tilla.
Në gjendje të lirë, galiumi, indiumi dhe taliumi janë metale të bardha argjendi. Konstantet e tyre më të rëndësishme krahasohen më poshtë:
Ga InTl

Vetitë fizike të galiumit

Dendësia, g/cjH3 5,9 7,3 11,9
Pika e shkrirjes, ° С. . . 30 157 304
Pika e vlimit, °С... . 2200 2020 1475
Përçueshmëria elektrike (Hg = 1) . . 2 11 6

Nga fortësia galium afër kryesimit, In dhe Ti - edhe më të buta 6-13.
Galiumi dhe indiumi nuk ndryshojnë në ajrin e thatë, dhe talium është i mbuluar me një film gri të oksidit. Kur nxehen, të tre elementët kombinohen fuqishëm me oksigjen dhe squfur. Ata ndërveprojnë me klorin dhe bromin tashmë në temperatura të zakonshme, me jodin vetëm kur nxehen. Të vendosura në një seri tensionesh pranë hekurit, Ga, In dhe Ti janë të tretshëm në acide.14 '15
Valenca e zakonshme e galiumit dhe indiumit është tre. Taliumi jep derivate në të cilat është tre dhe njëvalent. tetëmbëdhjetë
Oksidet e galiumit dhe analogët e tij - Ga 2 O 3 e bardhë, e verdhë 1p203 dhe kafe T1203 - janë të patretshme në ujë - hidroksidet përkatëse E (OH) 3 (të cilat mund të merren nga kripërat) janë sedimente xhelatinoze, praktikisht të patretshme në ujë, por i tretshëm në acide. Hidroksidet e bardha të Ga dhe In janë gjithashtu të tretshëm në tretësirat e alkaleve të forta me formimin e gallateve dhe indateve të ngjashme me aluminatet. Prandaj ato kanë karakter amfoterik dhe vetitë acidike janë më pak të theksuara në 1p(OH) 3, dhe më të forta në Ga(OH) 3 sesa në Al(OH) 3. Pra, përveç alkaleve të forta, Ga (OH) 3 është i tretshëm në tretësira të forta të NH 4 OH. Përkundrazi, Ti(OH) 3 e kuqe-kafe nuk tretet në alkalet.
Jonet Ga"" dhe In" janë të pangjyrë, joni Ti" ka një ngjyrë të verdhë. Kripërat e shumicës së acideve të prodhuara prej tyre janë shumë të tretshme në ujë, por shumë të hidrolizuara; Nga kripërat e tretshme të acideve të dobëta, shumë i nënshtrohen hidrolizës pothuajse të plotë. Ndërsa derivatet e valencave më të ulëta Ga dhe In nuk janë tipike për ta, për taliumin më karakteristikë janë pikërisht ato përbërje në të cilat ai është njëvalent. Prandaj, kripërat T13+ kanë veti të theksuara oksiduese.

Oksidi i taliumit (T120) formohet si rezultat i ndërveprimit të elementeve në temperatura të larta. Është një pluhur higroskopik i zi. Me ujë, oksidi i taliumit formon oksid azoti të verdhë (T10H), i cili, kur nxehet, shkëputet lehtësisht nga uji dhe kthehet në T120.
Hidrati i oksidit të taliumit është shumë i tretshëm në ujë dhe është një bazë e fortë. Kripërat që ajo formon janë kryesisht të pangjyrë dhe
kristalizohet pa ujë. Kloruri, bromidi dhe jodidi janë pothuajse të patretshëm, por disa kripëra të tjera janë të tretshme në ujë. TiOH arbitrar dhe acidet e dobëta për shkak të hidrolizës japin një reaksion alkalik në tretësirë. Nën veprimin e agjentëve të fortë oksidues (për shembull, uji me klor), taliumi monovalent oksidohet në trivalent.57-66
Për sa i përket vetive kimike të elementeve dhe përbërjeve të tyre, nëngrupi i galiumit është në shumë mënyra i ngjashëm me nëngrupin e germaniumit. Pra, për Ge dhe Ga, valenca më e lartë është më e qëndrueshme, për Pb dhe T1 është më e ulët, kimike natyra e hidroksideve në seritë Ge-Sn-Pb dhe Ga-In-Ti ndryshime të të njëjtit lloj. Ndonjëherë tipare më delikate të ngjashmërisë shfaqen më tej, për shembull, tretshmëria e ulët e kripërave halide (Cl, Br, I). të Pbn dhe Ti. Megjithatë, ka dallime të rëndësishme midis elementeve të të dy nëngrupeve (pjesërisht për shkak të valencës së tyre të ndryshme): natyra acidike e hidroksideve të Ga dhe analogëve të tij është shumë më pak e theksuar se ajo e elementëve përkatës. i nëngrupit të germaniumit, në ndryshim nga PbF 2, fluori i taliumit është shumë i tretshëm etj.

