GALLIUM metall som smälter i händerna.

Metall GALLIUM

Gallium är ett element i huvudundergruppen av den tredje gruppen av den fjärde perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendeleev, med atomnummer 31. Det betecknas med symbolen Ga (lat. Gallium). Tillhör gruppen lättmetaller. Det enkla ämnet gallium (CAS-nummer: 7440-55-3) är en mjuk seg metall av silvervit (enligt andra källor, ljusgrå) färg med en blåaktig nyans.

Metall GALLIUM

Gallium: Smältpunkt 29,76 °C

låg toxicitet, du kan plocka upp och smälta!

Material för halvledarelektronik

Galliumarsenid GaAs

Ett lovande material för halvledarelektronik.

galliumnitrid

används vid skapandet av halvledarlasrar och lysdioder i det blå och ultravioletta området. Galliumnitrid har utmärkta kemiska och mekaniska egenskaper som är typiska för alla nitridföreningar.

Isotop gallium-71

är det viktigaste materialet för att detektera neutriner och i samband med detta står tekniken inför en mycket akut uppgift att isolera isotop från en naturlig blandning för att öka känsligheten hos neutrinodetektorer. Eftersom innehållet av 71Ga i den naturliga blandningen av isotoper är cirka 39,9 %, kan isoleringen av en ren isotop och dess användning som neutrinodetektor öka detektionskänsligheten med 2,5 gånger.

Kemiska egenskaper

Gallium är dyrt, 2005 kostade ett ton gallium 1,2 miljoner US-dollar på världsmarknaden, och på grund av det höga priset och samtidigt den stora efterfrågan på denna metall är det mycket viktigt att etablera dess fullständiga utvinning i aluminiumproduktion och kolbearbetning vid flytande bränsle.

Gallium har ett antal legeringar som är flytande vid rumstemperatur, och en av dess legeringar har en smältpunkt på 3 °C (In-Ga-Sn eutektisk), men å andra sidan är gallium (legeringar i mindre utsträckning) mycket aggressiv mot de flesta konstruktionsmaterial (sprickbildning och erosion av legeringar vid hög temperatur). Till exempel, i förhållande till aluminium och dess legeringar, är gallium en kraftfull hållfasthetsreducerare (se minskning av adsorptionsstyrka, Rehbinder-effekt). Denna egenskap hos gallium demonstrerades tydligast och studerades i detalj av P. A. Rebinder och E. D. Shchukin under kontakten av aluminium med gallium eller dess eutektiska legeringar (försprödning av flytande metall). Som kylvätska är gallium ineffektivt och ofta helt enkelt oacceptabelt.

Gallium är ett utmärkt smörjmedel

På basis av gallium och nickel, gallium och scandium har metalllim skapats som är mycket viktiga i praktiska termer.

Galliummetall fylls också i kvartstermometrar (istället för kvicksilver) för att mäta höga temperaturer. Detta beror på att gallium har en mycket högre kokpunkt än kvicksilver.

Galliumoxid är en del av ett antal strategiskt viktiga lasermaterial i granatgruppen - GSHG, YAG, ISGG, etc.

Galliums kanske mest kända egenskap är dess smältpunkt, som är 29,76 °C. Det är den näst mest smältbara metallen i det periodiska systemet (efter kvicksilver). Smältbarheten, liksom den låga toxiciteten hos metalliskt gallium, gjorde det möjligt att ta detta fotografi. Gallium är förresten en av få metaller som expanderar när smältan stelnar (andra är Bi, Ge).

Gallodent, eutektik av gallium med tenn
Galliummetall har låg toxicitet, en gång användes den till och med för att göra fyllningar (istället för amalgamfyllningar). Denna ansökan bygger på det faktum att när kopparpulver blandas med smält gallium erhålls en pasta, som härdar efter några timmar (på grund av bildandet av en intermetallisk förening) och sedan tål uppvärmning upp till 600 grader utan att smälta. Gallium är mycket skört (det kan krossas som glas).

