Çoğu okuyucu, atom numarası 31 olan elementin yalnızca D.I. tarafından tahmin edilen ve en ayrıntılı şekilde açıklanan üç elementten biri olduğunu hatırlıyor. Mendeleev ve bu galyum çok eriyebilir bir metaldir: onu bir sıvıya dönüştürmek için avuç içi ısısı yeterlidir.
Bununla birlikte galyum, metallerin en eriyebiliri değildir (cıvayı saymasanız bile). Erime noktası 29.75°C iken sezyum 28.5°C'de erir; sadece sezyum, herhangi bir alkali metal gibi, elinize alamazsınız, bu nedenle avucunuzun içinde doğal olarak galyumu eritmek sezyumdan daha kolaydır.
31 numaralı element hakkında bir hikaye söyleyin, kasıtlı olarak neredeyse herkes tarafından bilinen bir şeyden bahsederek başladık. Çünkü bu "bilinen" biraz açıklamaya ihtiyaç duyar. Galyumun Mendeleev tarafından tahmin edildiğini ve Lecoq de Boisbaudran tarafından keşfedildiğini herkes bilir, ancak keşfin nasıl olduğunu herkes bilmez. Galyumun eriyebilir olduğunu hemen hemen herkes bilir, ancak neden eriyebilir olduğu sorusuna neredeyse hiç kimse cevap veremez.
Galyum nasıl keşfedildi?
Fransız kimyager Paul Emile Lecoq de Boisbaudran, üç yeni elementin kaşifi olarak tarihe geçti: galyum (1875), samaryum (1879) ve disprosyum (1886). Bu keşiflerden ilki ona ün kazandırdı.
O zamanlar, Fransa dışında çok az tanınıyordu. 38 yaşındaydı, esas olarak spektroskopik araştırmalarla uğraşıyordu. Lecoq de Boisbaudran iyi bir spektroskopistti ve bu sonuçta başarıya yol açtı: spektral analizle elementlerinin üçünü de keşfetti.
1875'te Lecoq de Boisbaudran, Pierrefitte'den (Pyrenees) getirilen çinko harmanının spektrumunu araştırdı. Bu spektrumda yeni bir mor çizgi (dalga boyu 4170 Å) keşfedildi. Yeni çizgi, mineralde bilinmeyen bir elementin varlığını gösterdi ve oldukça doğal olarak Lecoq de Boisbaudran, bu elementi izole etmek için her türlü çabayı gösterdi. Bunu yapmak kolay değildi: Cevherdeki yeni elementin içeriği %0,1'den azdı ve birçok yönden çinkoya* benziyordu. Uzun deneylerden sonra, bilim adamı yeni bir element elde etmeyi başardı, ancak çok küçük bir miktarda. Lecoq de Boisbaudrap'ın fiziksel ve kimyasal özelliklerini tam olarak inceleyemeyeceği kadar küçük (0,1 g'dan az).
* Çinko harmanından galyumun nasıl elde edildiği aşağıda anlatılmıştır.
Galyumun keşfinin duyurusu - Fransa'nın onuruna (Gallia - Latince adı) yeni bir elementin adı verildi - Paris Bilimler Akademisi raporlarında yer aldı.
Bu mesaj D.I. tarafından okundu. Mendeleev, galyumda beş yıl önce tahmin ettiği ekaalüminyumu tanıdı. Mendeleev hemen Paris'e yazdı. Mektubunda, "Keşif ve izolasyon yönteminin yanı sıra açıklanan birkaç özellik, yeni metalin ekaalüminyumdan başka bir şey olmadığını gösteriyor" dedi. Daha sonra o element için tahmin edilen özellikleri tekrarladı. Dahası, Rus kimyacı, galyumun bir tanesini gözlerinde görmeden asla elinde tutmadığından, elementi keşfeden kişinin yanıldığını, Lecoq de Boisbaudran'ın yazdığı gibi yeni metalin yoğunluğunun 4.7'ye eşit olamayacağını iddia etti. , - yaklaşık 5,9...6,0 g/cm3 daha fazla olmalı!