Suplement galium

1. Të tre anëtarët e nëngrupit në shqyrtim u zbuluan duke përdorur një spektroskop: 1 talium - në 1861, indium - në 1863 dhe galium - në 1875. E fundit prej këtyre elementeve u parashikua dhe u përshkrua nga D. I. Mendeleev 4 vjet përpara zbulimit të tij (VI § § 1). Galiumi natyror është i përbërë nga izotope me numër masiv 69 (60,2%) dhe 71 (39,8); indium-113 (4.3) dhe 115 (95.7); talium - 203 (29.5) dhe 205 (70.5%).
2. Në gjendjen bazë, atomet e elementeve të nëngrupit të galiumit kanë strukturën e predhave të jashtme të elektroneve 4s2 34p (Ga), 5s25p (In), 6s26p (Tl) dhe janë njëvalente, i ) kcal/g-atom. Energjitë e njëpasnjëshme të jonizimit janë 6.00; 20.51; 30,70 për Ga; 5.785; 18.86; 28.03 për Në: 6.106; 20.42; 29.8 eV për T1. Afiniteti i një atomi të taliumit për një elektron vlerësohet në 12 kcal/g-atom.
3. Për galiumin, galiti i rrallë mineral (CuGaS 2) është i njohur. Gjurmët e këtij elementi gjenden vazhdimisht në mineralet e zinkut. Sasi dukshëm të mëdha të tij: E (deri në 1.5%) u gjetën në hirin e disa qymyrit të fortë. Megjithatë, lënda e parë kryesore për prodhimin industrial të galiumit është boksiti, që zakonisht përmban papastërti të vogla (deri në 0.1%). Ai nxirret me elektrolizë nga lëngjet alkaline, të cilat janë një produkt i ndërmjetëm i përpunimit të boksitit natyror në alumin komercial. Madhësia e prodhimit vjetor botëror të galiumit ende vlerësohet në disa tonë, por mund të rritet ndjeshëm.
4. Indiumi përftohet kryesisht si nënprodukt në përpunimin kompleks të xeheve të squfurit Zn, Pb dhe Cu. Prodhimi vjetor i saj botëror është disa dhjetëra tonë.
5. Taliumi është i përqendruar kryesisht në pirit (FeS2). Prandaj, llumi i prodhimit të acidit sulfurik është një lëndë e parë e mirë për marrjen e këtij elementi. Prodhimi vjetor botëror i taliumit është më i vogël se ai i Indisë, por është gjithashtu në dhjetëra tonë.
6. Për të izoluar Ga, In dhe T1 në gjendje të lirë, përdoret ose elektroliza e tretësirave të kripërave të tyre ose inkandeshenca e oksideve në një rrjedhë hidrogjeni. Nxehtësitë e shkrirjes dhe avullimit të metaleve kanë këto vlera: 1,3 dhe 61 (Ga), 0,8 dhe 54 (In), 1,0 dhe 39 kcal/g-atom (T1). Nxehtësitë e sublimimit të tyre (në 25°C) janë 65 (Ga), 57 (In) dhe 43 kcal/g-atom (T1). Në çifte, të tre elementët përbëhen pothuajse ekskluzivisht nga molekula monotomike.
7. Rrjeta kristalore e galiumit nuk formohet nga atome individuale (siç është zakonisht për metalet), por nga molekula diatomike (rf = 2.48A). Është pra një rast interesant i bashkëjetesës së strukturave molekulare dhe metalike (III § 8). Molekulat Ga2 ruhen gjithashtu në galium të lëngshëm, dendësia e të cilit (6,1 g/cm) është më e madhe se ajo e një metali të ngurtë (një analogji me ujin dhe bismutin). Një rritje e presionit shoqërohet me një ulje të pikës së shkrirjes së galiumit. Në presione të larta, përveç modifikimit të zakonshëm (Gal), është vërtetuar ekzistenca e dy formave të tjera të tij. Pikat e trefishta (me një fazë të lëngshme) qëndrojnë për Gal - Gall në 12 mijë atm dhe 3 °C, dhe për Gall - Gall - në 30 mijë atm dhe 45 °C.