Stora kristaller av gallium
En annan intressant egenskap hos gallium är förmågan hos dess smälta att superkyla. Smält gallium kan kylas med cirka 10-30 grader under sin smältpunkt, och det kommer att förbli flytande, men om du kastar en bit fast gallium eller torris i en sådan smälta, kommer stora kristaller omedelbart att börja växa från det. På bilden - ett stelnande göt av gallium. Bilden visar tydligt att kristalliseringen började på tre ställen, och samtidigt började tre stora enkristaller växa fram, som sedan möttes och bildade ett göt (detta hände ungefär två timmar efter skjutningen).

galliumsked
Hemgjord galliumsked. Video med att smälta denna sked:

Högtemperatur galliumtermometer Kvarts galliumtermometer Gallium i termometer
Och här är en annan användning av gallium.
Gallium är i flytande tillstånd i ett mycket brett temperaturområde, och i teorin kan galliumtermometrar mäta temperaturer upp till 2000 grader. För första gången föreslogs användningen av gallium som termometrisk vätska för ganska länge sedan. Galliumtermometrar mäter redan temperaturer upp till 1200 grader, men det är inte ofta möjligt för en vanlig människa att se dessa termometrar live i laboratoriet.
Sådana termometrar används inte i stor utsträckning av flera skäl. För det första, vid höga temperaturer, är gallium ett mycket aggressivt ämne. Vid temperaturer över 500 °C korroderar det nästan alla metaller utom volfram, liksom många andra material. Kvarts är resistent mot smält gallium upp till 1100°C, men ett problem kan uppstå eftersom kvarts (liksom de flesta andra glas) är mycket vätbara av denna metall. Det vill säga, gallium kommer helt enkelt att fastna på termometerns väggar från insidan, och det kommer att vara omöjligt att veta temperaturen. Ett annat problem kan uppstå när termometern kyls under 28 grader. När det stelnat beter sig gallium som vatten - det expanderar och kan helt enkelt bryta termometern från insidan. Tja, den sista anledningen till att en högtemperatur galliumtermometer nu är mycket sällsynt är utvecklingen av teknik och elektronik. Det är ingen hemlighet att en digital termometer är mycket bekvämare att använda än en flytande. Moderna temperaturregulatorer, kompletta med till exempel platina-platina-rodium termoelement, gör det möjligt att mäta temperaturer i intervallet från -200 till +1600°C med en noggrannhet som är ouppnåelig för vätsketermometrar. Dessutom kan termoelementet vara placerat på ett avsevärt avstånd från styrenheten.

Gallium bildar lågsmältande eutektiska legeringar med många metaller, och några av dem smälter även vid temperaturer under rumstemperatur.
En legering av gallium och indium smälter vid en temperatur av 15,7 ° C, det vill säga vid rumstemperatur är det en vätska. För att förbereda en sådan legering är det inte ens nödvändigt att värma metallstången för att smälta, det räcker bara att pressa bitarna av gallium och indium hårt. Videon visar att från kontaktpunkten för två metaller (en stor cylinder är gallium, en liten är indium), börjar en eutektisk legering droppa.

Ett intressant experiment kan utföras inte bara med smältningen, utan också med stelningen av gallium. För det första är gallium ett av få ämnen som expanderar när de stelnar (precis som vatten), och för det andra är färgen på den smälta metallen ganska annorlunda än den fasta färgen.
En liten mängd flytande gallium hälls i en glasflaska och en liten bit fast gallium placeras ovanpå (frö för kristallisering, eftersom gallium kan underkyla). Videon visar tydligt hur metallkristaller börjar växa (de har en blåaktig nyans, i motsats till den silvervita smältan). Efter ett tag spränger det expanderande gallium bubblan.
Den mellersta delen av videon (tillväxt av galliumkristaller) snabbas upp tio gånger så att videon inte blir särskilt lång.

Precis som kvicksilver kan smält gallium användas för att göra ett "bankande hjärta", men på grund av att gallium är en mer elektropositiv metall än järn så fungerar det tvärtom. När spetsen på nageln nuddar en droppe smält gallium "sprider den sig" på grund av en minskning av ytspänningen. Och så fort kontakten med nageln bryts ökar ytspänningen och droppen samlas igen, tills den nuddar nageln.

