Ellerde eriyen galyum metali.

metal galyum

Galyum, D. I. Mendeleev'in atom numarası 31 olan periyodik kimyasal elementler sisteminin dördüncü periyodunun üçüncü grubunun ana alt grubunun bir elementidir. Ga (lat. Galyum) sembolü ile gösterilir. Hafif metaller grubuna aittir. Basit galyum maddesi (CAS numarası: 7440-55-3), mavimsi bir renk tonu ile gümüş-beyaz (diğer kaynaklara göre açık gri) renkli yumuşak, sünek bir metaldir.

metal galyum

Galyum: Erime noktası 29,76 °C

düşük toksisite, alıp eritebilirsiniz!

Yarı iletken elektronikler için malzeme

Galyum arsenit GaAs

Yarı iletken elektronikler için umut verici bir malzeme.

galyum nitrür

mavi ve ultraviyole aralığında yarı iletken lazerler ve LED'lerin oluşturulmasında kullanılır. Galyum nitrür, tüm nitrür bileşikleri için tipik olan mükemmel kimyasal ve mekanik özelliklere sahiptir.

İzotop galyum-71

nötrinoları tespit etmek için en önemli malzemedir ve bununla bağlantılı olarak teknoloji, nötrino dedektörlerinin hassasiyetini artırmak için doğal bir karışımdan izotop izolasyonu gibi çok acil bir görevle karşı karşıyadır. İzotopların doğal karışımındaki 71Ga içeriği yaklaşık %39,9 olduğundan, saf bir izotopun izolasyonu ve nötrino detektörü olarak kullanılması algılama hassasiyetini 2,5 kat artırabilir.

Kimyasal özellikler

Galyum pahalıdır, 2005 yılında dünya pazarında bir ton galyum 1,2 milyon ABD dolarına mal olmuştur ve bu metale olan yüksek fiyat ve aynı zamanda büyük talep nedeniyle, alüminyum üretiminde tam çıkarımının sağlanması çok önemlidir. ve sıvı yakıtta kömür işleme.

Galyum, oda sıcaklığında sıvı olan birkaç alaşıma sahiptir ve alaşımlarından birinin erime noktası 3 °C'dir (In-Ga-Sn ötektik), ancak öte yandan, galyum (daha az ölçüde alaşımlar) çoğu yapısal malzemeye karşı çok agresif (alaşımların yüksek sıcaklıkta çatlaması ve aşınması). Örneğin, alüminyum ve alaşımları ile ilgili olarak, galyum güçlü bir güç azaltıcıdır (bkz. Adsorpsiyon gücü azaltma, Rehbinder etkisi). Galyumun bu özelliği, alüminyumun galyum veya ötektik alaşımlarıyla teması sırasında (sıvı metal kırılganlığı) en açık şekilde P. A. Rebinder ve E. D. Shchukin tarafından gösterildi ve ayrıntılı olarak incelendi. Bir soğutucu olarak galyum etkisizdir ve genellikle basitçe kabul edilemez.

Galyum mükemmel bir yağlayıcıdır

Galyum ve nikel, galyum ve skandiyum temelinde, pratik açıdan çok önemli olan metal yapıştırıcılar yaratılmıştır.

Galyum metali ayrıca yüksek sıcaklıkları ölçmek için kuvars termometrelere (civa yerine) doldurulur. Bunun nedeni, galyumun cıvadan çok daha yüksek bir kaynama noktasına sahip olmasıdır.

Galyum oksit, garnet grubunun (GSHG, YAG, ISGG, vb.) Stratejik olarak önemli lazer malzemelerinin bir parçasıdır.

Galyumun belki de en ünlü özelliği erime noktası olan 29.76 °C'dir. Periyodik tablodaki (cıvadan sonra) en çok eriyen ikinci metaldir. Metalik galyumun düşük toksisitesinin yanı sıra eriyebilirliği bu fotoğrafı çekmeyi mümkün kıldı. Bu arada galyum, eriyik katılaştığında genişleyen birkaç metalden biridir (diğerleri Bi, Ge'dir).

Gallodent, kalaylı galyum ötektiği
Galyum metali düşük toksisiteye sahiptir, bir zamanlar dolgu yapmak için bile kullanılmıştır (amalgam dolgular yerine). Bu uygulama, bakır tozunun erimiş galyum ile karıştırıldığında, birkaç saat sonra (intermetalik bir bileşik oluşumu nedeniyle) sertleşen ve daha sonra erimeden 600 dereceye kadar ısınmaya dayanabilen bir macun elde edilmesine dayanmaktadır. Galyum çok kırılgandır (cam gibi kırılabilir).

