Nga elementi me numër atomik 31, shumica e lexuesve mbajnë mend vetëm se ai është një nga tre elementët e parashikuar dhe përshkruar më në detaje nga D.I. Mendeleev, dhe ai galium është një metal shumë i shkrirë: për ta kthyer atë në një lëng, mjafton nxehtësia e palmës.
Sidoqoftë, galiumi nuk është metali më i shkrirë (edhe nëse nuk e llogaritni merkurin). Pika e tij e shkrirjes është 29,75°C, ndërsa ceziumi shkrihet në 28,5°C; vetëm ceziumin, si çdo metal alkali, nuk mund ta merrni në duar, prandaj, në pëllëmbën e dorës, natyrisht, është më e lehtë të shkrihet galiumi sesa ceziumi.
Këndoni një histori për elementin #31, ne e filluam qëllimisht duke përmendur diçka që është e njohur për pothuajse të gjithë. Sepse kjo "e njohur" ka nevojë për një shpjegim. Të gjithë e dinë që galiumi u parashikua nga Mendeleev dhe u zbulua nga Lecoq de Boisbaudran, por jo të gjithë e dinë se si ndodhi zbulimi. Pothuajse të gjithë e dinë që galiumi është i shkrishëm, por pothuajse askush nuk mund t'i përgjigjet pyetjes pse është i shkrirë.
Si u zbulua galiumi?
Kimisti francez Paul Emile Lecoq de Boisbaudran hyri në histori si zbuluesi i tre elementeve të rinj: galium (1875), samarium (1879) dhe dysprosium (1886). I pari nga këto zbulime i solli atij famë.
Në atë kohë, jashtë Francës, ai ishte pak i njohur. Ai ishte 38 vjeç, ai ishte i angazhuar kryesisht në kërkime spektroskopike. Lecoq de Boisbaudran ishte një spektroskopist i mirë dhe kjo përfundimisht çoi në sukses: ai zbuloi të tre elementët e tij me anë të analizës spektrale.
Në 1875, Lecoq de Boisbaudran hetoi spektrin e përzierjes së zinkut të sjellë nga Pierrefitte (Pyrenees). Pikërisht në këtë spektër u zbulua një linjë e re vjollce (gjatësia vale 4170 Å). Linja e re tregonte praninë e një elementi të panjohur në mineral dhe, fare natyrshëm, Lecoq de Boisbaudran bëri çdo përpjekje për të izoluar këtë element. Kjo nuk ishte e lehtë për t'u bërë: përmbajtja e elementit të ri në mineral ishte më pak se 0,1%, dhe në shumë mënyra ishte e ngjashme me zinkun*. Pas eksperimenteve të gjata, shkencëtari arriti të marrë një element të ri, por në një sasi shumë të vogël. Aq i vogël (më pak se 0.1 g) sa Lecoq de Boisbaudrap nuk mundi të studionte plotësisht vetitë e tij fizike dhe kimike.
* Si përftohet galiumi nga përzierja e zinkut përshkruhet më poshtë.
Njoftimi i zbulimit të galiumit - kështu që për nder të Francës (Gallia - emri i saj latin) u emërua një element i ri - u shfaq në raportet e Akademisë së Shkencave të Parisit.
Ky mesazh u lexua nga D.I. Mendeleev njohu ekaaluminin, të cilin ai e kishte parashikuar pesë vjet më parë, në galium. Mendeleev i shkroi menjëherë Parisit. "Metoda e zbulimit dhe izolimit, si dhe vetitë e pakta të përshkruara, sugjerojnë se metali i ri nuk është asgjë më shumë se ekaalumini," thuhej në letrën e tij. Më pas përsëriti vetitë e parashikuara për atë element. Për më tepër, duke mos mbajtur kurrë një kokërr galiumi në duar, pa e parë atë në sytë e tij, kimisti rus pohoi se zbuluesi i elementit gaboi, se dendësia e metalit të ri nuk mund të jetë e barabartë me 4.7, siç shkruante Lecoq de Boisbaudran. , - duhet të jetë më shumë rreth 5.9...6.0 g/cm3!
Sado e çuditshme të duket, por i pari nga ata afirmativë, "forcues" të tij mësuan për ekzistencën e ligjit periodik vetëm nga kjo letër. Ai përsëri izoloi dhe pastroi me kujdes kokrrat e galiumit për të verifikuar rezultatet e eksperimenteve të para. Disa historianë të shkencës besojnë se kjo është bërë për të turpëruar "parashikuesin" rus të sigurt në vetvete. Por përvoja ka treguar të kundërtën: zbuluesi gaboi. Më vonë ai shkroi: "Nuk është e nevojshme, mendoj, të theksohet rëndësia e jashtëzakonshme që ka dendësia e një elementi të ri në lidhje me konfirmimin e pikëpamjeve teorike të Mendelejevit".
Vetitë e tjera të elementit nr. 31 të parashikuara nga Mendelejevi pothuajse saktësisht përkonin me të dhënat eksperimentale. "Parashikimet e Mendeleev u realizuan me devijime të vogla: ekaalumini u shndërrua në galium." Kështu e karakterizon Engelsi këtë ngjarje në Dialektikën e Natyrës.