Den som är intresserad kan ladda ner

Kemi

Gallium #31

undergrupp av gallium. Innehållet av var och en av medlemmarna i denna undergrupp i jordskorpan i serien gallium (4-10~4%) - indium (2-10~6) - tallium (8-10-7) minskar. Alla tre "grundämnen är extremt spridda, och att de är i form av vissa mineraler är inte typiskt för dem. Tvärtom innehåller mindre föroreningar av deras föreningar malmer av många metaller. Ga, In och Ti erhålls från avfall under bearbetning av sådana malmer.
I fritt tillstånd är gallium, indium och tallium silvervita metaller. Deras viktigaste konstanter jämförs nedan:
Ga In Tl

Fysikaliska egenskaper hos gallium

Densitet, g/cjH3 5,9 7,3 11,9
Smältpunkt, °С. . . 30 157 304
Kokpunkt, °С... . 2200 2020 1475
Elektrisk ledningsförmåga (Hg = 1) . . 2 11 6

Genom hårdhet gallium nära ledning, In och Ti - ännu mjukare 6-13.
Gallium och indium förändras inte i torr luft, och tallium är täckt med en grå film av oxid. Vid upphettning kombineras alla tre grundämnen kraftigt med syre och svavel. De interagerar med klor och brom redan vid vanliga temperaturer, med jod endast vid upphettning. Ligger i en serie spänningar nära järn, Ga, In och Ti är lösliga i syror.14 '15
Den vanliga valensen för gallium och indium är tre. Tallium ger derivat där det är tre- och monovalent. 18
Oxiderna av gallium och dess analoger - vit Ga 2 O 3, gul 1p203 och brun T1203 - är olösliga i vatten - motsvarande hydroxider E (OH) 3 (som kan erhållas från salter) är gelatinösa sediment, praktiskt taget olösliga i vatten, men lösligt i syror. Vita hydroxider av Ga och In är också lösliga i lösningar av starka alkalier med bildning av gallater och indater som liknar aluminater. De har därför en amfotär karaktär, och de sura egenskaperna är mindre uttalade i 1p(OH) 3 och starkare i Ga(OH) 3 än i Al(OH) 3 . Så, förutom starka alkalier, är Ga (OH) 3 lösligt i starka lösningar av NH 4 OH. Tvärtom löser sig inte rödbrun Ti(OH) 3 i alkalier.
Ga""- och In"-jonerna är färglösa, Ti"-jonerna har en gulaktig färg. Salterna av de flesta syror som produceras av dem är mycket lösliga i vatten, men mycket hydrolyserade; Av de lösliga salterna av svaga syror genomgår många nästan fullständig hydrolys. Även om derivat av de lägre valenserna Ga och In inte är typiska för dem, är de mest karakteristiska för tallium just de föreningar i vilka det är monovalent. Därför har T13+-salter markant uttalade oxiderande egenskaper.

Talliumoxid (T120) bildas som ett resultat av växelverkan mellan element vid höga temperaturer. Det är ett svart hygroskopiskt pulver. Med vatten bildar talliumoxid gul dikväveoxid (T10H), som vid upphettning lätt spjälkar av vattnet och går tillbaka till T120.
Talliumoxidhydrat är mycket lösligt i vatten och är en stark bas. Salterna den bildar är för det mesta färglösa och
kristallisera utan vatten. Klorid, bromid och jodid är nästan olösliga, men vissa andra salter är lösliga i vatten. Godtycklig TiOH och svaga syror på grund av hydrolys ger en alkalisk reaktion i lösning. Under inverkan av starka oxidationsmedel (till exempel klorvatten) oxideras envärt tallium till trevärt.57-66
När det gäller grundämnenas och deras föreningars kemiska egenskaper liknar galliumundergruppen på många sätt undergruppen germanium. Så för Ge och Ga är den högre valensen mer stabil, för Pb och T1 är den lägre, den kemiska arten av hydroxiderna i serierna Ge-Sn-Pb och Ga-In-Ti förändringar av samma typ.Ibland dyker mer subtila "likhetsdrag upp ytterligare, till exempel den låga lösligheten av halogenid (Cl, Br, I) salter av både Pbn och Ti. Trots allt detta finns det betydande skillnader mellan elementen i båda undergrupperna (delvis på grund av deras olika valens): den sura naturen hos hydroxiderna av Ga och dess analoger är mycket mindre uttalad än den hos motsvarande element av germanium-undergruppen, i motsats till PbF 2, är talliumfluorid mycket lösligt, etc.