Büyük galyum kristalleri
Galyumun bir başka ilginç özelliği de eriyiğinin aşırı soğuma yeteneğidir. Erimiş galyum, erime noktasının yaklaşık 10-30 derece altına kadar soğutulabilir ve sıvı kalacaktır, ancak böyle bir eriyik içine bir parça katı galyum veya kuru buz atarsanız, ondan anında büyük kristaller büyümeye başlayacaktır. Fotoğrafta - katılaşan bir galyum külçesi. Fotoğraf, kristalleşmenin üç yerde başladığını ve aynı zamanda üç büyük tek kristalin büyümeye başladığını ve daha sonra bir araya gelip bir külçe oluşturduğunu açıkça gösteriyor (bu, çekimden yaklaşık iki saat sonra oldu).

galyum kaşığı
Ev yapımı galyum kaşığı. Bu kaşığı eriten video:

Yüksek sıcaklık galyum termometre Kuvars galyum termometre Termometrede galyum
Ve işte galyumun başka bir kullanımı.
Galyum çok geniş bir sıcaklık aralığında sıvı haldedir ve teorik olarak galyum termometreler 2000 dereceye kadar sıcaklıkları ölçebilir. İlk kez, galyumun termometrik bir sıvı olarak kullanılması oldukça uzun zaman önce önerildi. Galyum termometreler zaten 1200 dereceye kadar olan sıcaklıkları ölçer, ancak sıradan bir insanın bu termometreleri laboratuvarda canlı olarak görmesi çoğu zaman mümkün değildir.
Bu tür termometreler, birkaç nedenden dolayı yaygın olarak kullanılmamaktadır. İlk olarak, yüksek sıcaklıklarda galyum çok agresif bir maddedir. 500 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda, tungsten hariç hemen hemen tüm metallerin yanı sıra diğer birçok malzemeyi aşındırır. Kuvars, 1100°C'ye kadar erimiş galyuma karşı dirençlidir, ancak kuvars (ve diğer camların çoğu) bu metal tarafından oldukça ıslanabilir olduğundan bir sorun ortaya çıkabilir. Yani galyum, termometrenin duvarlarına içeriden yapışacak ve sıcaklığı bilmek imkansız olacaktır. Termometre 28 derecenin altına soğutulduğunda başka bir sorun ortaya çıkabilir. Galyum katılaştığında su gibi davranır - genişler ve termometreyi içeriden kolayca kırabilir. Pekala, yüksek sıcaklıklı bir galyum termometrenin artık çok nadir olmasının son nedeni, teknoloji ve elektroniğin gelişmesidir. Dijital bir termometrenin sıvı olandan çok daha uygun olduğu bir sır değil. Örneğin platin-platin-rodyum termokupllarla tamamlanan modern sıcaklık kontrolörleri, -200 ila +1600°C aralığındaki sıcaklıkları sıvı termometreler için ulaşılamaz bir doğrulukla ölçmeyi mümkün kılar. Ek olarak, termokupl kontrolörden önemli bir mesafeye yerleştirilebilir.

Galyum, birçok metalle düşük erime noktalı ötektik alaşımlar oluşturur ve bunlardan bazıları oda sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda bile erir.
Bir galyum ve indiyum alaşımı 15.7 ° C sıcaklıkta erir, yani oda sıcaklığında bir sıvıdır. Böyle bir alaşım hazırlamak için metal çubuğu eritmek için ısıtmak bile gerekli değildir, sadece galyum ve indiyum parçalarını sıkıca sıkıştırmak yeterlidir. Video, iki metalin temas noktasından (büyük bir silindir galyum, küçük bir indiyum), ötektik bir alaşımın damlamaya başladığını gösteriyor.

Galyumun sadece eritilmesiyle değil, katılaştırılmasıyla da ilginç bir deney yapılabilir. Birincisi, galyum katılaştığında (tıpkı su gibi) genleşen birkaç maddeden biridir ve ikincisi, erimiş metalin rengi katının renginden oldukça farklıdır.
Bir cam şişeye az miktarda sıvı galyum dökülür ve üstüne küçük bir parça katı galyum yerleştirilir (galyum aşırı soğuyabildiğinden kristalleşme için tohum). Video, metal kristallerin nasıl büyümeye başladığını açıkça gösteriyor (gümüş beyazı erimenin aksine mavimsi bir tonları var). Bir süre sonra genişleyen galyum balonu patlatır.
Videonun orta kısmı (galyum kristallerinin büyümesi) videonun çok uzun olmaması için on kat hızlandırılmıştır.

Tıpkı cıva gibi, erimiş galyum da "atan bir kalp" yapmak için kullanılabilir, ancak galyumun demirden daha elektropozitif bir metal olması nedeniyle tam tersi şekilde çalışır. Çivinin ucu bir damla erimiş galyuma dokunduğunda, yüzey gerilimindeki azalma nedeniyle "yayılır". Ve çivi ile teması kesilir kesilmez yüzey gerilimi artar ve damla tekrar tırnağa değene kadar toplanır.

ilgilenenler indirebilir

Kimya

galyum #31

galyum alt grubu. Galyum (%4-10~4) - indiyum (2-10~6) - talyum (8-10-7) serisindeki bu alt grubun yer kabuğundaki üyelerinin her birinin içeriği azalmaktadır. Her üç "element de aşırı derecede dağılmıştır ve belirli mineraller şeklinde olmaları onlar için tipik değildir. Aksine, bileşiklerinin küçük safsızlıkları birçok metalin cevherlerini içerir. Ga, In ve Ti, atıkların işlenmesi sırasında elde edilir. bu tür cevherler.
Serbest halde galyum, indiyum ve talyum gümüş-beyaz metallerdir. En önemli sabitleri aşağıda karşılaştırılmıştır:
Ga In Tl