Eshtë e panevojshme të thuhet se zbulimi i elementit të parë të parashikuar nga Mendeleev forcoi ndjeshëm pozicionin e ligjit periodik.
Pse galiumi është i shkrirë?
Duke parashikuar vetitë e galiumit, Mendeleev besonte se ky metal duhet të jetë i shkrirë, pasi analogët e tij në grup - alumini dhe indiumi - gjithashtu nuk ndryshojnë në rezistencë.
Por pika e shkrirjes së galiumit është jashtëzakonisht e ulët, pesë herë më e ulët se ajo e indiumit. Kjo shpjegohet me strukturën e pazakontë të kristaleve të galiumit. Rrjeta e saj kristalore nuk formohet nga atome individuale (si në metalet "normale"), por nga molekula diatomike. Molekulat Ga 2 janë shumë të qëndrueshme; ato ruhen edhe kur galiumi shndërrohet në gjendje të lëngshme. Por këto molekula janë të lidhura me njëra-tjetrën vetëm nga forcat e dobëta të van der Waals-it dhe nevojitet shumë pak energji për të prishur lidhjen e tyre.
Disa veti të tjera të elementit nr. 31 lidhen me diatomitetin e molekulave. Në gjendje të lëngshme, galiumi është më i dendur dhe më i rëndë se në gjendjen e ngurtë. Përçueshmëria elektrike e galiumit të lëngshëm është gjithashtu më e madhe se ajo e galiumit të ngurtë.
Nga pamja e jashtme - mbi të gjitha në kallaj: një metal i butë argjendtë-bardhë, ai nuk oksidohet dhe nuk njollos në ajër.
Dhe në shumicën e vetive kimike, galiumi është afër aluminit. Ashtu si alumini, ka tre elektrone në orbitën e jashtme të një atomi të galiumit. Ashtu si alumini, galium lehtësisht, edhe në të ftohtë, ndërvepron me halogjenet (përveç jodit). Të dy metalet shpërndahen lehtësisht në acidet sulfurik dhe klorhidrik, të dy reagojnë me alkalet dhe japin hidrokside amfoterike. Konstantet e disociimit të reaksioneve
Ga(OH) 3 → Ga 3+ + 3OH -
H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3– 3
janë sasi të rendit të njëjtë.
Megjithatë, ka dallime në vetitë kimike të galiumit dhe aluminit.
Me oksigjen të thatë, galiumi oksidohet dukshëm vetëm në temperatura mbi 260 ° C, dhe alumini, nëse privohet nga filmi i tij mbrojtës i oksidit, oksidohet nga oksigjeni shumë shpejt.
Me hidrogjen, galiumi formon hidride të ngjashme me hidridet e borit. Alumini, nga ana tjetër, mund të shpërndajë vetëm hidrogjenin, por jo të reagojë me të.
Dhe galiumi është i ngjashëm me grafitin, kuarcin, ujin.
Në grafit - ai që lë një shenjë gri në letër.
Në kuarc - anizotropia elektrike dhe termike.
Rezistenca elektrike e kristaleve të galiumit varet nga cili bosht kalon rryma. Raporti i maksimumit me minimumin është 7 - më shumë se çdo metal tjetër. E njëjta gjë vlen edhe për koeficientin e zgjerimit termik.
Vlerat e tij në drejtim të tre akseve kristalografike (kristalet rombike të galiumit) lidhen si 31:16:11.
Dhe galiumi është i ngjashëm me ujin në atë që zgjerohet kur ngurtësohet. Rritja e vëllimit është e dukshme - 3.2%.
Tashmë një kombinim i këtyre ngjashmërive konfliktuale flet për individualitetin unik të elementit nr. 31.
Për më tepër, ai ka veti që nuk janë të natyrshme në asnjë element. I shkrirë, ai mund të mbetet i superftuar për shumë muaj nën pikën e tij të shkrirjes. Është i vetmi metal që mbetet i lëngshëm në një gamë të gjerë temperaturash nga 30 në 2230°C dhe paqëndrueshmëria e avullit të tij është minimale. Edhe në një vakum të lartë, ai avullon dukshëm vetëm në 1000°C. Avujt e galiumit, ndryshe nga metalet e ngurta dhe të lëngëta, janë monoatomikë. Tranzicioni Ga 2 → 2Ga kërkon shumë energji; kjo shpjegon vështirësinë e avullimit të galiumit.
Gama e madhe e temperaturës së gjendjes së lëngshme është baza e një prej aplikimeve teknike kryesore të elementit nr. 31.
Për çfarë është i mirë galiumi?
Termometrat e galiumit lejojnë, në parim, të matin temperaturat nga 30 në 2230°C. Termometrat galium tani janë të disponueshëm për temperatura deri në 1200°C.
Elementi nr. 31 shkon në prodhimin e lidhjeve me shkrirje të ulët që përdoren në pajisjet sinjalizuese. Një aliazh galiumi dhe indiumi shkrihet tashmë në 16°C. Është më i shkrirë nga të gjitha lidhjet e njohura.