8. Galiumi është shumë i prirur ndaj hipotermisë, dhe ishte e mundur të mbahej në gjendje të lëngshme deri në -40 ° C. Përsëritja e përsëritur e kristalizimit të shpejtë të një shkrirjeje të superftohur mund të shërbejë si një metodë për pastrimin e galiumit. Në një gjendje shumë të pastër (99,999%), ai u përftua gjithashtu nga rafinimi elektrolitik, si dhe nga reduktimi i hidrogjenit të GaCl3 të pastruar me kujdes. Pika e lartë e vlimit dhe zgjerimi mjaft uniform gjatë ngrohjes e bëjnë galiumin një material të vlefshëm për mbushjen e termometrave me temperaturë të lartë. Pavarësisht nga ngjashmëria e jashtme me merkurin, tretshmëria e ndërsjellë e të dy metaleve është relativisht e ulët (në rangun nga 10 në 95 °C, ajo varion nga 2.4 në 6.1 përqind atomike për Ga në Hg dhe nga 1.3 në 3.8 përqind atomike për Hg në Ga ). Ndryshe nga merkuri, galiumi i lëngshëm nuk shpërndan metalet alkaline dhe lag mirë shumë sipërfaqe jo metalike. Në veçanti, kjo vlen për qelqin, duke aplikuar galium, në të cilin mund të fitohen pasqyra që reflektojnë fuqishëm dritën (megjithatë, ekziston një tregues se galiumi shumë i pastër, i cili nuk përmban papastërti indiumi, nuk lag xhamin). Depozitimi i galiumit në një bazë plastike ndonjëherë përdoret për të marrë shpejt qarqet radio. Një aliazh prej 88% Ga dhe 12% Sn shkrihet në 15°C, dhe disa lidhje të tjera që përmbajnë galium (p.sh. 61.5% Bi, 37.2% Sn dhe 1.3% Ga) janë propozuar për mbushjet dentare. Ata nuk e ndryshojnë volumin e tyre me temperaturën dhe mbajnë mirë. Galiumi mund të përdoret gjithashtu si vulë valvulash në teknologjinë e vakumit. Megjithatë, duhet pasur parasysh se në temperatura të larta është agresiv si ndaj qelqit ashtu edhe ndaj shumë metaleve.
9. Në lidhje me mundësinë e zgjerimit të prodhimit të galiumit, problemi i asimilimit (d.m.th., zotërimi nga praktika) i këtij elementi dhe përbërjeve të tij bëhet i rëndësishëm, gjë që kërkon kërkime për të gjetur zona për përdorimin racional të tyre. Ekziston një artikull rishikues dhe monografi mbi galiumin.
10. Ngjeshshmëria e indiumit është pak më e lartë se ajo e aluminit (në 10 mijë atm, vëllimi është 0,84 i origjinalit). Me rritjen e presionit, rezistenca e saj elektrike zvogëlohet (deri në 0,5 të vlerës fillestare në 70,000 atm) dhe pika e shkrirjes rritet (deri në 400 ° C në 65,000 atm). Shkopinjtë e indiumit metalik kërcasin kur përkulen, si kallaji me kallaj. Në letër, ajo lë një vijë të errët. Një përdorim i rëndësishëm i indiumit lidhet me prodhimin e ndreqësve AC me germanium (X § 6 shtoj. 15). Për shkak të shkrirjes së tij, ai mund të luajë rolin e një lubrifikuesi në kushineta.