Galyumun fiziksel özellikleri

Yoğunluk, g/cjH3 5,9 7,3 11,9
Erime noktası, °С. . . 30 157 304
Kaynama noktası, °С... . 2200 2020 1475
Elektrik iletkenliği (Hg = 1) . . 2 11 6

Sertliğe göre galyum kurşuna yakın, In ve Ti - daha da yumuşak 6-13.
Galyum ve indiyum kuru havada değişmez ve talyum gri bir oksit filmi ile kaplıdır. Isıtıldığında, üç elementin tümü oksijen ve kükürt ile kuvvetli bir şekilde birleşir. Zaten normal sıcaklıklarda klor ve brom ile, sadece ısıtıldıklarında iyot ile etkileşime girerler. Demire yakın bir dizi voltajda bulunan Ga, In ve Ti asitlerde çözünür.14 '15
Galyum ve indiyumun olağan değerliği üçtür. Talyum, üç ve tek değerlikli olduğu türevler verir. on sekiz
Galyum oksitleri ve analogları - beyaz Ga203, sarı 1p203 ve kahverengi T1203 - suda çözünmez - karşılık gelen hidroksitler E (OH) 3 (tuzlardan elde edilebilir), suda pratik olarak çözünmeyen jelatinimsi tortulardır; ancak asitlerde çözünür. Ga ve In'in beyaz hidroksitleri, alüminatlara benzer gallatlar ve indatlar oluşturan güçlü alkalilerin çözeltilerinde de çözünür. Bu nedenle amfoterik bir karaktere sahiptirler ve asidik özellikler 1p(OH)3'te daha az belirgindir ve Ga(OH)3'te Al(OH)3'e göre daha güçlüdür. Bu nedenle, güçlü alkalilere ek olarak, Ga (OH) 3, güçlü NH 4 OH çözeltilerinde çözünür. Aksine kırmızı-kahverengi Ti(OH)3 alkalilerde çözünmez.
Ga"" ve In" iyonları renksiz, Ti" iyonu sarımsı bir renge sahiptir. Bunlardan üretilen çoğu asidin tuzları suda yüksek oranda çözünür, ancak yüksek oranda hidrolize edilir; Zayıf asitlerin çözünür tuzlarından birçoğu neredeyse tamamen hidrolize uğrar. Daha düşük değerlikli Ga ve In türevleri onlar için tipik olmasa da, talyum için en karakteristik özellik tam olarak tek değerlikli olduğu bileşiklerdir. Bu nedenle, T13+ tuzları belirgin şekilde belirgin oksitleyici özelliklere sahiptir.

Talyum oksit (T120), elementlerin yüksek sıcaklıklarda etkileşimi sonucu oluşur. Siyah higroskopik bir tozdur. Su ile talyum oksit, ısıtıldığında suyu kolayca ayıran ve T120'ye geri dönen sarı nitröz oksit (T10H) oluşturur.
Talyum oksit hidrat suda oldukça çözünür ve güçlü bir bazdır. Oluşturduğu tuzlar çoğunlukla renksiz ve
su olmadan kristalleşir. Klorür, bromür ve iyodür neredeyse çözünmez, ancak diğer bazı tuzlar suda çözünür. Rastgele TiOH ve hidroliz nedeniyle zayıf asitler, çözelti içinde alkalin bir reaksiyon verir. Güçlü oksitleyici ajanların (örneğin, klorlu su) etkisi altında, tek değerli talyum üç değerlikli olarak oksitlenir.57-66
Elementlerin ve bileşiklerinin kimyasal özellikleri açısından, galyum alt grubu birçok yönden germanyum alt grubuna benzer, bu nedenle Ge ve Ga için daha yüksek değer daha kararlıdır, Pb ve T1 için daha düşüktür, kimyasal Ge-Sn-Pb ve Ga-In-Ti serilerindeki hidroksitlerin doğası aynı tipte değişir.Bazen daha ince benzerlik özellikleri daha da ortaya çıkar, örneğin halojenür (Cl, Br, I) tuzlarının düşük çözünürlüğü Tüm bunlara rağmen, her iki alt grubun elementleri arasında önemli farklılıklar vardır (kısmen farklı değerliklerinden dolayı): Ga ve analoglarının hidroksitlerinin asidik doğası, karşılık gelen elementlerinkinden çok daha az belirgindir. germanyum alt grubunun, PbF 2'nin aksine, talyum florür yüksek oranda çözünür, vb.