Gallium tillägg

1. Alla tre medlemmarna i undergruppen under övervägande upptäcktes med hjälp av ett spektroskop: 1 tallium - 1861, indium - 1863 och gallium - 1875. Det sista av dessa element förutspåddes och beskrevs av D. I. Mendeleev 4 år före upptäckten (VI § 1). Naturligt gallium är sammansatt av isotoper med masstalen 69 (60,2%) och 71 (39,8); indium-113 (4,3) och 115 (95,7); tallium - 203 (29,5) och 205 (70,5%).
2. I grundtillståndet har atomerna i elementen i galliumundergruppen strukturen av yttre elektronskal 4s2 34p (Ga), 5s25p (In), 6s26p (Tl) och är envärda, i ) kcal/g-atom. Successiva joniseringsenergier är 6,00; 20,51; 30,70 för Ga; 5,785; 18,86; 28.03 för In: 6.106; 20,42; 29,8 eV för T1. Affiniteten för en talliumatom för en elektron uppskattas till 12 kcal/g-atom.
3. För gallium är det sällsynta mineralet gallit (CuGaS 2) känt. Spår av detta grundämne finns ständigt i zinkmalmer. Betydligt stora mängder av det: E (upp till 1,5 %) hittades i askan från vissa stenkol. Den huvudsakliga råvaran för industriell produktion av gallium är dock bauxit, vanligtvis innehållande mindre föroreningar (upp till 0,1%). Det extraheras genom elektrolys från alkaliska vätskor, som är en mellanprodukt vid bearbetning av naturlig bauxit till kommersiell aluminiumoxid. Storleken på den årliga världsproduktionen av gallium uppskattas fortfarande till några ton, men kan ökas avsevärt.
4. Indium erhålls huvudsakligen som en biprodukt vid komplex bearbetning av svavelmalmer Zn, Pb och Cu. Dess årliga världsproduktion är flera tiotals ton.
5. Tallium koncentreras huvudsakligen i pyrit (FeS2). Därför är svavelsyraproduktionsslam ett bra råmaterial för att erhålla detta element. Den årliga världsproduktionen av tallium är mindre än Indiens, men är också i tiotals ton.
6. För att isolera Ga, In och T1 i fritt tillstånd används antingen elektrolys av lösningar av deras salter eller glödande oxider i ett väteflöde. Värmen från smältning och avdunstning av metaller har följande värden: 1,3 och 61 (Ga), 0,8 och 54 (In), 1,0 och 39 kcal/g-atom (T1). Värmen för deras sublimering (vid 25°C) är 65 (Ga), 57 (In) och 43 kcal/g-atom (T1). I par består alla tre grundämnen nästan uteslutande av monoatomiska molekyler.
7. Galliums kristallgitter bildas inte av enskilda atomer (som är vanligt för metaller), utan av diatomiska molekyler (rf = 2,48A). Det är alltså ett intressant fall av samexistensen av molekylära och metalliska strukturer (III § 8). Ga2-molekyler bevaras också i flytande gallium, vars densitet (6,1 g/cm) är större än för en fast metall (en analogi med vatten och vismut). En ökning av trycket åtföljs av en minskning av smältpunkten för gallium. Vid höga tryck, förutom den vanliga modifieringen (Gal), har förekomsten av två andra former av den fastställts. Trippelpunkter (med en flytande fas) ligger för Gal - Gall vid 12 tusen atm och 3 °C, och för Gall - Galll ​​- vid 30 tusen atm och 45 °C.
8. Gallium är mycket benäget för hypotermi, och det var möjligt att hålla det i flytande tillstånd ner till -40 ° C. Upprepad upprepning av snabb kristallisation av en underkyld smälta kan tjäna som en metod för att rena gallium. I ett mycket rent tillstånd (99,999%) erhölls det också genom elektrolytisk raffinering, såväl som genom vätereduktion av noggrant renad GaCl3. Den höga kokpunkten och ganska likformiga expansionen vid uppvärmning gör gallium till ett värdefullt material för att fylla högtemperaturtermometrar. Trots dess yttre likhet med kvicksilver är den ömsesidiga lösligheten för båda metallerna relativt låg (i intervallet från 10 till 95 °C varierar den från 2,4 till 6,1 atomprocent för Ga i Hg och från 1,3 till 3,8 atomprocent för Hg till Ga ). Till skillnad från kvicksilver löser inte flytande gallium upp alkalimetaller och väter väl många icke-metalliska ytor. Framför allt gäller detta glas, genom att applicera gallium på vilket man kan få speglar som starkt reflekterar ljus (dock finns det en indikation på att mycket rent gallium, som inte innehåller indiumföroreningar, inte väter glas). Avsättningen av gallium på en plastbas används ibland för att snabbt få radiokretsar. En legering av 88 % Ga och 12 % Sn smälter vid 15°C, och några andra legeringar som innehåller gallium (t.ex. 61,5 % Bi, 37,2 % Sn och 1,3 % Ga) har föreslagits för tandfyllningar. De ändrar inte sin volym med temperaturen och håller bra. Gallium kan även användas som ventiltätning inom vakuumteknik. Man bör dock komma ihåg att den vid höga temperaturer är aggressiv mot både glas och många metaller.
9. I samband med möjligheten att utöka produktionen av gallium blir problemet med assimilering (dvs. att bemästra genom övning) av detta element och dess föreningar relevant, vilket kräver forskning för att hitta områden för deras rationella användning. Det finns en recensionsartikel och monografier om gallium.
10. Kompressibiliteten för indium är något högre än för aluminium (vid 10 tusen atm är volymen 0,84 av originalet). Med ökande tryck minskar dess elektriska motstånd (upp till 0,5 av startvärdet vid 70 000 atm) och smältpunkten ökar (upp till 400°C vid 65 000 atm). Pinnar av metalliskt indium crunch när de är böjda, som tenn. På pappret lämnar det en mörk linje. En viktig användning av indium är förknippad med tillverkning av germanium AC-likriktare (X § 6 tillägg 15). På grund av sin smältbarhet kan den spela rollen som smörjmedel i lager.