11. Futja e një sasie të vogël indiumi në lidhjet e bakrit rrit shumë rezistencën e tyre ndaj ujit të detit dhe shtimi i indiumit në argjend rrit shkëlqimin e tij dhe parandalon njollosjen në ajër. Shtimi i indiumit u jep lidhjeve për mbushjet dentare forcë më të madhe. Veshja elektrolitike e indiumit të metaleve të tjera i mbron mirë ato nga korrozioni. Një aliazh indiumi me kallaj (1:1 në masë) bashkon mirë xhamin me xhami ose metal dhe një aliazh prej 24% In dhe 76% Ga shkrihet në 16°C. Një aliazh që shkrihet në 47 ° C 18,1% In me 41,0 - Bi, 22,1 - Pb, 10,6 - Sn dhe 8,2 - Cd gjen përdorim mjekësor në frakturat komplekse të kockave (në vend të gipsit). Ekziston një monografi për kiminë e indiumit
12. Ngjeshshmëria e taliumit është afërsisht e njëjtë me indiumin, por dy modifikime alotropike (gjashtëkëndore dhe kubike) janë të njohura për të, pika e tranzicionit midis së cilës shtrihet në 235 ° C. Nën presion të lartë, lind një tjetër. Pika e trefishtë e të tre formave qëndron në 37 mijë atm dhe 110°C. Ky presion korrespondon me një rënie të menjëhershme me rreth 1.5 herë të rezistencës elektrike të metalit (e cila në 70 mijë atm është rreth 0.3 e asaj të zakonshme). Nën një presion prej 90,000 atm, forma e tretë e taliumit shkrihet në 650°C.
13. Taliumi përdoret kryesisht për prodhimin e lidhjeve me kallaj dhe plumb, të cilat kanë rezistencë të lartë ndaj acidit. Në veçanti, përbërja e aliazhit prej 70% Pb, 20% Sn dhe 10% T1 i reziston mirë veprimit të përzierjeve të acideve sulfurik, klorhidrik dhe nitrik. Ekziston një monografi për taliumin.
14. Për sa i përket ujit, galiumi dhe indi kompakt janë të qëndrueshëm, ndërsa talium në prani të ajrit shkatërrohet ngadalë prej tij nga sipërfaqja. Galiumi reagon me acidin nitrik vetëm ngadalë, ndërsa taliumi reagon shumë fuqishëm. Përkundrazi, acidi sulfurik, dhe veçanërisht klorhidrik, shpërndan lehtësisht Ga dhe In, ndërsa T1 ndërvepron me ta shumë më ngadalë (për shkak të formimit të një filmi mbrojtës të kripërave pak të tretshme në sipërfaqe). Tretësirat e alkaleve të forta shpërndajnë lehtësisht galiumin, veprojnë vetëm ngadalë në indium dhe nuk reagojnë me taliumin. Galiumi gjithashtu shpërndahet dukshëm në NH4OH. Përbërjet e paqëndrueshme të të tre elementëve ngjyrosin një flakë të pangjyrë në ngjyrat karakteristike: Ga - në vjollcë të errët (L. \u003d 4171 A), pothuajse e padukshme për syrin, In - në blu të errët (L, \u003d 4511 A), T1 - në jeshile smeraldi (A, \u003d \u003d 5351 A).