galyum takviyesi

1. İncelenen alt grubun üç üyesi de bir spektroskop kullanılarak keşfedildi: 1 talyum - 1861'de, indiyum - 1863'te ve galyum - 1875'te. Bu elementlerin sonuncusu, keşfinden 4 yıl önce D. I. Mendeleev tarafından tahmin edildi ve tanımlandı (VI § 1). Doğal galyum, kütle numaraları 69 (%60,2) ve 71 (%39,8) olan izotoplardan oluşur; indiyum-113 (4.3) ve 115 (95.7); talyum - 203 (29,5) ve 205 (%70,5).
2. Temel durumda, galyum alt grubunun elementlerinin atomları, dış elektron kabukları 4s2 34p (Ga), 5s25p (In), 6s26p (Tl) yapısına sahiptir ve tek değerlidir, i ) kcal/g-atom. Ardışık iyonlaşma enerjileri 6.00'dır; 20.51; Ga için 30.70; 5.785; 18.86; In için 28.03: 6.106; 20.42; T1 için 29,8 eV. Bir talyum atomunun bir elektrona olan yakınlığının 12 kcal/g-atom olduğu tahmin edilmektedir.
3. Galyum için nadir bir mineral olan gallit (CuGaS 2) bilinmektedir. Bu elementin izleri sürekli olarak çinko cevherlerinde bulunur. Önemli ölçüde büyük miktarlarda: Bazı taş kömürlerinin küllerinde E (% 1,5'e kadar) bulunmuştur. Bununla birlikte, endüstriyel galyum üretimi için ana hammadde, genellikle küçük safsızlıklar (% 0,1'e kadar) içeren boksittir. Doğal boksitin ticari alüminaya işlenmesinin bir ara ürünü olan alkali sıvılardan elektrolizle çıkarılır. Yıllık dünya galyum üretiminin boyutunun hala birkaç ton olduğu tahmin ediliyor, ancak önemli ölçüde artırılabilir.
4. İndiyum esas olarak Zn, Pb ve Cu kükürt cevherlerinin karmaşık işlenmesinde bir yan ürün olarak elde edilir. Yıllık dünya üretimi birkaç on tondur.
5. Talyum esas olarak piritte (FeS2) yoğunlaşmıştır. Bu nedenle sülfürik asit üretim çamurları bu elementi elde etmek için iyi bir hammaddedir. Yıllık dünya talyum üretimi Hindistan'dakinden daha az, ama aynı zamanda onlarca ton.
6. Ga, In ve T1'i serbest halde izole etmek için, tuzlarının çözeltilerinin elektrolizi veya bir hidrojen akışında oksitlerin akkorlaşması kullanılır. Metallerin erime ve buharlaşma ısıları şu değerlere sahiptir: 1,3 ve 61 (Ga), 0,8 ve 54 (In), 1,0 ve 39 kcal/g-atom (T1). Süblimleşme ısıları (25°C'de) 65 (Ga), 57 (In) ve 43 kcal/g-atomdur (T1). Çiftler halinde, üç elementin tümü neredeyse yalnızca tek atomlu moleküllerden oluşur.
7. Galyumun kristal kafesi, tek tek atomlardan (metallerde olduğu gibi) değil, iki atomlu moleküllerden (rf = 2.48A) oluşur. Bu nedenle, moleküler ve metalik yapıların bir arada bulunması ilginç bir durumdur (III § 8). Ga2 molekülleri, yoğunluğu (6,1 g/cm3) katı bir metalinkinden daha büyük olan (su ve bizmut ile bir benzerlik) sıvı galyumda da korunur. Basınçtaki bir artışa, galyumun erime noktasında bir azalma eşlik eder. Yüksek basınçlarda, olağan modifikasyona (Gal) ek olarak, bunun iki formunun daha varlığı tespit edilmiştir. Üçlü noktalar (sıvı fazlı) Gal - Gall için 12 bin atm ve 3 °C'de ve Gall - Gall için - 30 bin atm ve 45 °C'de bulunur.
8. Galyum hipotermiye çok eğilimlidir ve -40 °C'ye kadar sıvı halde tutmak mümkün olmuştur. Aşırı soğutulmuş bir eriyiğin hızlı kristalleşmesinin tekrar tekrar tekrarlanması, galyumun saflaştırılması için bir yöntem olarak hizmet edebilir. Çok saf bir durumda (%99,999), ayrıca elektrolitik rafinasyonla ve ayrıca dikkatlice saflaştırılmış GaCl3'ün hidrojen indirgemesiyle elde edildi. Yüksek kaynama noktası ve ısıtmada oldukça düzgün genleşme, galyumu yüksek sıcaklık termometrelerini doldurmak için değerli bir malzeme haline getirir. Cıvaya dış benzerliğine rağmen, her iki metalin karşılıklı çözünürlüğü nispeten düşüktür (10 ila 95 °C aralığında, Hg cinsinden Ga için atomik yüzde 2,4 ila 6,1 ve Hg ila Ga için atomik yüzde 1,3 ila 3,8 arasında değişir. ). Cıvadan farklı olarak, sıvı galyum alkali metalleri çözmez ve metalik olmayan birçok yüzeyi iyice ıslatır. Bu özellikle, ışığı güçlü bir şekilde yansıtan aynaların elde edilebileceği galyum uygulanarak cam için geçerlidir (ancak, indiyum safsızlıkları içermeyen çok saf galyumun camı ıslatmadığına dair bir gösterge vardır). Galyumun plastik bir taban üzerinde biriktirilmesi bazen hızlı bir şekilde radyo devreleri elde etmek için kullanılır. %88 Ga ve %12 Sn alaşımı 15°C'de erir ve galyum içeren diğer bazı alaşımlar (örn. %61.5 Bi, %37.2 Sn ve %1.3 Ga) diş dolguları için önerilmiştir. Hacimlerini sıcaklıkla değiştirmezler ve iyi tutarlar. Galyum, vakum teknolojisinde bir valf contası olarak da kullanılabilir. Ancak, yüksek sıcaklıklarda hem cama hem de birçok metale karşı agresif olduğu unutulmamalıdır.
9. Galyum üretimini genişletme olasılığı ile bağlantılı olarak, bu elementin ve bileşiklerinin asimilasyon sorunu (yani pratikte ustalaşma) alakalı hale gelir ve bu, rasyonel kullanım alanları bulmak için araştırma yapılmasını gerektirir. Galyum üzerine bir inceleme makalesi ve monograflar var.
10. İndiyumun sıkıştırılabilirliği, alüminyumdan biraz daha yüksektir (10 bin atm'de, hacim orijinalin 0,84'üdür). Artan basınçla elektrik direnci azalır (70.000 atm'de başlangıç ​​değerinin 0,5'ine kadar) ve erime noktası yükselir (65.000 atm'de 400°C'ye kadar). Metalik indiyum çubukları büküldüğünde kalay gibi çıtır çıtır. Kağıt üzerinde koyu bir çizgi bırakır. İndiyumun önemli bir kullanımı, germanyum AC doğrultucuların imalatı ile ilişkilidir (X § 6 ek 15). Eriyebilirliği nedeniyle, yataklarda yağlayıcı rolünü oynayabilir.