Tuhaf görünse de, olumlu, "güçlendirici" olanlarından ilki, periyodik yasanın varlığını yalnızca bu mektuptan öğrendi. İlk deneylerin sonuçlarını doğrulamak için galyum tanelerini tekrar izole etti ve dikkatlice saflaştırdı. Bazı bilim tarihçileri, bunun kendine güvenen Rus "tahmincisini" utandırmak için yapıldığına inanıyor. Ancak deneyim bunun tersini göstermiştir: kaşif yanılmıştır. Daha sonra şöyle yazdı: "Mendeleev'in teorik görüşlerinin doğrulanmasıyla ilgili olarak yeni bir unsurun yoğunluğunun olağanüstü önemine işaret etmenin gerekli olmadığını düşünüyorum."
31 numaralı elementin Mendeleev tarafından tahmin edilen diğer özellikleri, deneysel verilerle neredeyse tamamen örtüşüyordu. "Mendeleev'in tahminleri küçük sapmalarla gerçekleşti: ekaaluminyum galyuma dönüştü." Engels, Doğanın Diyalektiği'nde bu olayı böyle tanımlar.
Söylemeye gerek yok, Mendeleev tarafından tahmin edilen ilk elementin keşfi, periyodik yasanın konumunu önemli ölçüde güçlendirdi.
Galyum neden eriyebilir?
Galyumun özelliklerini tahmin eden Mendeleev, gruptaki analogları - alüminyum ve indiyum - da refrakterlik açısından farklılık göstermediğinden, bu metalin eriyebilir olması gerektiğine inanıyordu.
Ancak galyumun erime noktası alışılmadık derecede düşüktür, indiyumunkinden beş kat daha düşüktür. Bu, galyum kristallerinin olağandışı yapısı ile açıklanmaktadır. Kristal kafesi ("normal" metallerde olduğu gibi) bireysel atomlardan değil, iki atomlu moleküllerden oluşur. Ga2 molekülleri çok kararlıdır, galyum sıvı hale dönüştürüldüğünde bile korunurlar. Ancak bu moleküller birbirine yalnızca zayıf van der Waals kuvvetleriyle bağlıdır ve bağlantılarını koparmak için çok az enerji gerekir.
31 numaralı elementin bazı diğer özellikleri, moleküllerin diyatomikliği ile ilişkilidir. Sıvı halde galyum, katı halde olduğundan daha yoğun ve ağırdır. Sıvı galyumun elektriksel iletkenliği de katı galyumdan daha fazladır.
Dıştan - en önemlisi kalay üzerinde: gümüşi beyaz yumuşak bir metal, oksitlenmez ve havada kararmaz.
Ve çoğu kimyasal özellikte galyum, alüminyuma yakındır. Alüminyum gibi, bir galyum atomunun dış yörüngesinde üç elektron vardır. Alüminyum gibi galyum da soğukta bile halojenlerle (iyot hariç) kolayca etkileşime girer. Her iki metal de sülfürik ve hidroklorik asitlerde kolayca çözünür, her ikisi de alkalilerle reaksiyona girer ve amfoterik hidroksitler verir. Reaksiyonların ayrışma sabitleri
Ga(OH) 3 → Ga3+ + 3OH -
H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3– 3
aynı sıradaki miktarlardır.
Bununla birlikte, galyum ve alüminyumun kimyasal özelliklerinde farklılıklar vardır.
Kuru oksijen ile galyum, yalnızca 260 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda belirgin şekilde oksitlenir ve alüminyum, koruyucu oksit filminden yoksun bırakılırsa, oksijen tarafından çok hızlı bir şekilde oksitlenir.
Hidrojen ile galyum, bor hidritlere benzer hidritler oluşturur. Alüminyum ise sadece hidrojeni çözebilir, ancak onunla reaksiyona giremez.
Ve galyum grafit, kuvars, suya benzer.
Grafitte - kağıt üzerinde gri bir iz bırakan.
Kuvarsta - elektriksel ve termal anizotropi.
Galyum kristallerinin elektrik direnci, akımın hangi eksende aktığına bağlıdır. Maksimumun minimuma oranı 7'dir - diğer tüm metallerden daha fazladır. Aynısı termal genleşme katsayısı için de geçerlidir.
Üç kristalografik eksen (eşkenar dörtgen galyum kristalleri) yönündeki değerleri 31:16:11 olarak ilişkilidir.