11. Införandet av en liten mängd indium i kopparlegeringar ökar avsevärt deras motståndskraft mot havsvatten, och tillsatsen av indium till silver förbättrar dess briljans och förhindrar nedsmutsning i luften. Tillsatsen av indium ger legeringar för tandfyllningar ökad styrka. Den elektrolytiska indiumbeläggningen av andra metaller skyddar dem väl mot korrosion. En legering av indium med tenn (1:1 i massa) löder glas väl med glas eller metall, och en legering av 24 % In och 76 % Ga smälter vid 16°C. En legering som smälter vid 47 ° C 18,1 % In med 41,0 - Bi, 22,1 - Pb, 10,6 - Sn och 8,2 - Cd finner medicinsk användning vid komplexa benfrakturer (istället för gips). Det finns en monografi om indiums kemi
12. Talliums kompressibilitet är ungefär densamma som indium, men två allotropiska modifikationer (hexagonala och kubiska) är kända för det, vars övergångspunkt ligger vid 235 ° C. Under högt tryck uppstår ytterligare en. Trippelpunkten för alla tre former ligger vid 37 tusen atm och 110°C. Detta tryck motsvarar en abrupt minskning med cirka 1,5 gånger i metallens elektriska motstånd (vilket vid 70 tusen atm är cirka 0,3 av det vanliga). Under ett tryck på 90 000 atm smälter den tredje formen av tallium vid 650°C.
13. Tallium används främst för tillverkning av legeringar med tenn och bly, som har hög syrabeständighet. I synnerhet motstår legeringssammansättningen av 70% Pb, 20% Sn och 10% T1 verkan av blandningar av svavelsyra, saltsyra och salpetersyra. Det finns en monografi om tallium.
14. Med avseende på vatten är gallium och kompakt indium stabila, medan tallium i närvaro av luft långsamt förstörs av det från ytan. Gallium reagerar med salpetersyra endast långsamt, medan tallium reagerar mycket kraftigt. Tvärtom löser svavelsyra, och särskilt saltsyra, lätt Ga och In, medan T1 interagerar med dem mycket långsammare (på grund av bildandet av en skyddande film av svårlösliga salter på ytan). Lösningar av starka alkalier löser lätt gallium, verkar bara långsamt på indium och reagerar inte med tallium. Gallium löses också märkbart i NH4OH. Flyktiga föreningar av alla tre element färgar en färglös låga i karakteristiska färger: Ga - i mörklila (L. \u003d 4171 A), nästan omärklig för ögat, In - i mörkblå (L, \u003d 4511 A), T1 - i smaragdgrönt (A, \u003d \u003d 5351 A).
15. Gallium och indium verkar inte vara giftiga. Tvärtom är tallium mycket giftigt, och till sin karaktär liknar det Pb och As. Det påverkar nervsystemet, matsmältningskanalen och njurarna. Symtom på akut förgiftning uppträder inte omedelbart, utan efter 12-20 timmar. Med långsamt utvecklande kronisk förgiftning (inklusive genom huden) observeras i första hand excitation och sömnstörningar. Inom medicinen används talliumpreparat för att ta bort hår (för lavar etc.). Talliumsalter har använts i lysande kompositioner som ämnen som ökar glödens varaktighet. De visade sig också vara ett bra botemedel mot möss och råttor.
16. I spänningsserien ligger gallium mellan Zn och Fe, medan indium och tallium ligger mellan Fe och Sn. Ga- och In-övergångarna enligt E + 3 + Ze = E-schemat motsvarar normala potentialer: -0,56 och -0,33 V (i en sur miljö) eller -1,2 och -1,0 V (i en alkalisk miljö). Tallium omvandlas av syror till ett monovalent tillstånd (normal potential -0,34 V). Övergången T1 + 3 + 2e \u003d T1 + kännetecknas av en normal potential på + 1,28 V i en sur miljö eller + 0,02 V - i en alkalisk.
17. Värmen för bildning av E203-oxider av gallium och dess analoger minskar längs serierna 260 (Ga), 221 (In) och 93 kcal/mol (T1). Vid upphettning i luft oxideras gallium praktiskt taget endast till GaO. Därför erhålls Ga203 vanligtvis genom dehydrering av Ga (OH) h. Indium, när det upphettas i luft, bildar In2O3, och tallium bildar en blandning av T12O3 och T120, med ju högre halt av högre oxid, desto lägre temperatur. Fram till T1203 kan tallium oxideras genom inverkan av ozon.
18. Lösligheten av E2O3-oxider i syror ökar längs serien Ga - In - Tl. I samma serie minskar styrkan på bindningen mellan grundämnet och syre: Ga2O3 smälter vid 1795°C utan sönderdelning, ln203 omvandlas till ln304 endast över 850°C, och finfördelad T1203 börjar spjälka av syre redan vid ca 90° C. Det krävs dock mycket högre temperaturer för fullständig omvandling av T1203 till T120. Under ett övertryck av syre smälter In203 vid 1910°C, medan T1203 smälter vid 716°C.
19. Hydratiseringsvärmen för oxider enligt schemat E2O3 + ZH20 = 2E(OH)3 är +22 kcal (Ga), +1 (In) och -45 (T1). I enlighet med detta ökar lättheten att klyva av vatten med hydroxider från Ga till T1: om Ga(OH)3 är helt uttorkad först vid kalcinering, passerar T1(OH)3 till T1203 även när den står under vätskan från vilken den var isolerad.
20. När sura lösningar av galliumsalter neutraliseras fälls dess hydroxid ut ungefär i pH-området = 3-4. Nyfällt Ga(OH)3 är mycket lösligt i starka ammoniaklösningar, men när det åldras minskar lösligheten mer och mer. Dess isoelektriska punkt ligger vid pH = 6,8 och PR = 2 10~37. För lp(OH)3 hittades PR = 1 10-31 och för T1(OH)3 - 1 10-45.
21. Följande värden bestämdes för de andra och tredje dissociationskonstanterna för Ga(OH)3 enligt de sura och basiska typerna:

H3Ga03 /C2 = 5-10_I K3 = 2-10-12
Ga(OH)3K2“2. Yu-P / Nz \u003d 4 -10 12
Galliumhydroxid är således ett fall av en elektrolyt mycket nära idealisk amfotericitet.

1. Skillnaden i sura egenskaper hos galliumhydroxider och dess analoger manifesteras tydligt när de interagerar med lösningar av starka alkalier (NaOH, KOH). Galliumhydroxid löser sig lätt och bildar gallater av typ M, som är stabila både i lösning och i fast tillstånd. När de värms upp förlorar de lätt vatten (Na-salt - vid 120, K-salt - vid 137 ° C) och passerar in i motsvarande vattenfria salter av MGa02-typ. Tvåvärda metaller (Ca, Sr) erhållna från lösningar av gallater kännetecknas av en annan typ - M3 ■ 2H20, som också är nästan olösliga. De är fullständigt hydrolyserade av vatten.
   Talliumhydroxid peptiseras lätt av starka alkalier (med bildning av en negativ sol), men är olöslig i dem och ger inga tallater. Torrt (genom fusion av oxider med motsvarande karbonater) derivat av ME02-typ erhölls för alla tre grundämnena i galliumundergruppen. Men i fallet med tallium visade det sig vara blandningar av oxider.
   1. De effektiva radierna för Ga3+-, In3*- och T13*-jonerna är 0,62, 0,92 respektive 1,05 A. I ett vattenhaltigt medium är de uppenbarligen direkt omgivna av sex vattenmolekyler. Sådana hydratiserade joner är något dissocierade enligt schemat E(OH2)a T * E (OH2)5 OH + H, och deras dissociationskonstanter uppskattas till 3 ■ 10-3°(Ga) och 2 10-4 (In) .
   2. Halidsalterna av Ga3+, In3* och T13*' liknar i allmänhet motsvarande salter av A13*. Förutom fluorider är de relativt smältbara och lättlösliga inte bara i vatten utan även i ett antal organiska lösningsmedel. Av dessa är endast gula Gal3 målade