11. Bakır alaşımlarına az miktarda indiyum eklenmesi deniz suyuna karşı direncini büyük ölçüde artırır ve gümüşe indiyum eklenmesi parlaklığını artırır ve havada kararmasını önler. İndiyum ilavesi, diş dolguları için alaşımların mukavemetini arttırır. Diğer metallerin elektrolitik indiyum kaplaması, onları korozyondan iyi korur. Kalaylı bir indiyum alaşımı (kütlece 1:1) camı cam veya metale iyi lehimler ve %24 In ve %76 Ga alaşımı 16°C'de erir. 41.0 - Bi, 22.1 - Pb, 10.6 - Sn ve 8.2 - Cd ile 47°C %18.1 In'de eriyen bir alaşım, karmaşık kemik kırıklarında (alçıtaşı yerine) tıbbi kullanım bulur. İndiyum kimyası üzerine bir monografi var
12. Talyumun sıkıştırılabilirliği yaklaşık olarak indiyum ile aynıdır, ancak geçiş noktası 235 ° C'de bulunan iki allotropik modifikasyon (altıgen ve kübik) bilinmektedir. Yüksek basınç altında, bir tane daha ortaya çıkar. Her üç formun da üçlü noktası 37 bin atm ve 110°C'dir. Bu basınç, metalin elektrik direncinde yaklaşık 1,5 kat ani bir düşüşe karşılık gelir (70 bin atm'de normalin yaklaşık 0,3'üdür). Talyumun üçüncü formu 90.000 atm basınç altında 650°C'de erir.
13. Talyum, esas olarak, asit direnci yüksek olan kalay ve kurşunlu alaşımların imalatında kullanılır. Özellikle, %70 Pb, %20 Sn ve %10 Tl'den oluşan alaşım bileşimi, sülfürik, hidroklorik ve nitrik asit karışımlarının etkisine karşı dayanıklıdır. Talyum üzerine bir monografi var.
14. Su ile ilgili olarak, galyum ve kompakt indiyum kararlıdır, talyum ise havanın varlığında yüzeyden yavaşça yok edilir. Galyum, nitrik asit ile yalnızca yavaş reaksiyona girerken, talyum çok kuvvetli reaksiyona girer. Aksine, sülfürik ve özellikle hidroklorik asit, Ga ve In'yi kolayca çözerken, T1 onlarla çok daha yavaş etkileşime girer (yüzeyde az çözünür tuzlardan oluşan koruyucu bir film oluşması nedeniyle). Güçlü alkali çözeltileri galyumu kolayca çözer, indiyum üzerinde yalnızca yavaş hareket eder ve talyum ile reaksiyona girmez. Galyum ayrıca NH4OH içinde belirgin şekilde çözünür. Üç elementin de uçucu bileşikleri renksiz bir alevi karakteristik renklerde renklendirir: Ga - koyu mor (L. \u003d 4171 A), neredeyse gözle algılanamaz, In - koyu mavi (L, \u003d 4511 A), T1 - zümrüt yeşili (A, \u003d \u003d 5351 A).
15. Galyum ve indiyum zehirli görünmüyor. Aksine, talyum oldukça zehirlidir ve eylemin doğası gereği Pb ve As'a benzer. Sinir sistemini, sindirim sistemini ve böbrekleri etkiler. Akut zehirlenme belirtileri hemen değil, 12-20 saat sonra ortaya çıkar. Yavaş gelişen kronik zehirlenmelerde (deri yoluyla dahil), öncelikle uyarılma ve uyku bozukluğu görülür. Tıpta, tüyleri almak için (liken vb. İçin) talyum preparatları kullanılır. Talyum tuzları, ışıltı süresini artıran maddeler olarak ışıklı bileşimlerde uygulama alanı bulmuştur. Ayrıca fareler ve sıçanlar için iyi bir çare olduklarını kanıtladılar.
16. Voltaj serisinde galyum Zn ile Fe arasında, indiyum ve talyum ise Fe ile Sn arasında yer alır. E + 3 + Ze = E şemasına göre Ga ve In geçişleri normal potansiyellere karşılık gelir: -0,56 ve -0,33 V (asidik ortamda) veya -1,2 ve -1,0 V (alkalin ortamda). Talyum, asitler tarafından tek değerlikli bir duruma dönüştürülür (normal potansiyel -0,34 V). T1 + 3 + 2e \u003d T1 + geçişi, asidik bir ortamda + 1,28 V veya alkali ortamda + 0,02 V - normal bir potansiyel ile karakterize edilir.
17. Galyumun E203 oksitleri ve analoglarının oluşum ısıları 260 (Ga), 221 (In) ve 93 kcal/mol (T1) serileri boyunca azalır. Havada ısıtıldığında, galyum pratik olarak sadece GaO'ya oksitlenir. Bu nedenle, Ga203 genellikle Ga (OH) h'nin dehidrasyonu ile elde edilir. İndiyum havada ısıtıldığında In2O3'ü oluşturur ve talyum T12O3 ve T120'nin bir karışımını oluşturur, oksit içeriği ne kadar yüksek olursa sıcaklık o kadar düşük olur. T1203'e kadar talyum, ozon etkisiyle oksitlenebilir.
18. E2O3 oksitlerin asitlerdeki çözünürlüğü Ga - In - Tl serisi boyunca artar. Aynı seride, element ve oksijen arasındaki bağın gücü azalır: Ga2O3 1795°C'de ayrışmadan erir, ln203 yalnızca 850°C'nin üzerinde ln304'e dönüşür ve ince bölünmüş T1203 oksijeni yaklaşık 90°'de ayırmaya başlar. C. Ancak, T1203'ün T120'ye tamamen dönüştürülmesi için çok daha yüksek sıcaklıklar gereklidir. Aşırı oksijen basıncı altında In203 1910°C'de, T1203 ise 716°C'de erir.
19. E2O3 + ZH20 = 2E(OH)3 şemasına göre oksitlerin hidrasyon ısıları +22 kcal (Ga), +1 (In) ve -45 (T1)'dir. Buna göre, suyu hidroksitlerle ayırma kolaylığı Ga'dan T1'e yükselir: Ga(OH)3 sadece kalsinasyonda tamamen dehidre edilirse, T1(OH)3 içinden geldiği sıvının altında dururken bile T1203'e geçer. izole edildi.
20. Galyum tuzlarının asidik çözeltileri nötrleştirildiğinde, hidroksiti yaklaşık olarak pH = 3-4 aralığında çökelir. Yeni çökeltilmiş Ga(OH)3, güçlü amonyak çözeltilerinde oldukça çözünür, ancak yaşlandıkça çözünürlük giderek daha fazla azalır. İzoelektrik noktası pH = 6.8 ve PR = 2 10~37'dir. lp(OH)3 için PR = 1 10-31 ve T1(OH)3 - 1 için 10~45 bulundu.
21. Ga(OH)3'ün asidik ve bazik tiplerine göre ikinci ve üçüncü ayrışma sabitleri için aşağıdaki değerler belirlendi:

H3Ga03 /C2 = 5-10_I K3 = 2-10-12
Ga(OH)3 K2“2. Yu-P / Nz \u003d 4 -10 12
Bu nedenle galyum hidroksit, ideal amfoterisiteye çok yakın bir elektrolit durumudur.

1. Galyum hidroksitlerin ve analoglarının asidik özelliklerindeki fark, güçlü alkalilerin (NaOH, KOH) çözeltileriyle etkileşime girdiklerinde açıkça ortaya çıkar. Galyum hidroksit, hem çözeltide hem de katı halde kararlı olan M tipi gallatları oluşturmak için kolayca çözünür. Isıtıldıklarında kolayca su kaybederler (Na tuzu - 120'de, K tuzu - 137 ° C'de) ve MGa02 tipi karşılık gelen susuz tuzlara geçerler. Gallat çözeltilerinden elde edilen iki değerlikli metaller (Ca, Sr), yine neredeyse çözünmeyen başka bir tip - M3 ■ 2H20 ile karakterize edilir. Su ile tamamen hidrolize olurlar.
   Talyum hidroksit, güçlü alkaliler tarafından kolayca peptize edilir (negatif bir sol oluşumu ile), ancak bunlarda çözünmez ve tallat vermez. Galyum alt grubunun üç elementi için ME02 tipi kuru yol (oksitlerin karşılık gelen karbonatlarla füzyonu ile) türevleri elde edildi. Bununla birlikte, talyum söz konusu olduğunda, bunların oksit karışımları olduğu ortaya çıktı.
   1. Ga3+, In3* ve T13* iyonlarının etkili yarıçapları sırasıyla 0.62, 0.92 ve 1.05 A'dır.Sulu bir ortamda, görünüşe göre doğrudan altı su molekülü tarafından çevrelenmişlerdir. Bu tür hidratlanmış iyonlar, E(OH2)a T * E (OH2)5 OH + H şemasına göre bir şekilde ayrışır ve ayrışma sabitlerinin 3 ■ 10-3°(Ga) ve 2 10-4 (In) olduğu tahmin edilir. .
   2. Ga3+, In3* ve T13*' halojenür tuzları genellikle A13*'ün karşılık gelen tuzlarına benzer. Florürlere ek olarak, nispeten eriyebilirler ve yalnızca suda değil, aynı zamanda bir dizi organik çözücüde de kolayca çözünürler. Bunlardan sadece sarı Gal3 boyanır