Ve galyum, sertleştiğinde genleşmesi bakımından suya benzer. Hacimdeki artış dikkat çekicidir - %3,2.
Zaten bu çelişkili benzerliklerin bir kombinasyonu, 31 numaralı elementin benzersiz bireyselliğinden bahsediyor.
Ayrıca, hiçbir elementte bulunmayan özelliklere sahiptir. Erimiş, erime noktasının altında aylarca aşırı soğutulmuş kalabilir. 30 ila 2230°C arasındaki geniş bir sıcaklık aralığında sıvı halde kalan tek metaldir ve buhar uçuculuğu minimumdur. Yüksek vakumda bile, yalnızca 1000°C'de belirgin şekilde buharlaşır. Galyum buharları, katı ve sıvı metallerin aksine tek atomludur. Ga 2 → 2Ga geçişi çok fazla enerji gerektirir; bu, galyumu buharlaştırmanın zorluğunu açıklar.
Sıvı halin geniş sıcaklık aralığı, 31 numaralı elementin ana teknik uygulamalarından birinin temelidir.
Galyum neye iyi gelir?
Galyum termometreler, prensip olarak 30 ila 2230°C arasındaki sıcaklıkları ölçmeye izin verir. Galyum termometreler artık 1200°C'ye kadar olan sıcaklıklar için mevcuttur.
Element No. 31, sinyal cihazlarında kullanılan düşük erime noktalı alaşımların üretimine gider. Bir galyum ve indiyum alaşımı zaten 16°C'de erir. Bilinen tüm alaşımların en eriyebilir olanıdır.
Bir yarı iletkende "delik" iletkenliğinin arttırılmasına katkıda bulunan grup III'ün bir elementi olarak galyum (en az %99,999 saflıkta) germanyum ve silikona katkı maddesi olarak kullanılır.
V grubu - antimon ve arsenik - elementleri ile galyumun intermetalik bileşiklerinin kendileri yarı iletken özelliklere sahiptir.
Cam kütlesine galyum eklenmesi, yüksek kırılma indeksli ışık ışınlarına sahip camlar elde etmeyi mümkün kılar ve Ga203 bazlı camlar kızılötesi ışınları iyi iletir.
Sıvı galyum üzerine düşen ışığın %88'ini yansıtır, katı - biraz daha az. Bu nedenle, galyum aynaların üretimi çok kolaydır - bir galyum kaplama bir fırça ile bile uygulanabilir.
Bazen difüzyon vakum pompalarında cıva yerine galyumun katı yüzeyleri iyice ıslatma yeteneği kullanılır. Bu tür pompalar, vakumu cıvalı pompalardan daha iyi "tutar".
Galyumu nükleer reaktörlerde kullanmak için girişimlerde bulunuldu, ancak bu girişimlerin sonuçları pek başarılı sayılamaz. Galyum nötronları oldukça aktif bir şekilde yakalamakla kalmaz (2.71 ahırın enine kesitini yakalar), aynı zamanda yüksek sıcaklıklarda çoğu metalle reaksiyona girer.
Galyum atomik bir malzeme haline gelmedi. Doğru, yapay radyoaktif izotopu 72 Ga (yarı ömrü 14,2 saat olan) kemik kanserini teşhis etmek için kullanılıyor. Galyum-72 klorür ve nitrat tümör tarafından emilir ve bu izotopun radyasyon özelliğini sabitleyerek doktorlar yabancı oluşumların boyutunu neredeyse kesin olarak belirler.
Gördüğünüz gibi, 31 numaralı elemanın pratik olanakları oldukça geniştir. Oldukça ender bulunan (yerkabuğunun ağırlığının %1,5-10-3'ü) ve çok dağınık bir element olan galyumu elde etmenin zorluğundan dolayı tamamen kullanımları henüz mümkün olmamıştır. Birkaç doğal galyum minerali bilinmektedir. İlk ve en ünlü minerali olan gallit CuGaS 2, yalnızca 1956'da keşfedildi. Daha sonra, zaten oldukça nadir olan iki mineral daha bulundu.