15. Galiumi dhe indiumi nuk duket të jenë helmues. Përkundrazi, taliumi është shumë toksik dhe për nga natyra e veprimit është i ngjashëm me Pb dhe As. Ndikon në sistemin nervor, traktin tretës dhe veshkat. Simptomat e helmimit akut nuk shfaqen menjëherë, por pas 12-20 orësh. Me zhvillimin e ngadalshëm të helmimit kronik (përfshirë përmes lëkurës), kryesisht vërehen ngacmime dhe shqetësime të gjumit. Në mjekësi, preparatet e taliumit përdoren për heqjen e qimeve (për likenet, etj.). Kripërat e taliumit kanë gjetur aplikim në përbërjet ndriçuese si substanca që rrisin kohëzgjatjen e shkëlqimit. Ata gjithashtu u treguan një ilaç i mirë për minjtë dhe minjtë.
16. Në serinë e tensionit, galiumi ndodhet midis Zn dhe Fe, ndërsa indiumi dhe taliumi janë midis Fe dhe Sn. Kalimet Ga dhe In sipas skemës E + 3 + Ze = E korrespondojnë me potencialet normale: -0,56 dhe -0,33 V (në një mjedis acid) ose -1,2 dhe -1,0 V (në një mjedis alkalik). Taliumi shndërrohet nga acidet në një gjendje monovalente (potenciali normal -0,34 V). Tranzicioni T1 + 3 + 2e \u003d T1 + karakterizohet nga një potencial normal prej + 1.28 V në një mjedis acid ose + 0.02 V - në një mjedis alkalik.
17. Nxehtësitë e formimit të oksideve E203 të galiumit dhe analogëve të tij zvogëlohen përgjatë serive 260 (Ga), 221 (In) dhe 93 kcal/mol (T1). Kur nxehet në ajër, galiumi praktikisht oksidohet vetëm në GaO. Prandaj, Ga203 zakonisht përftohet nga dehidratimi i Ga (OH) h. Indiumi, kur nxehet në ajër, formon In2O3 dhe taliumi formon një përzierje të T12O3 dhe T120, sa më e lartë të jetë përmbajtja e oksidit më të lartë, aq më e ulët është temperatura. Deri në T1203, talium mund të oksidohet nga veprimi i ozonit.
18. Tretshmëria e oksideve E2O3 në acide rritet përgjatë serisë Ga - In - Tl. Në të njëjtën seri, forca e lidhjes midis elementit dhe oksigjenit zvogëlohet: Ga2O3 shkrihet në 1795°C pa dekompozim, ln203 shndërrohet në ln304 vetëm mbi 850°C dhe T1203 i ndarë imët fillon të ndajë oksigjenin tashmë në rreth 90° C. Megjithatë, nevojiten temperatura shumë më të larta për shndërrimin e plotë të T1203 në T120. Nën një presion të tepërt të oksigjenit, In203 shkrihet në 1910°C, ndërsa T1203 shkrihet në 716°C.
19. Nxehtësitë e hidratimit të oksideve sipas skemës E2O3 + ZH20 = 2E(OH)3 janë +22 kcal (Ga), +1 (In) dhe -45 (T1). Në përputhje me këtë, lehtësia e ndarjes së ujit nga hidroksidet rritet nga Ga në T1: nëse Ga(OH)3 dehidratohet plotësisht vetëm pas kalcinimit, atëherë T1(OH)3 kalon në T1203 edhe kur qëndron nën lëngun nga i cili. ishte i izoluar.
20. Kur tretësirat acidike të kripërave të galiumit neutralizohen, hidroksidi i tij precipiton afërsisht në intervalin e pH = 3-4. Ga(OH)3 i sapoprecipituar është shumë i tretshëm në solucione të forta të amoniakut, por ndërsa plaket, tretshmëria zvogëlohet gjithnjë e më shumë. Pika e tij izoelektrike qëndron në pH = 6,8 dhe PR = 2 10~37. Për lp(OH) 3 u gjet PR = 1 10-31 dhe për T1 (OH) 3 - 1 10~45.
21. Vlerat e mëposhtme u përcaktuan për konstantet e dyta dhe të treta të disociimit të Ga(OH)3 sipas llojeve acidike dhe bazike:

H3Ga03 /C2 = 5-10_I K3 = 2-10-12
Ga(OH)3 K2“2. Yu-P / Nz \u003d 4 -10 12
Kështu, hidroksidi i galiumit është një rast i një elektroliti shumë afër amfotericitetit ideal.

1. Dallimi në vetitë acidike të hidroksideve të galiumit dhe analogëve të tij manifestohet qartë kur ato ndërveprojnë me tretësirat e alkaleve të forta (NaOH, KOH). Hidroksidi i galiumit shpërndahet lehtësisht për të formuar gallate të tipit M, të cilat janë të qëndrueshme si në tretësirë ​​ashtu edhe në gjendje të ngurtë. Kur nxehen, ato humbasin lehtësisht ujin (kripa Na - në 120, kripë K - në 137 ° C) dhe kalojnë në kripërat përkatëse anhidër të llojit MGa02. Metalet dyvalente (Ca, Sr) të marra nga tretësirat e gallateve karakterizohen nga një lloj tjetër - M3 ■ 2H20, të cilat janë gjithashtu pothuajse të patretshme. Ato hidrolizohen plotësisht nga uji.
   Hidroksidi i taliumit peptizohet lehtësisht nga alkalet e forta (me formimin e një soli negativ), por është i patretshëm në to dhe nuk jep tallate. Në mënyrë të thatë (nga shkrirja e oksideve me karbonatet përkatëse) janë marrë derivate të tipit ME02 për të tre elementët e nëngrupit të galiumit. Megjithatë, në rastin e taliumit, ato rezultuan të ishin përzierje oksidesh.
   1. Rrezet efektive të joneve Ga3+, In3* dhe T13* janë respektivisht 0.62, 0.92 dhe 1.05 A. Në një mjedis ujor, ato me sa duket janë të rrethuara drejtpërdrejt nga gjashtë molekula uji. Jone të tillë të hidratuar disociohen disi sipas skemës E(OH2)a T * E (OH2)5 OH + H, dhe konstantat e tyre të disociimit vlerësohen në 3 ■ 10-3°(Ga) dhe 2 10-4 (In) .
   2. Kripërat halide të Ga3+, In3* dhe T13*' janë përgjithësisht të ngjashme me kripërat përkatëse të A13*. Përveç fluorideve, ato janë relativisht të shkrirë dhe lehtësisht të tretshëm jo vetëm në ujë, por edhe në një numër tretësish organikë. Nga këto, vetëm Gal3 me ngjyrë të verdhë janë lyer

   Ekzistenca e galiumit ("ekaalumini") dhe vetitë e tij kryesore u parashikuan në 1870 nga D. I. Mendeleev. Elementi u zbulua nga analiza spektrale në përzierjen e zinkut pirenean dhe u izolua në 1875 nga kimisti francez P. E. Lecoq de Boisbaudran; emërtuar sipas Francës (lat. Gallia). Koincidenca e saktë e vetive të galiumit me ato të parashikuara ishte triumfi i parë i sistemit periodik.

   Duke qenë në natyrë, duke marrë:

   Përbëhet nga dy izotopë të qëndrueshëm me numra masiv 69 (60.5%) dhe 71 (39.5%). Përmbajtja mesatare e galiumit në koren e tokës është relativisht e lartë, 1,5·10 -3% ndaj peshës, që është e barabartë me përmbajtjen e plumbit dhe molibdenit. Galiumi është një element tipik gjurmë. Minerali i vetëm i galiumit, galiti CuGaS 2, është shumë i rrallë. Gjeokimia e galiumit është e lidhur ngushtë me gjeokiminë e aluminit, e cila është për shkak të ngjashmërisë së vetive fiziko-kimike të tyre. Pjesa kryesore e galiumit në litosferë është e mbyllur në minerale alumini. Përmbajtja e galiumit në boksit dhe nefelinë varion nga 0,002 deri në 0,01%. Përqendrime të ngritura të galiumit vërehen gjithashtu në sfalerite (0,01-0,02%), në qymyr të fortë (së bashku me germanium), si dhe në disa xehe hekuri. Kina, SHBA, Rusia, Ukraina dhe Kazakistani kanë rezerva të konsiderueshme të galiumit.
   Burimi kryesor i prodhimit të galiumit është prodhimi i aluminit. Gjatë përpunimit të boksiteve, galiumi përqendrohet në pijet amë pas izolimit të Al(OH) 3 . Galiumi izolohet nga tretësira të tilla me elektrolizë në një katodë merkur. Nga tretësira alkaline e përftuar pas trajtimit të amalgamës me ujë, precipitohet Ga(OH) 3, i cili tretet në alkali dhe galiumi izolohet me elektrolizë.
   Galiumi i lëngshëm i marrë nga elektroliza e një tretësire alkaline, i larë me ujë dhe acide (Hcl, HNO 3), përmban 99,9-99,95% Ga. Një metal më i pastër përftohet nga shkrirja në vakum, shkrirja në zonë ose duke nxjerrë një kristal të vetëm nga shkrirja.