   Galyumun ("ekaalüminyum") varlığı ve ana özellikleri 1870 yılında D. I. Mendeleev tarafından tahmin edildi. Element, Pirene çinko harmanında spektral analizle keşfedildi ve 1875'te Fransız kimyager P. E. Lecoq de Boisbaudran tarafından izole edildi; adını Fransa'dan almıştır (lat. Gallia). Galyumun özelliklerinin tahmin edilenlerle tam olarak örtüşmesi, periyodik sistemin ilk zaferiydi.

   Doğada olmak, elde etmek:

   Kütle numaraları 69 (%60,5) ve 71 (%39,5) olan iki kararlı izotoptan oluşur. Yerkabuğundaki ortalama galyum içeriği, kurşun ve molibden içeriğine eşit olan ağırlıkça %1.5-10-3 gibi nispeten yüksektir. Galyum tipik bir eser elementtir. Tek galyum minerali olan CuGaS 2 gallite çok nadirdir. Galyumun jeokimyası, fizikokimyasal özelliklerinin benzerliğinden dolayı alüminyumun jeokimyası ile yakından ilgilidir. Litosferdeki galyumun ana kısmı alüminyum mineralleri ile çevrilidir. Boksit ve nefelindeki galyum içeriği %0,002 ile %0,01 arasında değişir. Sfaleritlerde (%0.01-0.02), taş kömürlerinde (germanyum ile birlikte) ve ayrıca bazı demir cevherlerinde yüksek galyum konsantrasyonları da gözlenir. Çin, ABD, Rusya, Ukrayna ve Kazakistan önemli miktarda galyum rezervine sahiptir.
   Galyum üretiminin ana kaynağı alüminyum üretimidir. Boksitlerin işlenmesi sırasında, Al(OH)3'ün izolasyonundan sonra ana likörlerde galyum konsantre edilir. Galyum, bir cıva katodu üzerinde elektroliz yoluyla bu tür çözeltilerden izole edilir. Amalgamın su ile işlenmesinden sonra elde edilen alkali çözeltiden, alkali içinde çözünmüş olan Ga(OH)3 çökeltilir ve galyum elektroliz ile izole edilir.
   Bir alkali çözeltinin elektrolizi ile elde edilen, su ve asitlerle (Hcl, HNO 3) yıkanan sıvı galyum, %99.9-99.95 Ga içerir. Vakum eritme, bölge eritme veya eriyikten tek bir kristal çekerek daha saf bir metal elde edilir.

   Fiziksel özellikler:

   Gümüş-beyaz metal, yumuşak, ağır. Galyumun ayırt edici bir özelliği, geniş bir sıvı hal aralığı (erime 29.8°C, tbp 2230°C) ve 1100-1200°C'ye kadar sıcaklıklarda düşük buhar basıncıdır. Katı bir metalin yoğunluğu 5,904 g/cm3 (20°C) olup, sıvı olanınkinden daha düşüktür, dolayısıyla buz gibi kristalleşen galyum bir cam ampulü kırabilir. Katı galyumun özgül ısı kapasitesi 376,7 J/(kg K)'dir.

   Kimyasal özellikler:

   Galyum, normal sıcaklıklarda havada kararlıdır. 260°C'nin üzerinde kuru oksijende yavaş oksidasyon gözlenir (oksit filmi metali korur). Klor ve brom soğukta galyumla, iyotta ısıtıldığında reaksiyona girer. 300 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda erimiş galyum, metaller arası bileşikler oluşturarak tüm yapısal metaller ve alaşımlarla (W hariç) etkileşime girer.
   Galyum basınç altında ısıtıldığında su ile reaksiyona girer: 2Ga + 4H2O = 2GaOOH + 3H2
   Ga, hidrojeni serbest bırakmak için mineral asitlerle yavaşça reaksiyona girer: 2Ga + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2
   Aynı zamanda galyum, sülfürik ve hidroklorik asitlerde yavaşça, hidroflorik asitte hızla çözünür ve galyum soğukta nitrik asitte kararlıdır.
   Galyum, sıcak alkali çözeltilerde yavaş yavaş çözünür. 2Ga + 6H2O + 2NaOH = 2Na + 3H2