Genellikle galyum, önemsiz bir safsızlık olarak çinko, alüminyum, demir cevherlerinin yanı sıra kömürde bulunur. Ve karakteristik olan: Bu safsızlık ne kadar fazlaysa, onu çıkarmak o kadar zor olur, çünkü özelliklerinde kendisine yakın olan metallerin (alüminyum, çinko) cevherlerinde daha fazla galyum vardır. Karasal galyumun ana kısmı alüminyum mineralleri ile çevrilidir.
Galyumun çıkarılması pahalı bir "zevktir". Bu nedenle #31 elementi, periyodik tablodaki komşularının herhangi birinden daha küçük miktarlarda kullanılır.
Elbette, bilimin yakın gelecekte galyumda onu kesinlikle gerekli ve yeri doldurulamaz kılacak bir şey keşfetmesi mümkündür, tıpkı Mendeleev'in öngördüğü başka bir element olan germanyumda olduğu gibi. Sadece 30 yıl önce galyumdan bile daha az kullanıldı ve ardından "yarı iletken çağı" başladı ...
desen ara
Galyumun özellikleri D.I. Mendeleev, bu elementin keşfinden beş yıl önce. Usta Rus kimyager, tahminlerini periyodik sistem gruplarının özelliklerindeki değişim kalıpları üzerine inşa etti. Ancak Lecoq de Boisbaudran için galyumun keşfi de mutlu bir tesadüf değildi. Yetenekli bir spektroskopist, 1863 gibi erken bir tarihte, benzer özelliklere sahip elementlerin tayflarındaki değişimdeki düzenlilikleri keşfetti. İndiyum ve alüminyum spektrumlarını karşılaştırarak, bu elementlerin, çizgileri spektrumun kısa dalga boyu kısmındaki boşluğu dolduracak bir "kardeşi" olabileceği sonucuna vardı. Aradığı ve Pierrfit'in çinko harmanı yelpazesinde bulduğu bu eksik çizgiydi.
Karşılaştırma için, D.I. tarafından tahmin edilen ana özelliklerin bir tablosunu sunuyoruz. Mendeleev ekaalüminyum ve galyum, Lecoq de Boisbaudran tarafından keşfedildi.
| Ekaalüminyum | galyum |
| Atom ağırlığı yaklaşık 68 | Atom ağırlığı 69.72 |
| Düşük erime olmalı | Erime noktası 29.75°C |
| 6.0'a yakın özgül ağırlık | Özgül ağırlık 5,9 (katı) ve 6,095 (sıvı) |
| Atom hacmi 11.5 | Atom hacmi 11.8 |
| Havada oksitlenmemelidir | Sadece ispirto kırmızısı ısıda biraz oksitlenir |
| Suyu yüksek sıcaklıkta ayrıştırmalı | Suyu yüksek sıcaklıkta ayrıştırır |
| Bileşik formüller: EaCl 3 Ea 2 O 3, Ea 2 (SO 4) 3 | Bileşik formüller: GaCl 3, Ga 3 O 3, Ga 2 (SO 4) 3 |
| Şap Ea 2 (SO 4) 3 Me 2 SO 4 24H 2 O oluşturmalı, ancak alüminyumdan daha zor | Şap bileşimi oluşturur (NH 4) Ga (SO 4) 2 12H 2 O |
| Ea 2 O 3 oksit kolayca indirgenmeli ve Al'den daha uçucu bir metal vermelidir ve bu nedenle eka alüminyumun spektral analizle keşfedilmesi beklenebilir. | Galyum, spektral analiz kullanılarak keşfedilen bir hidrojen akışında kalsinasyon yoluyla oksitten kolayca indirgenir. |
Kelime oyunu mu?
Bazı bilim tarihçileri, 31 numaralı element adına sadece vatanseverliği değil, aynı zamanda onu keşfeden kişinin düşüncesizliğini de görüyorlar. "Gallium" kelimesinin Latince Gallia'dan (Fransa) geldiği genel olarak kabul edilmektedir. Ama dilerseniz aynı kelimede "horoz" kelimesinin bir ipucunu görebilirsiniz! Latince'de "horoz", Fransızca'da gallus'tur - le coq. Lecoq de Boisbaudran mı?
yaşa bağlı olarak
Minerallerde, galyum genellikle alüminyuma eşlik eder. İlginç bir şekilde, bu elementlerin mineral içindeki oranı, mineralin oluşum zamanına bağlıdır. Feldspatlarda bir galyum atomu 120 bin alüminyum atomunun üzerine düşer. Çok daha sonra oluşan nefelinlerde bu oran zaten 1:6000'dir ve "daha genç" taşlaşmış ağaçta bile sadece 1:13'tür.