   Förekomsten av gallium ("ekaaluminum") och dess huvudsakliga egenskaper förutspåddes 1870 av D. I. Mendeleev. Grundämnet upptäcktes genom spektralanalys i pyrenisk zinkblandning och isolerades 1875 av den franske kemisten P. E. Lecoq de Boisbaudran; uppkallad efter Frankrike (lat. Gallia). Det exakta sammanträffandet av egenskaperna hos gallium med de förutspådda var det periodiska systemets första triumf.

   Att vara i naturen, få:

   Består av två stabila isotoper med massatal 69 (60,5 %) och 71 (39,5 %). Medelhalten av gallium i jordskorpan är relativt hög, 1,5·10 -3 viktprocent, vilket är lika med innehållet av bly och molybden. Gallium är ett typiskt spårämne. Det enda galliummineralet, CuGaS 2 gallite, är mycket sällsynt. Galliums geokemi är nära besläktad med geokemin hos aluminium, vilket beror på likheten mellan deras fysikalisk-kemiska egenskaper. Huvuddelen av gallium i litosfären är innesluten i aluminiummineraler. Innehållet av gallium i bauxit och nefelin varierar från 0,002 till 0,01 %. Förhöjda koncentrationer av gallium observeras också i sphaleriter (0,01-0,02%), i stenkol (tillsammans med germanium) och även i vissa järnmalmer. Kina, USA, Ryssland, Ukraina och Kazakstan har betydande reserver av gallium.
   Den huvudsakliga källan till galliumproduktion är aluminiumproduktion. Under bearbetningen av bauxiter koncentreras gallium i moderlutarna efter isolering av Al(OH)3. Gallium isoleras från sådana lösningar genom elektrolys på en kvicksilverkatod. Från den alkaliska lösning som erhålls efter behandling av amalgamet med vatten fälls Ga(OH)3 ut, som löses i alkali och gallium isoleras genom elektrolys.
   Flytande gallium erhållet genom elektrolys av en alkalisk lösning, tvättad med vatten och syror (HCl, HNO 3), innehåller 99,9-99,95 % Ga. En renare metall erhålls genom vakuumsmältning, zonsmältning eller genom att dra en enkristall från smältan.

   Fysikaliska egenskaper:

   Silvervit metall, mjuk, tung. En utmärkande egenskap hos gallium är ett stort intervall av flytande tillstånd (smälta 29,8°C, tbp 2230°C) och lågt ångtryck vid temperaturer upp till 1100-1200°C. Densiteten för en fast metall är 5,904 g/cm 3 (20°C), lägre än den för en flytande, så kristalliserat gallium, som is, kan krossa en glasampull. Den specifika värmekapaciteten för fast gallium är 376,7 J/(kg K).

   Kemiska egenskaper:

   Gallium är stabilt i luft vid vanliga temperaturer. Över 260°C i torrt syre observeras långsam oxidation (oxidfilmen skyddar metallen). Klor och brom reagerar med gallium i kyla, jod - vid upphettning. Smält gallium vid temperaturer över 300 ° C interagerar med alla strukturella metaller och legeringar (utom W), och bildar intermetalliska föreningar.
   Vid upphettning under tryck reagerar gallium med vatten: 2Ga + 4H 2 O = 2GaOOH + 3H 2
   Ga reagerar långsamt med mineralsyror för att frigöra väte: 2Ga + 6HCl = 2GaCl 3 + 3H 2
   Samtidigt löses gallium långsamt i svavelsyra och saltsyra, snabbt i fluorvätesyra, och gallium är stabilt i salpetersyra i kyla.
   Gallium löses långsamt i heta alkalilösningar. 2Ga + 6H2O + 2NaOH = 2Na +3H2