   Vetitë fizike:

   Metal i bardhë në argjend, i butë, i rëndë. Një tipar dallues i galiumit është një interval i madh i gjendjes së lëngshme (shkrirja 29,8°C, tbp 2230°C) dhe presioni i ulët i avullit në temperatura deri në 1100-1200°C. Dendësia e një metali të ngurtë është 5,904 g/cm 3 (20°C), më e ulët se ajo e një metali të lëngshëm, kështu që kristalizimi i galiumit, si akulli, mund të thyejë një ampulë qelqi. Kapaciteti termik specifik i galiumit të ngurtë është 376,7 J/(kg K).

   Karakteristikat kimike:

   Galiumi është i qëndrueshëm në ajër në temperatura të zakonshme. Mbi 260°C në oksigjen të thatë, vërehet oksidim i ngadaltë (filmi oksid mbron metalin). Klori dhe bromi reagojnë me galiumin në të ftohtë, jodi - kur nxehet. Galiumi i shkrirë në temperatura mbi 300 ° C ndërvepron me të gjitha metalet dhe lidhjet strukturore (përveç W), duke formuar komponime ndërmetalike.
   Kur nxehet nën presion, galiumi reagon me ujin: 2Ga + 4H 2 O = 2GaOOH + 3H 2
   Ga reagon ngadalë me acidet minerale për të lëshuar hidrogjen: 2Ga + 6HCl = 2GaCl 3 + 3H 2
   Në të njëjtën kohë, galiumi tretet ngadalë në acidet sulfurik dhe klorhidrik, shpejt në acidin hidrofluorik, dhe galiumi është i qëndrueshëm në acidin nitrik në të ftohtë.
   Galiumi shpërndahet ngadalë në tretësirat e nxehta të alkalit. 2Ga + 6H 2 O + 2NaOH = 2Na + 3H 2

   Lidhjet më të rëndësishme:

   oksid galiumi, Ga 2 O 3 - pluhur i bardhë ose i verdhë, mp 1795°C. Përftohet duke ngrohur galiumin metalik në ajër në 260 °C ose në një atmosferë oksigjeni, ose nga kalcinimi i nitratit ose sulfatit të galiumit. Ekziston në formën e dy modifikimeve. Reagon ngadalë me acidet dhe alkalet në tretësirë, duke shfaqur veti amfoterike:
   hidroksid galiumi, Ga (OH) 3 - precipiton në formën e një precipitati të ngjashëm me pelte kur trajtohen solucionet e kripërave të galiumit trevalent me hidrokside dhe karbonate të metaleve alkali (pH 9.7). Mund të merret nga hidroliza e kripërave të galiumit trivalent.
   Tregon amfoterike, me një mbizotërim të caktuar të vetive acide, kur treten në forma alkaline gallat(për shembull, Na). Ai shpërndahet në amoniak të koncentruar dhe në tretësirën e koncentruar të karbonatit të amonit, precipiton kur zihet. Me ngrohje, hidroksidi i galiumit mund të shndërrohet në GaOOH, më pas në Ga 2 O 3 * H 2 O dhe në fund në Ga 2 O 3.
   kripërat e galiumit. GaCl 3 - kristale higroskopike pa ngjyrë. mp 78 °C, tbp 215 °C Ga 2 (SO 4) 3 *18H 2 O është një substancë e pangjyrë, e tretshme në ujë, që formon kripëra të dyfishta të llojit alum. Ga(NO 3) 3 * 8H 2 O - kristale pa ngjyrë të tretshëm në ujë dhe etanol
   sulfid galiumi, Ga 2 S 3 - kristale të verdha ose pluhur amorf të bardhë me mp 1250°C, të zbërthyer nga uji.
   Hidridet e galiumit përftohen nga komponimet organo-galium. Ngjashëm me hidridet e borit dhe aluminit: Ga 2 H 6 - digalan, lëng i paqëndrueshëm, shkrirja - 21,4 °C, tbp 139 °C. x - poligalan, i ngurtë i bardhë. Hidridet janë të paqëndrueshme, dekompozohen me lëshimin e hidrogjenit.
   galanat litium, Li përftohet në tretësirën eterike me reaksionin 4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl
   Kristalet pa ngjyrë, të paqëndrueshme, hidrolizohen me ujë për të çliruar hidrogjen.