İlk patent
Galyum kullanımına ilişkin ilk patent 60 yıl önce alındı. 31 numaralı eleman elektrik ark lambalarında kullanılmak istenmiştir.
Kükürt ile yer değiştirir, kendini kükürt ile savunur
Galyumun sülfürik asit ile etkileşimi ilginçtir. Elemental kükürt salınımı eşlik eder. Bu durumda kükürt metalin yüzeyini sarar ve daha fazla çözünmesini engeller. Bununla birlikte, metal sıcak suyla yıkanırsa, reaksiyon devam edecek ve galyum üzerinde yeni bir kükürt "kabuğu" oluşana kadar devam edecektir.
Kötü etkisi
Sıvı galyum, çoğu metalle etkileşime girerek oldukça düşük mekanik özelliklere sahip alaşımlar ve metaller arası bileşikler oluşturur. Bu nedenle galyum ile temas, birçok yapısal malzemede mukavemet kaybına neden olur. Berilyum, galyumun etkisine en dirençli olanıdır: 1000 ° C'ye kadar olan sıcaklıklarda, 31 numaralı elementin saldırganlığına başarılı bir şekilde direnir.
Ve oksit de!
Önemsiz galyum oksit ilaveleri, birçok metalin oksit özelliklerini belirgin şekilde etkiler. Bu nedenle, Ga203'ün çinko oksit ile karıştırılması sinterlenmesini önemli ölçüde azaltır. Ancak çinkonun böyle bir oksit içindeki çözünürlüğü, saf olandan çok daha fazladır. Ve titanyum dioksitte Ga203 eklendiğinde elektrik iletkenliği keskin bir şekilde düşer.
galyum nasıl elde edilir
Galyum cevherlerinin endüstriyel yatakları dünyada bulunamadı. Bu nedenle galyum, kendisi açısından çok fakir olan çinko ve alüminyum cevherlerinden çıkarılmalıdır. Cevherlerin bileşimi ve içindeki galyum içeriği aynı olmadığından, 31 numaralı elementi elde etme yöntemleri oldukça çeşitlidir. Örneğin galyumun, bu elementin ilk keşfedildiği bir mineral olan çinko blendinden nasıl çıkarıldığını anlatacağız.
Her şeyden önce, çinko blende ZnS ateşlenir ve ortaya çıkan oksitler sülfürik asitle yıkanır. Diğer birçok metal ile birlikte galyum çözelti haline gelir. Bu çözeltide çinko sülfat hakimdir - galyum dahil safsızlıklardan arındırılması gereken ana ürün. Arıtmanın ilk aşaması, sözde demir çamurunun çökeltilmesidir. Asit çözeltisinin kademeli olarak nötralizasyonu ile bu çamur çökelir. Yaklaşık %10 alüminyum, %15 demir ve (şu anda bizim için en önemlisi olan) %0,05 ... %0,1 galyum içerir. Galyumu çıkarmak için çamur, asit veya kostik soda - amfoterik galyum hidroksit ile yıkanır. Alkali yöntem daha uygundur, çünkü bu durumda ekipmanı daha ucuz malzemelerden yapmak mümkündür.
Alkali etkisi altında, alüminyum ve galyum bileşikleri çözeltiye girer. Bu çözelti dikkatli bir şekilde nötralize edildiğinde galyum hidroksit çökelir. Ancak alüminyumun bir kısmı da çökelir. Bu nedenle çökelti, şimdi hidroklorik asit içinde yeniden çözülür. Esas olarak alüminyum klorür ile kirlenmiş bir galyum klorür çözeltisi ortaya çıkıyor. Bu maddeler ekstraksiyon ile ayrılabilir. Eter dökülür ve AlCl3'ün aksine GaCl3 neredeyse tamamen organik çözücüye geçer. Katmanlar ayrılır, eter damıtılır ve elde edilen galyum klorür bir kez daha konsantre kostik soda ile işlenerek demir safsızlığı galyumdan çökeltilir ve ayrılır. Bu alkali çözeltiden metalik galyum elde edilir. 5.5 V'luk bir voltajda elektrolizle elde edildi. Galyum, bir bakır katot üzerinde biriktirilir.