   De viktigaste anslutningarna:

   galliumoxid Ga2O3 - vitt eller gult pulver, smp. 1795°C. Erhålls genom uppvärmning av metalliskt gallium i luft vid 260 °C eller i syreatmosfär, eller genom att kalcinera galliumnitrat eller -sulfat. Det finns i form av två modifieringar. Reagerar långsamt med syror och alkalier i lösning och uppvisar amfotära egenskaper:
   galliumhydroxid, Ga (OH) 3 - fälls ut i form av en geléliknande fällning vid behandling av lösningar av trevärda galliumsalter med alkalimetallhydroxider och karbonater (pH 9,7). Kan erhållas genom hydrolys av salter av trevärt gallium.
   Visar amfotera, med en viss övervikt av sura egenskaper, när de löses i alkaliska former gallates(till exempel Na). Det löses i koncentrerad ammoniak och koncentrerad ammoniumkarbonatlösning, fälls ut när det kokas. Genom uppvärmning kan galliumhydroxid omvandlas till GaOOH, sedan till Ga 2 O 3 * H 2 O och slutligen till Ga 2 O 3.
   galliumsalter. GaCl 3 - färglösa hygroskopiska kristaller. smp 78 °C, tbp 215 °C Ga 2 (SO 4) 3 *18H 2 O är ett färglöst, vattenlösligt ämne som bildar dubbelsalter av aluntyp. Ga(NO 3) 3 * 8H 2 O - färglösa kristaller lösliga i vatten och etanol
   galliumsulfid Ga2S3 - gula kristaller eller vitt amorft pulver med smp. 1250°C, sönderdelade med vatten.
   Galliumhydrider erhållna från organiska galliumföreningar. Liknar bor- och aluminiumhydrider: Ga 2 H 6 - digallan, flyktig vätska, smält − 21,4 °C, tbp 139 °C. x - polygallan, vit fast. Hydrider är instabila, sönderdelas med frigöring av väte.
   litiumgalanat, Li erhålls i eterlösning genom reaktionen 4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl
   Färglösa kristaller, instabila, hydrolyserar med vatten för att frigöra väte.

   Ansökan:

   Gallium kan användas för att göra optiska speglar som är mycket reflekterande.
   Gallium är ett utmärkt smörjmedel. På basis av gallium och nickel, gallium och scandium har praktiskt taget mycket viktiga metalllim skapats.
   Galliumarsenid GaAs, liksom GaP, GaSb, som har halvledaregenskaper, är lovande material för halvledarelektronik. De kan användas i högtemperaturlikriktare och transistorer, solpaneler och infraröda mottagare.
   Galliumoxid är en komponent i viktiga lasermaterial i granatgruppen - GSHG, YAG, ISGG, etc.
   Gallium är dyrt, 2005 kostade ett ton gallium 1,2 miljoner US-dollar på världsmarknaden, och på grund av det höga priset och samtidigt den stora efterfrågan på denna metall är det mycket viktigt att etablera dess fullständiga utvinning i aluminiumproduktion och kolbearbetning vid flytande bränsle.
   

   Ivanov Alexey
   KhF Tyumen State University, 561 grupper.

   Galliumär ett kemiskt grundämne med atomnummer 31. Det tillhör gruppen lättmetaller och betecknas med symbolen "Ga". Gallium i sin rena form finns inte i naturen, men dess föreningar finns i försumbara mängder i bauxit och zinkmalmer. Gallium är en mjuk, seg, silverfärgad metall. Vid låga temperaturer är det i fast tillstånd, men smälter redan vid en temperatur som inte är mycket högre än rumstemperatur (29,8 ° C). I videon nedan kan du se hur en galliumsked smälter i en kopp varmt te.

   

   1. Från upptäckten av grundämnet 1875 fram till tillkomsten av halvledareran användes gallium främst för att skapa lågsmältande legeringar.

   

   2. För närvarande används allt gallium i mikroelektronik.

   

   3. Galliumarsenid, grundämnets huvudsakliga förening som används, appliceras i mikrovågskretsar och infraröda applikationer.

   

   4. Galliumnitrid används mindre vid skapandet av halvledarlasrar och lysdioder i det blå och ultravioletta området.

   

   5. Gallium har ingen biologisk roll känd för vetenskapen. Men eftersom galliumföreningar och järnsalter beter sig på liknande sätt i biologiska system, ersätter galliumjoner ofta järnjoner i medicinska tillämpningar.

   

   6. Läkemedel och radiofarmaka innehållande gallium har nu utvecklats.

   

   
   .