   Aplikacion:

   Galium mund të përdoret për të bërë pasqyra optike që janë shumë reflektuese.
   Galiumi është një lubrifikant i shkëlqyer. Mbi bazën e galiumit dhe nikelit, galiumit dhe skandiumit, janë krijuar ngjitëse metalike praktikisht shumë të rëndësishme.
   Arsenid galium GaAs, si dhe GaP, GaSb, të cilat kanë veti gjysmëpërçuese, janë materiale premtuese për elektronikën gjysmëpërçuese. Ato mund të përdoren në ndreqës dhe transistorë me temperaturë të lartë, panele diellore dhe marrës infra të kuqe.
   Oksidi i galiumit është një përbërës i materialeve të rëndësishme lazer të grupit të granatës - GSHG, YAG, ISGG, etj.
   Galiumi është i shtrenjtë, në vitin 2005 një ton galium kushtonte 1.2 milionë dollarë amerikanë në tregun botëror dhe për shkak të çmimit të lartë dhe njëkohësisht kërkesës së madhe për këtë metal, është shumë e rëndësishme të vendoset nxjerrja e tij e plotë në prodhimin e aluminit. dhe përpunimi i qymyrit në lëndë djegëse të lëngshme.
   

   Ivanov Alexey
   Universiteti Shtetëror KhF Tyumen, 561 grupe.

   Galiumështë element kimik me numër atomik 31. I përket grupit të metaleve të lehta dhe shënohet me simbolin “Ga”. Galiumi në formën e tij të pastër nuk gjendet në natyrë, por përbërjet e tij gjenden në sasi të papërfillshme në mineralet e boksitit dhe zinkut. Galiumi është një metal i butë, i urtë, argjendtë. Në temperatura të ulëta, është në gjendje të ngurtë, por tashmë shkrihet në një temperaturë jo shumë më të lartë se temperatura e dhomës (29.8 ° C). Në videon e mëposhtme mund të shihni se si shkrihet një lugë galiumi në një filxhan çaj të nxehtë.

   

   1. Që nga zbulimi i elementit në 1875 deri në ardhjen e epokës së gjysmëpërçuesve, galiumi u përdor kryesisht për të krijuar lidhje me shkrirje të ulët.

   

   2. Aktualisht, i gjithë galiumi përdoret në mikroelektronikë.

   

   3. Arsenidi i galiumit, përbërja kryesore e elementit që përdoret, aplikohet në qarqet e mikrovalëve dhe aplikimet infra të kuqe.

   

   4. Nitridi i galiumit përdoret më pak në krijimin e lazerëve gjysmëpërçues dhe LED-ve në rangun blu dhe ultravjollcë.

   

   5. Galiumi nuk ka asnjë rol biologjik të njohur për shkencën. Por, meqenëse përbërjet e galiumit dhe kripërat e hekurit sillen në mënyrë të ngjashme në sistemet biologjike, jonet e galiumit shpesh zëvendësojnë jonet e hekurit në aplikimet mjekësore.

   

   6. Farmaceutikë dhe radiofarmaceutikë që përmbajnë galium tani janë zhvilluar.

   

   
   .