Si një element i grupit III, i cili kontribuon në rritjen e përçueshmërisë "vrima" në një gjysmëpërçues, galiumi (me një pastërti prej të paktën 99,999%) përdoret si një shtesë për germanium dhe silikon.
Përbërjet ndërmetalike të galiumit me elementë të grupit V - antimoni dhe arseniku - vetë kanë veti gjysmëpërçuese.
Shtimi i galiumit në masën e qelqit bën të mundur marrjen e syzeve me një indeks të lartë thyerjeje të rrezeve të dritës, dhe syzet e bazuara në Ga 2 O 3 transmetojnë mirë rrezet infra të kuqe.
Galiumi i lëngshëm reflekton 88% të dritës që bie mbi të, i ngurtë - pak më pak. Prandaj, pasqyrat e galiumit janë shumë të lehta për t'u prodhuar - një shtresë galiumi mund të aplikohet edhe me një furçë.
Ndonjëherë përdoret aftësia e galiumit për të lagur mirë sipërfaqet e ngurta, duke zëvendësuar merkurin në pompat e vakumit të difuzionit. Pompa të tilla "e mbajnë" vakumin më mirë se pompat e merkurit.
Janë bërë përpjekje për të përdorur galiumin në reaktorët bërthamorë, por rezultatet e këtyre përpjekjeve vështirë se mund të konsiderohen të suksesshme. Jo vetëm që galiumi kap në mënyrë mjaft aktive neutronet (kap seksion kryq prej 2,71 hambarësh), ai gjithashtu reagon në temperatura të ngritura me shumicën e metaleve.
Galiumi nuk u bë një material atomik. Vërtetë, izotopi i tij radioaktiv artificial 72 Ga (me një gjysmë jetë prej 14.2 orë) përdoret për të diagnostikuar kancerin e kockave. Kloruri dhe nitrati i galium-72 absorbohen nga tumori dhe duke fiksuar karakteristikën e rrezatimit të këtij izotopi, mjekët përcaktojnë pothuajse me saktësi madhësinë e formacioneve të huaja.
Siç mund ta shihni, mundësitë praktike të elementit nr. 31 janë mjaft të gjera. Nuk është bërë ende e mundur përdorimi i tyre plotësisht për shkak të vështirësisë së marrjes së galiumit, një element mjaft i rrallë (1,5 10 -3% e peshës së kores së tokës) dhe shumë i shpërndarë. Pak minerale vendase të galiumit janë të njohura. Minerali i tij i parë dhe më i famshëm, galiti CuGaS 2, u zbulua vetëm në vitin 1956. Më vonë, u gjetën edhe dy minerale të tjera, të cilat tashmë ishin mjaft të rralla.
Zakonisht, galiumi gjendet në mineralet e zinkut, aluminit, hekurit, si dhe në qymyr - si një papastërti e parëndësishme. Dhe ajo që është karakteristike: sa më shumë kjo papastërti, aq më e vështirë është nxjerrja e saj, sepse ka më shumë galium në mineralet e atyre metaleve (aluminit, zinkut) që janë afër tij për nga vetitë. Pjesa kryesore e galiumit tokësor është e mbyllur në minerale alumini.
Nxjerrja e galiumit është një "kënaqësi" e shtrenjtë. Prandaj, elementi #31 përdoret në sasi më të vogla se çdo fqinj i tij në tabelën periodike.
Është e mundur, sigurisht, që shkenca në të ardhmen e afërt të zbulojë diçka në galium që do ta bëjë atë absolutisht të domosdoshëm dhe të pazëvendësueshëm, siç ndodhi me një element tjetër të parashikuar nga Mendelejevi, germaniumin. Vetëm 30 vjet më parë, ai u përdor edhe më pak se galiumi, dhe më pas filloi "epoka e gjysmëpërçuesve" ...
Kërkoni për modele
Vetitë e galiumit u parashikuan nga D.I. Mendeleev pesë vjet para zbulimit të këtij elementi. Kimisti gjenial rus i ndërtoi parashikimet e tij mbi modelet e ndryshimeve të vetive sipas grupeve të sistemit periodik. Por për Lecoq de Boisbaudran, as zbulimi i galiumit nuk ishte një aksident i lumtur. Një spektroskop i talentuar, që në vitin 1863 zbuloi rregullsi në ndryshimin e spektrit të elementeve me veti të ngjashme. Duke krahasuar spektrat e indiumit dhe aluminit, ai arriti në përfundimin se këta elementë mund të kenë një "vëlla" linjat e të cilit do të mbushnin boshllëkun në pjesën me gjatësi vale të shkurtër të spektrit. Ishte kjo linjë e munguar që ai po kërkonte dhe e gjeti në spektrin e përzierjes së zinkut nga Pierrfit.