   En önemli bağlantılar:

   galyum oksit, Ga203 - beyaz veya sarı toz, erime noktası 1795°C. Metalik galyumun havada 260 °C'de veya bir oksijen atmosferinde ısıtılmasıyla veya galyum nitrat veya sülfatın kalsine edilmesiyle elde edilir. İki modifikasyon şeklinde mevcuttur. Çözeltideki asitler ve alkalilerle yavaşça reaksiyona girerek amfoterik özellikler sergiler:
   galyum hidroksit, Ga (OH) 3 - üç değerlikli galyum tuzlarının çözeltilerini alkali metal hidroksitler ve karbonatlarla (pH 9.7) işlerken jöle benzeri bir çökelti şeklinde çökelir. Üç değerlikli galyum tuzlarının hidrolizi ile elde edilebilir.
   Alkali formlarda çözündüğünde, asit özelliklerinin belirli bir baskınlığı ile amfoterik gösterir. galatlar(örneğin Na). Konsantre amonyak ve konsantre amonyum karbonat solüsyonunda çözünür, kaynatıldığında çökelir. Galyum hidroksit ısıtılarak GaOOH'a, ardından Ga203*H20'ye ve son olarak da Ga203'e dönüştürülebilir.
   galyum tuzları. GaCl 3 - renksiz higroskopik kristaller. mp 78 °C, tbp 215 °C Ga 2 (SO 4) 3 *18H 2 O renksiz, suda çözünür, şap tipi çift tuz oluşturan bir maddedir. Ga(NO 3) 3 * 8H 2 O - suda ve etanolde çözünen renksiz kristaller
   galyum sülfür, Ga2S3 - su ile ayrıştırılmış sarı kristaller veya erime noktası 1250°C olan beyaz şekilsiz toz.
   galyum hidritler organo-galyum bileşiklerinden elde edilir. Bor ve alüminyum hidritlere benzer: Ga 2 H 6 - digallan, uçucu sıvı, erime - 21,4 °C, tbp 139 °C. x - polygallan, beyaz katı. Hidritler kararsızdır, hidrojenin serbest kalmasıyla ayrışırlar.
   lityum galanat, Li eter solüsyonunda 4LiH + GaCl3 = Li + 3LiCl reaksiyonuyla elde edilir
   Renksiz kristaller, kararsız, hidrojeni serbest bırakmak için suyla hidrolize olur.

   Başvuru:

   Galyum, oldukça yansıtıcı olan optik aynalar yapmak için kullanılabilir.
   Galyum mükemmel bir yağlayıcıdır. Galyum ve nikel, galyum ve skandiyum temelinde pratik olarak çok önemli metal yapıştırıcılar yaratılmıştır.
   Galyum arsenit GaAs ve yarı iletken özelliklere sahip GaP, GaSb, yarı iletken elektronikler için umut verici malzemelerdir. Yüksek sıcaklık doğrultucularda ve transistörlerde, güneş panellerinde ve kızılötesi alıcılarda kullanılabilirler.
   Galyum oksit, granat grubunun önemli lazer malzemelerinin bir bileşenidir - GSHG, YAG, ISGG, vb.
   Galyum pahalıdır, 2005 yılında dünya pazarında bir ton galyum 1,2 milyon ABD dolarına mal olmuştur ve bu metale olan yüksek fiyat ve aynı zamanda büyük talep nedeniyle, alüminyum üretiminde tam çıkarımının sağlanması çok önemlidir. ve sıvı yakıtta kömür işleme.
   

   İvanov Alexey
   KhF Tyumen Eyalet Üniversitesi, 561 grup.

   galyum atom numarası 31 olan kimyasal bir elementtir. Hafif metaller grubuna aittir ve “Ga” sembolü ile gösterilir. Saf haliyle galyum doğada bulunmaz, ancak bileşikleri boksit ve çinko cevherlerinde ihmal edilebilir miktarlarda bulunur. Galyum yumuşak, sünek, gümüşi bir metaldir. Düşük sıcaklıklarda katı haldedir, ancak oda sıcaklığından (29,8 ° C) çok daha yüksek olmayan bir sıcaklıkta zaten erimektedir. Aşağıdaki videoda, bir galyum kaşığının bir fincan sıcak çayda nasıl eridiğini görebilirsiniz.

   

   1. 1875'te elementin keşfinden yarı iletken çağın gelişine kadar, galyum esas olarak düşük erime noktalı alaşımlar oluşturmak için kullanıldı.

   

   2. Şu anda galyumun tamamı mikroelektronikte kullanılmaktadır.

   

   3. Kullanılan elementin ana bileşiği olan galyum arsenit, mikrodalga devrelerde ve kızılötesi uygulamalarda uygulanır.

   

   4. Mavi ve ultraviyole aralığında yarı iletken lazerler ve LED'lerin oluşturulmasında galyum nitrür daha az kullanılır.

   

   5. Galyumun bilim tarafından bilinen biyolojik bir rolü yoktur. Ancak galyum bileşikleri ve demir tuzları biyolojik sistemlerde benzer şekilde davrandığından, tıbbi uygulamalarda genellikle galyum iyonları demir iyonlarının yerini alır.

   

   6. Artık galyum içeren farmasötikler ve radyofarmasötikler geliştirilmiştir.

   

   
   .