galyum ve dişler
Uzun süre galyumun zehirli olduğu düşünüldü. Sadece son yıllarda bu yanlış kanı çürütüldü. Düşük eriyen galyum ilgilenen diş hekimleri. 1930'da, diş dolgu bileşimlerinde cıvanın galyum ile değiştirilmesi ilk kez önerildi. Hem burada hem de yurtdışında yapılan ileri çalışmalar, böyle bir değiştirme vaadini doğruladı. Cıva içermeyen metal dolgular (cıva yerine galyum) diş hekimliğinde zaten kullanılmaktadır.
Kimyasal element galyum pratik olarak doğada serbest halde bulunmaz. Onu ayırmanın zor olduğu minerallerin safsızlıklarında bulunur. Galyum nadir bir madde olarak kabul edilir, bazı özellikleri tam olarak anlaşılamamıştır. Ancak tıpta ve elektronikte kullanılmaktadır. Bu eleman nedir? Hangi özelliklere sahiptir?
Galyum - metal mi yoksa metal olmayan mı?
Element, dördüncü periyodun on üçüncü grubuna aittir. Adını, elementi keşfeden kişinin doğum yeri olan Fransa'nın da bir parçası olduğu tarihi bölgeden - Galya'dan almıştır. Bunu belirtmek için Ga sembolü kullanılır.
Galyum, alüminyum, indiyum, germanyum, kalay, antimon ve diğer elementlerle birlikte hafif metaller grubuna dahildir. Basit bir madde olarak kırılgan ve yumuşaktır, hafif mavimsi bir renk tonu ile gümüşi beyaz bir renge sahiptir.
keşif geçmişi
Mendeleev galyumu "tahmin etti" ve ona periyodik tablonun üçüncü grubunda (eski sisteme göre) bir yer bıraktı. Atom kütlesini kabaca adlandırdı ve hatta elementin spektroskopik olarak keşfedileceğini tahmin etti.
Birkaç yıl sonra, metal Fransız Paul Emile Lecoq tarafından keşfedildi. Ağustos 1875'te, bir bilim adamı Pireneler'deki bir yataktan spektrumu inceliyordu ve yeni mor çizgiler fark etti. Elemente galyum adı verildi. Mineraldeki içeriği son derece küçüktü ve Lecoq yalnızca 0,1 gram izole etmeyi başardı. Metalin keşfi, Mendeleev'in tahmininin doğruluğunun onaylarından biriydi.
Fiziksel özellikler
Galyum metali çok sünektir ve eriyebilir. Düşük sıcaklıklarda katı haldedir. Sıvı hale getirmek için 29,76 santigrat derece veya 302,93 Calvin sıcaklık yeterlidir. Elinizde tutarak veya sıcak bir sıvının içine düşürerek eritebilirsiniz. Çok yüksek sıcaklıklar onu çok agresif yapar: 500 santigrat derece ve üzerinde diğer metalleri aşındırabilir.
Galyumun kristal kafesi iki atomlu moleküllerden oluşur. Çok kararlılar, ancak zayıf bir şekilde birbirine bağlılar. Bağlarını kırmak çok az enerji gerektirir, bu nedenle galyum zorlanmadan sıvı hale gelir. İndiyumdan beş kat daha fazla eriyebilir.
Sıvı halde, metal katı halde olduğundan daha yoğun ve ağırdır. Ayrıca elektriği daha iyi iletir. Normal şartlar altında yoğunluğu 5,91 g/cm³'tür. Metal -2230 santigrat derecede kaynar. Katılaştığında yaklaşık %3,2 oranında genişler.
Kimyasal özellikler
Galyum, birçok kimyasal özellikte alüminyuma benzer, ancak daha az aktivite gösterir ve onunla reaksiyonlar daha yavaştır. Hava ile reaksiyona girmez, anında oksidasyonunu önleyen bir oksit filmi oluşturur. Hidrojen, bor, silisyum, nitrojen ve karbon ile reaksiyona girmez.