Për krahasim, ne paraqesim një tabelë të pronave kryesore të parashikuara nga D.I. Mendeleev ekaalumini dhe galiumi i zbuluar nga Lecoq de Boisbaudran.
| Ekaalumini | Galium |
| Pesha atomike rreth 68 | Pesha atomike 69.72 |
| Duhet të jetë me shkrirje të ulët | Pika e shkrirjes 29,75°C |
| Graviteti specifik afër 6.0 | Graviteti specifik 5.9 (i ngurtë) dhe 6.095 (i lëngët) |
| Vëllimi atomik 11.5 | Vëllimi atomik 11.8 |
| Nuk duhet të oksidohet në ajër | Oksidohet pak vetëm në nxehtësinë e kuqe shpirtërore |
| Duhet të shpërbëjë ujin në temperaturë të lartë | Zbërthen ujin në temperaturë të lartë |
| Formulat e përbëra: EaCl 3 Ea 2 O 3, Ea 2 (SO 4) 3 | Formulat e përbëra: GaCl 3, Ga 3 O 3, Ga 2 (SO 4) 3 |
| Duhet të formojë alum Ea 2 (SO 4) 3 Me 2 SO 4 24H 2 O, por më i vështirë se alumini | Formon përbërjen e alumit (NH 4) Ga (SO 4) 2 12H 2 O |
| Oksidi Ea 2 O 3 duhet të reduktohet lehtësisht dhe të japë një metal më të paqëndrueshëm se Al, dhe për këtë arsye mund të pritet që eka alumini të zbulohet nga analiza spektrale. | Galiumi reduktohet lehtësisht nga oksidi me kalcinim në një rrymë hidrogjeni, i zbuluar duke përdorur analizën spektrale |
Lojë me fjalë?
Disa historianë të shkencës shohin në emër të elementit nr.31 jo vetëm patriotizmin, por edhe mospërfilljen e zbuluesit të tij. Në përgjithësi pranohet se fjala "galium" vjen nga latinishtja Gallia (Francë). Por nëse dëshironi, në të njëjtën fjalë mund të shihni një aluzion të fjalës "gjel"! Në latinisht, "gjeli" është gallus, në frëngjisht - le coq. Lecoq de Boisbaudran?
Në varësi të moshës
Në minerale, galiumi shpesh shoqëron aluminin. Është interesante se raporti i këtyre elementeve në mineral varet nga koha e formimit të mineralit. Në feldspat, një atom galium bie mbi 120 mijë atome alumini. Në nefelinat e formuara shumë më vonë, ky raport është tashmë 1:6000, dhe në drurin e gurëzuar edhe "më të ri" është vetëm 1:13.
Patenta e parë
Patenta e parë për përdorimin e galiumit u mor 60 vjet më parë. Elementi nr. 31 donte të përdorej në llambat me hark elektrik.
Zhvendos squfurin, mbrohet me squfur
Ndërveprimi i galiumit me acidin sulfurik është interesant. Ajo shoqërohet me çlirimin e squfurit elementar. Në këtë rast, squfuri mbështjell sipërfaqen e metalit dhe parandalon shpërbërjen e tij të mëtejshme. Sidoqoftë, nëse metali lahet me ujë të nxehtë, reagimi do të rifillojë dhe do të vazhdojë derisa një "lëkurë" e re squfuri të rritet në galium.
Ndikim i keq
Galiumi i lëngshëm ndërvepron me shumicën e metaleve, duke formuar lidhje dhe komponime ndërmetalike me veti mekanike mjaft të ulëta. Kjo është arsyeja pse kontakti me galiumin çon shumë materiale strukturore në një humbje të forcës. Beriliumi është më rezistenti ndaj veprimit të galiumit: në temperatura deri në 1000°C i reziston me sukses agresivitetit të elementit nr.31.
Dhe oksidi gjithashtu!
Shtesat e parëndësishme të oksidit të galiumit ndikojnë dukshëm në vetitë e oksideve të shumë metaleve. Pra, përzierja e Ga 2 O 3 me oksidin e zinkut redukton ndjeshëm shkrirjen e tij. Por tretshmëria e zinkut në një oksid të tillë është shumë më e madhe se në të pastër. Dhe në dioksidin e titanit, kur shtohet Ga 2 O 3, përçueshmëria elektrike bie ndjeshëm.
Si përftohet galiumi
Depozitat industriale të xeheve të galiumit nuk janë gjetur në botë. Prandaj, galiumi duhet të nxirret nga mineralet e zinkut dhe aluminit, të cilat janë shumë të varfra në të. Meqenëse përbërja e xeheve dhe përmbajtja e galiumit në to nuk është e njëjtë, metodat për marrjen e elementit nr. 31 janë mjaft të ndryshme. Për shembull, ne do t'ju tregojmë se si galiumi nxirret nga përzierja e zinkut, një mineral në të cilin u zbulua për herë të parë ky element.
Para së gjithash, përzierja e zinkut ZnS nxirret dhe oksidet që rezultojnë pastrohen me acid sulfurik. Së bashku me shumë metale të tjera, galiumi kalon në tretësirë. Sulfati i zinkut mbizotëron në këtë tretësirë - produkti kryesor që duhet pastruar nga papastërtitë, përfshirë galiumin. Faza e parë e pastrimit është reshjet e të ashtuquajturës llum hekuri. Me neutralizimin gradual të tretësirës së acidit, kjo llum precipiton. Ai përmban rreth 10% alumin, 15% hekur dhe (që është më e rëndësishmja për ne tani) 0.05 ... 0.1% galium. Për të nxjerrë galiumin, llumi shpëlahet me acid ose sodë kaustike - hidroksid galium amfoterik. Metoda alkaline është më e përshtatshme, pasi në këtë rast është e mundur të bëhen pajisje nga materiale më pak të shtrenjta.
Nën veprimin e alkalit, komponimet e aluminit dhe galiumit kalojnë në tretësirë. Kur kjo tretësirë neutralizohet me kujdes, hidroksidi i galiumit precipiton. Por një pjesë e aluminit gjithashtu precipiton. Prandaj, precipitati shpërndahet përsëri, tani në acid klorhidrik. Rezulton një zgjidhje e klorurit të galiumit, e kontaminuar kryesisht me klorur alumini. Këto substanca mund të ndahen me ekstraktim. Eteri derdhet dhe, ndryshe nga AlCl 3 , GaCl 3 pothuajse plotësisht kalon në tretësin organik. Shtresat ndahen, eteri distilohet dhe kloruri i galiumit që rezulton trajtohet edhe një herë me sodë kaustike të koncentruar për të precipituar dhe ndarë papastërtinë e hekurit nga galiumi. Nga kjo tretësirë alkaline fitohet galium metalik. Marrë me elektrolizë në një tension prej 5.5 V. Galiumi depozitohet në një katodë bakri.
galium dhe dhëmbë
Për një kohë të gjatë, galium mendohej të ishte toksik. Vetëm në dekadat e fundit ky keqkuptim është hedhur poshtë. Dentistët e interesuar të galiumit me shkrirje të ulët. Në vitin 1930, u propozua për herë të parë zëvendësimi i merkurit me galium në përbërjet e mbushjes së dhëmbëve. Studimet e mëtejshme si këtu dhe jashtë vendit konfirmuan premtimin për një zëvendësim të tillë. Mbushjet metalike pa merkur (merkuri i zëvendësuar nga galiumi) përdoren tashmë në stomatologji.
Elementi kimik galium praktikisht nuk gjendet në natyrë në formë të lirë. Ekziston në papastërtitë e mineraleve, nga të cilat është e vështirë ta ndash atë. Galiumi konsiderohet një substancë e rrallë, disa nga vetitë e tij nuk janë kuptuar plotësisht. Sidoqoftë, përdoret në mjekësi dhe elektronikë. Cili është ky element? Çfarë vetish ka?
Galium - metal apo jometal?
Elementi i përket grupit të trembëdhjetë të periudhës së katërt. Është emëruar pas rajonit historik - Galisë, pjesë e së cilës ishte Franca - vendlindja e zbuluesit të elementit. Simboli Ga përdoret për ta treguar atë.
Galiumi përfshihet në grupin e metaleve të lehta së bashku me aluminin, indiumin, germaniumin, kallajin, antimonin dhe elementë të tjerë. Si një substancë e thjeshtë, është e brishtë dhe e butë, ka një ngjyrë të bardhë argjendi me një nuancë të lehtë kaltërosh.
Historia e zbulimit
Mendeleev "parashikoi" galiumin, duke i lënë një vend në grupin e tretë të tabelës periodike (sipas sistemit të vjetëruar). Ai përafërsisht emërtoi masën e tij atomike dhe madje parashikoi se elementi do të zbulohej në mënyrë spektroskopike.
Disa vjet më vonë, metali u zbulua nga francezi Paul Emile Lecoq. Në gusht 1875, një shkencëtar po studionte spektrin nga një depozitë në Pyrenees dhe vuri re linja të reja vjollce. Elementi u emërua galium. Përmbajtja e tij në mineral ishte jashtëzakonisht e vogël dhe Lecoq arriti të izolojë vetëm 0.1 gram. Zbulimi i metalit ishte një nga konfirmimet e saktësisë së parashikimit të Mendelejevit.
Vetitë fizike
Metali i galiumit është shumë duktil dhe i shkrirë. Në temperatura të ulëta, është në gjendje të ngurtë. Për ta kthyer atë në lëng, mjafton një temperaturë prej 29,76 gradë Celsius ose 302,93 Calvin. Mund ta shkrini duke e mbajtur në dorë ose duke e hedhur në një lëng të nxehtë. Temperaturat shumë të larta e bëjnë atë shumë agresiv: në 500 gradë Celsius e lart, është në gjendje të gërryejë metale të tjera.
Rrjeta kristalore e galiumit formohet nga molekula diatomike. Ato janë shumë të qëndrueshme, por të ndërlidhura dobët. Duhet shumë pak energji për të thyer lidhjen e tyre, kështu që galiumi bëhet i lëngshëm pa vështirësi. Është pesë herë më i shkrirë se indiumi.