Metal hemen hemen her halojenle iyi etkileşime girer. İyot ile sadece ısıtıldığında reaksiyona girer, oda sıcaklığında bile klor ve brom ile reaksiyona girer. Sıcak suda hidrojenin yerini almaya başlar, mineral asitlerle tuzlar oluşturur ve ayrıca hidrojeni serbest bırakır.
Galyum, diğer metallerle amalgamlar oluşturabilir. Sıvı galyum katı bir alüminyum parçasının üzerine düşerse, içine nüfuz etmeye başlayacaktır. Alüminyumun kristal kafesini istila eden sıvı madde onu kırılgan hale getirecektir. Birkaç gün içinde, sağlam bir metal çubuk fazla çaba harcamadan elle ezilebilir.
Başvuru
Tıpta, galyum metali tümörler ve hiperkalsemi ile savaşmak için kullanılır, ayrıca kemik kanserinin radyoizotop teşhisi için uygundur. Ancak madde içeren müstahzarlar mide bulantısı ve kusma gibi yan etkilere neden olabilir.
Galyum metali mikrodalga elektroniğinde de kullanılır. Piezo malzeme olarak yarı iletkenlerin ve LED'lerin üretiminde kullanılır. Metal yapıştırıcılar, skandiyum veya nikel içeren bir galyum alaşımından elde edilir. Plütonyumlu bir alaşımda dengeleyici rolü oynar ve nükleer bombalarda kullanılır.
Bu metale sahip camlar, yüksek bir kırılma indeksine sahiptir ve oksit Ga203, camın kızılötesi ışınları iletmesine izin verir. Saf galyum, ışığı iyi yansıttığı için basit aynalar yapmak için kullanılabilir.
Galyumun dağılımı ve birikintileri
Galyum nereden alınır? Metal online olarak kolayca sipariş edilebilir. Maliyeti kilogram başına 115 ila 360 dolar arasında değişiyor. Metal nadir kabul edilir, yer kabuğunda çok dağılır ve pratik olarak kendi minerallerini oluşturmaz. 1956'dan beri üçü de bulundu.
Genellikle galyum çinko, demir bileşiminde bulunur, Safsızlıkları kömür, beril, garnet, manyetit, turmalin, feldspat, kloritler ve diğer minerallerde bulunur. Doğadaki içeriği ortalama olarak 19 g/t civarındadır.
Çoğu galyum, bileşimde kendisine yakın olan maddelerde bulunur. Bu nedenle onlardan çıkarmak zor ve pahalıdır. Metalin kendi minerali CuGaS 2 formülü ile gallit olarak adlandırılır. Ayrıca bakır ve kükürt içerir.
Bir kişi üzerindeki etki
Metalin biyolojik rolü ve insan vücudu üzerindeki etkileri hakkında çok az şey bilinmektedir. Periyodik tabloda bizim için hayati önem taşıyan elementlerin (alüminyum, demir, çinko, krom) yanında yer alır. Bir ultramikro element olarak galyumun kanın bir parçası olduğu, akışını hızlandırdığı ve kan pıhtılarının oluşumunu önlediği kanısındayız.
Öyle ya da böyle, insan vücudunda az miktarda madde bulunur (% 10-6 - 10-5). Galyum, su ve tarımsal gıda ile birlikte girer. Kemik dokusunda ve karaciğerde kalır.
Galyum metali, düşük toksik veya şartlı olarak toksik olarak kabul edilir. Cilde temas ettiğinde üzerinde küçük parçacıklar kalır. Suyla kolayca çıkan gri kirli bir leke gibi görünüyor. Bu madde yanık bırakmaz, ancak bazı durumlarda dermatite neden olabilir. Vücuttaki yüksek galyum içeriğinin karaciğer, böbrekler ve sinir sisteminde bozukluklara neden olduğu biliniyor ancak bunun için çok büyük miktarda metal gerekiyor.
Periyodik yasasını formüle etti ve periyodik tabloyu derledi, birçok metal henüz bilim tarafından bilinmiyordu.