Në gjendje të lëngshme, metali është më i dendur dhe më i rëndë se në gjendjen e ngurtë. Përveç kësaj, ai e përçon më mirë energjinë elektrike. Në kushte normale, dendësia e tij është 5.91 g/cm³. Metali vlon në -2230 gradë Celsius. Kur ngurtësohet, zgjerohet me rreth 3.2%.
Vetitë kimike
Në shumë veti kimike, galiumi është i ngjashëm me aluminin, por shfaq më pak aktivitet dhe reagimet me të janë më të ngadalta. Nuk reagon me ajrin, duke formuar menjëherë një film oksidi që parandalon oksidimin e tij. Nuk reagon ndaj hidrogjenit, borit, silikonit, azotit dhe karbonit.
Metali ndërvepron mirë me pothuajse çdo halogjen. Ai reagon me jodin vetëm kur nxehet; ai reagon me klorin dhe bromin edhe në temperaturën e dhomës. Në ujë të nxehtë, ai fillon të zhvendosë hidrogjenin, formon kripëra me acide minerale dhe gjithashtu lëshon hidrogjen.
Me metale të tjera, galiumi është në gjendje të formojë amalgame. Nëse galiumi i lëngshëm hidhet në një copë të fortë alumini, ai do të fillojë të depërtojë në të. Duke pushtuar rrjetën kristalore të aluminit, substanca e lëngshme do ta bëjë atë të brishtë. Brenda pak ditësh, një shufër metalike e fortë mund të shtypet me dorë, pa shumë përpjekje.
Aplikacion
Në mjekësi, metali galium përdoret për të luftuar tumoret dhe hiperkalceminë, është gjithashtu i përshtatshëm për diagnostikimin me radioizotop të kancerit të kockave. Megjithatë, preparatet që përmbajnë këtë substancë mund të shkaktojnë efekte anësore si nauze dhe të vjella.
Metali galium përdoret gjithashtu në elektronikë me mikrovalë. Përdoret për prodhimin e gjysmëpërçuesve dhe LED-ve, si material piezo. Ngjitësit e metaleve merren nga një aliazh galiumi me skandium ose nikel. Në një aliazh me plutonium, ai luan rolin e një stabilizuesi dhe përdoret në bomba bërthamore.
Syzet me këtë metal kanë një indeks të lartë thyerjeje dhe oksidi i tij Ga 2 O 3 i lejon xhamit të transmetojë rrezet infra të kuqe. Galiumi i pastër mund të përdoret për të bërë pasqyra të thjeshta, pasi reflekton mirë dritën.
Shpërndarja dhe depozitimi i galiumit
Ku të merrni galium? Metali mund të porositet lehtësisht në internet. Kostoja e tij varion nga 115 deri në 360 dollarë për kilogram. Metali konsiderohet i rrallë, është shumë i shpërndarë në koren e tokës dhe praktikisht nuk formon mineralet e veta. Që nga viti 1956, të tre janë gjetur.
Shpesh galiumi gjendet në përbërjen e zinkut, hekurit, papastërtitë e tij gjenden në qymyr, beril, granatë, magnetit, turmalinë, feldspat, klorite dhe minerale të tjera. Mesatarisht, përmbajtja e tij në natyrë është rreth 19 g/t.
Shumica e galiumit gjendet në substanca që janë afër tij në përbërje. Për shkak të kësaj, është e vështirë dhe e shtrenjtë të nxirret prej tyre. Minerali i vetë metalit quhet galit me formulën CuGaS 2 . Ai gjithashtu përmban bakër dhe squfur.
Ndikimi në një person
Dihet pak për rolin biologjik të metalit dhe efektet e tij në trupin e njeriut. Në tabelën periodike, është pranë elementëve që janë jetikë për ne (alumin, hekur, zink, krom). Ekziston një mendim se, si një ultramikroelement, galiumi është pjesë e gjakut, duke përshpejtuar rrjedhën e tij dhe duke parandaluar formimin e mpiksjes së gjakut.
Në një mënyrë apo tjetër, një sasi e vogël e substancës përmbahet në trupin e njeriut (10 -6 - 10 -5%). Galiumi hyn në të së bashku me ujin dhe ushqimin bujqësor. Mbetet në indin kockor dhe në mëlçi.
Metali i galiumit konsiderohet toksik i ulët ose toksik me kusht. Pas kontaktit me lëkurën, grimcat e vogla mbeten në të. Duket si një pikë e ndyrë gri që hiqet lehtësisht me ujë. Substanca nuk lë djegie, por në disa raste mund të shkaktojë dermatit. Dihet se një përmbajtje e lartë e galiumit në organizëm shkakton çrregullime në mëlçi, veshka dhe sistemin nervor, por kjo kërkon një sasi shumë të madhe metali.
Ai formuloi ligjin e tij periodik dhe përpiloi tabelën periodike, shumë metale nuk ishin ende të njohura për shkencën.
Megjithatë, kjo nuk e pengoi kimistin të ndërtonte tabelën e tij periodike, duke lënë qeliza boshe për elementë të pazbuluar ende. Këto “pika boshe” u mbushën shpejt. Një nga elementët e tillë të parashikuar nga Mendeleev do të diskutohet sot.
Takoni: galium, numri 31 në tabelë. Grupi i tretë është një metal me shkrirje të ulët, i ngjashëm në veti me aluminin dhe silikonin. Mendeleev jo vetëm që përshkroi vetitë e këtij metali në detaje të mjaftueshme, por gjithashtu tregoi peshën e tij atomike me pothuajse 100% saktësi.
Zbulimi dhe origjina e emrit
Galiumi u zbulua dhe u izolua si një substancë e thjeshtë nga kimisti francez Paul Emile Lecoq de Boisbaudran. Ndodhi në 1875, kur shkencëtari studioi mostrat e përzierjes së zinkut të sjellë nga Pirenejtë. Studimet u kryen me anë të spektroskopisë dhe shkencëtari vuri re një vijë vjollce në spektrin e mineralit, që tregon praninë e një elementi të panjohur në mineral.
Izolimi i elementit në formën e tij të pastër kërkonte shumë punë, pasi përmbajtja e tij në mineral ishte më pak se 0,1%. Në fund, Lecoq de Boisbaudran arriti të merrte më pak se 0,1 gram substancë të pastër dhe ta studionte atë. Elementi i zbuluar nga francezi doli të ishte në shumë aspekte i ngjashëm në vetitë me zinkun.
Në mbledhjen e radhës të Akademisë së Shkencave të Parisit, të mbajtur më 20 shtator 1875, u lexua një letër e Lecoq de Boisbaudran, e cila raportonte për zbulimin e një elementi të ri dhe studimin e vetive të tij. Kimisti gjithashtu raportoi se ai e quajti elementin e sapo zbuluar për nder të Francës, sipas emrit të saj latin - Gallia (Gallia).
Kur Mendeleev lexoi raportin e publikuar mbi këtë zbulim, ai vuri në dukje se përshkrimi i vetive të elementit të ri përkon pothuajse saktësisht me përshkrimin e ekaaluminit që ai kishte parashikuar më parë. Mendeleev nuk vonoi t'ia raportonte këtë Lecoq de Boisbaudran, duke theksuar se dendësia e metalit të ri ishte përcaktuar gabimisht dhe duhet të ishte 5.9-6.0, jo 4.7 g/cm3. Një kontroll i plotë tregoi se Mendeleev kishte të drejtë.
Minierat e galiumit
Në natyrë, galiumi nuk formon depozita të mëdha. Në disa minerale, galiumi përmbahet në një sasi relativisht të madhe (për këtë metal): granata, sfaleriti, turmalina, berili, feldspatët, nefelina.
Burimi më i pasur i galiumit është minerali germanit, një mineral i përbërë nga sulfide bakri që mund të përmbajë 0,5-0,7% galium. Përveç kësaj, galiumi merret gjatë përpunimit të boksitit dhe nefelinës. Gjithashtu, ky metal mund të merret me përpunimin e xeheve polimetalike, qymyrit.
Galiumi i kontaminuar lahet me ujë, më pas filtrohet përmes pllakave poroze dhe nxehet në vakum për të hequr papastërtitë e paqëndrueshme. Për të marrë galium me pastërti të lartë, përdoren metoda kimike (reaksionet midis kripërave), elektrokimike (elektroliza e tretësirave) dhe fizike (dekompozimi).
Depozitat ku po minohet galium ndodhen kryesisht në Afrikën Jugperëndimore, si dhe në Rusi dhe në disa nga vendet e CIS.
vetitë e galiumit
Galiumi është një metal i butë, i urtë, argjendtë. Në temperatura të ulëta, është në gjendje të ngurtë, por tashmë shkrihet në një temperaturë pak më të lartë se temperatura e dhomës (29.8 ° C).
Në përgjithësi, një gamë e gjerë temperaturash për ekzistencën e një gjendje të lëngshme të këtij metali (nga 30 në 2230 ° C) është një nga tiparet e galiumit. Vetitë kimike të galiumit janë të përafërta me ato të aluminit. Për shkak të shkrirjes së tij, transportimi i galiumit kryhet në qese plastike.
Para ardhjes së gjysmëpërçuesve, galiumi përdorej për të krijuar lidhje me shkrirje të ulët. Sot, galiumi përdoret kryesisht në mikroelektronikë si pjesë e gjysmëpërçuesve. Nitridi i galiumit përdoret në krijimin e lazerëve gjysmëpërçues dhe LED-ve në rangun blu dhe ultravjollcë.
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 përdoret gjithashtu për të mbushur termometra kuarci për matjen e temperaturave të larta, duke zëvendësuar merkurin me këtë metal. Kjo është për shkak se galiumi ka një pikë vlimi shumë më të lartë se merkuri.
Galiumi është një nga metalet më të shtrenjta. Pra, në vitin 2005, një ton galium kushtonte 1.2 milionë dollarë amerikanë në tregun botëror. Për shkak të kostos së tij të lartë dhe nevojës së madhe për këtë metal, është shumë e rëndësishme të vendoset nxjerrja e tij e plotë në prodhimin e aluminit dhe përpunimin e qymyrit për lëndë djegëse të lëngshme.
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.
Nga elementi me numër atomik 31, shumica e lexuesve mbajnë mend vetëm se ai është një nga tre elementët e parashikuar dhe përshkruar më në detaje nga D.I. Mendeleev, dhe se është një metal shumë i shkrirë: për ta kthyer në lëng, mjafton nxehtësia e palmës.
Me qëllim e filluam historinë tonë për elementin nr. 31 duke përmendur diçka që është e njohur për pothuajse të gjithë. Sepse kjo "e njohur" ka nevojë për një shpjegim. Të gjithë e dinë që galiumi u parashikua nga Mendeleev dhe u zbulua nga Lecoq de Boisbaudran, por jo të gjithë e dinë se si ndodhi zbulimi. Pothuajse të gjithë e dinë që galiumi është i shkrishëm, por pothuajse askush nuk mund t'i përgjigjet pyetjes pse është i shkrirë.
Si u zbulua galiumi?
Kimisti francez Paul Emile Lecoq de Boisbaudran hyri në histori si zbuluesi i tre elementeve të rinj: galium (1875), samarium (1879) dhe dysprosium (1886). I pari nga këto zbulime i solli atij famë.
Në kohën jashtë Francës, ai ishte pak i njohur. Ai ishte 38 vjeç, ai ishte i angazhuar kryesisht në kërkime spektroskopike. Lecoq de Boisbaudran ishte një spektroskopist i mirë dhe kjo përfundimisht çoi në sukses: ai zbuloi të tre elementët e tij me anë të analizës spektrale.
Në 1875, Lecoq de Boisbaudran hetoi spektrin e përzierjes së zinkut të sjellë nga Pierrefitte (Pyrenees). Pikërisht në këtë spektër u zbulua një linjë e re vjollce (gjatësia vale 4170A). Linja e re tregonte praninë e një elementi të panjohur në mineral dhe, fare natyrshëm, Lecoq de Boisbaudran bëri çdo përpjekje për të izoluar këtë element. Kjo nuk ishte e lehtë për t'u bërë: përmbajtja e elementit të ri në mineral ishte më pak se 0.1%, dhe në shumë mënyra ishte e ngjashme me zinkun. Pas eksperimenteve të gjata, shkencëtari arriti të marrë një element të ri, por në një sasi shumë të vogël. Aq i vogël (më pak se 0,1 g) sa Lecoq de Boisbaudran nuk mundi të studionte plotësisht vetitë e tij fizike dhe kimike.
Mesazhi për zbulimin e galiumit - kështu që për nder të Francës (Gallia - emri i saj latin) u emërua një element i ri - u shfaq në raportet e Akademisë së Shkencave të Parisit.
D. I. Mendeleev lexoi këtë mesazh dhe njohu në galium eka-aluminin që kishte parashikuar pesë vjet më parë. Mendeleev i shkroi menjëherë Parisit. "Metoda e zbulimit dhe izolimit, si dhe vetitë e pakta të përshkruara, sugjerojnë se metali i ri nuk është gjë tjetër veçse ekaalumini," thuhej në letrën e tij. Më pas përsëriti vetitë e parashikuara për atë element. Për më tepër, duke mos mbajtur kurrë një kokërr galiumi në duar, duke mos e parë në sytë e tij, kimisti rus pohoi se zbuluesi i elementit gaboi, se dendësia e metalit të ri nuk mund të jetë e barabartë me 4.7, siç shkroi Lecoq de Boisbaudran. , duhet të jetë më shumë, afërsisht 5,9-6,0 g/cm3.
Mjaft e çuditshme, por për ekzistencën e një periodiketë ligjit, i pari nga miratuesit e tij, “forcuesit”, mësoi vetëm nga kjo letër. Ai veçoi dhe me kujdeskokrrat e pastruara të galiumit për të kontrolluar rezultatet e eksperimenteve të para. Disa historianë të shkencës besojnë se kjo është bërë për të turpëruar rusin e sigurt në vetvete"parashikues". Por përvoja ka treguar të kundërtën: zbuluesi gaboi. Më vonë ai shkroi: "Nuk është e nevojshme, mendoj, të theksohet rëndësia e jashtëzakonshme që ka dendësia e një elementi të ri në lidhje me konfirmimin e pikëpamjeve teorike të Mendelejevit".
Vetitë e tjera të elementit nr.31 të parashikuara nga Mendelejevi përkonin pothuajse saktësisht me të dhënat eksperimentale.“Parashikimet e Mendeleevit u realizuan me devijime të vogla: ekaalumini u shndërrua në galium. Kështu e karakterizon Engelsi këtë ngjarje në Dialektikën e Natyrës.
Eshtë e panevojshme të thuhet se zbulimi i elementit të parë të parashikuar nga Mendeleev u forcua ndjeshëmpozicioni i ligjit periodik.
Ju jeni duke lexuar një artikull mbi temën e historisë së galiumit