Ancak bu, kimyagerin henüz keşfedilmemiş elementler için boş hücreler bırakarak periyodik tablosunu oluşturmasına engel olmadı. Bu "boş noktalar" kısa sürede dolduruldu. Mendeleev'in öngördüğü bu tür unsurlardan biri bugün tartışılacak.
Tanışın: galyum, tablodaki 31 numara. Üçüncü grup, alüminyum ve silikona benzer özelliklere sahip, düşük erime noktalı bir metaldir. Mendeleev, bu metalin özelliklerini yeterince ayrıntılı olarak açıklamakla kalmadı, aynı zamanda atom ağırlığını neredeyse %100 doğrulukla gösterdi.
İsmin keşfi ve kökeni
Galyum, Fransız kimyager Paul Emile Lecoq de Boisbaudran tarafından basit bir madde olarak keşfedildi ve izole edildi. 1875'te, bilim adamı Pirenelerden getirilen çinko karışımı örneklerini incelediğinde oldu. Çalışmalar spektroskopi ile gerçekleştirildi ve bilim adamı cevherin spektrumunda mineralde bilinmeyen bir elementin varlığını gösteren mor bir çizgi fark etti.
Elementin saf haliyle izolasyonu, cevherdeki içeriği %0,1'den az olduğu için çok çalışma gerektirdi. Sonunda, Lecoq de Boisbaudran 0,1 gramdan daha az saf madde elde etmeyi ve onu incelemeyi başardı. Fransız tarafından keşfedilen elementin birçok yönden çinkoya benzer özellikler taşıdığı ortaya çıktı.
20 Eylül 1875'te düzenlenen Paris Bilimler Akademisi'nin bir sonraki toplantısında, Lecoq de Boisbaudran'ın yeni bir elementin keşfini ve özelliklerinin incelenmesini bildiren bir mektubu okundu. Kimyager ayrıca yeni keşfedilen elemente Latince adı Gallia (Gallia) ile Fransa'nın onuruna adını verdiğini bildirdi.
Mendeleev bu keşifle ilgili yayınlanan raporu okuduğunda, yeni elementin özelliklerinin tanımının, daha önce tahmin ettiği ekaalüminyum tanımıyla neredeyse tamamen örtüştüğünü kaydetti. Mendeleev bunu Lecoq de Boisbaudran'a bildirmekte gecikmedi ve yeni metalin yoğunluğunun yanlış belirlendiğini ve 4,7 g/cm3 değil, 5,9-6,0 olması gerektiğine işaret etti. Kapsamlı bir kontrol, Mendeleev'in haklı olduğunu gösterdi.
galyum madenciliği
Doğada galyum büyük birikintiler oluşturmaz. Bazı minerallerde, galyum nispeten büyük miktarda bulunur (bu metal için): garnet, sfalerit, turmalin, beril, feldspatlar, nefelin.
Galyumun en zengin kaynağı, %0.5-0.7 galyum içerebilen bakır sülfürden oluşan bir cevher olan germanit mineralidir. Ayrıca boksit ve nefelinin işlenmesi sırasında galyum elde edilir. Ayrıca bu metal, polimetalik cevherler, kömür işlenerek elde edilebilir.
Kirlenmiş galyum suyla yıkanır, ardından gözenekli plakalardan süzülür ve uçucu safsızlıkları gidermek için vakum altında ısıtılır. Yüksek saflıkta galyum elde etmek için kimyasal (tuzlar arasındaki reaksiyonlar), elektrokimyasal (çözeltilerin elektrolizi) ve fiziksel (ayrışma) yöntemler kullanılır.
Galyumun çıkarıldığı yataklar, esas olarak Güney-Batı Afrika'da, ayrıca Rusya'da ve bazı BDT ülkelerinde bulunmaktadır.
galyumun özellikleri
Galyum yumuşak, sünek, gümüşi bir metaldir. Düşük sıcaklıklarda katı haldedir, ancak oda sıcaklığından (29,8 ° C) biraz daha yüksek bir sıcaklıkta zaten erimektedir.
Genel olarak, bu metalin sıvı halinin varlığı için geniş bir sıcaklık aralığı (30 ila 2230 ° C), galyumun özelliklerinden biridir. Galyumun kimyasal özellikleri alüminyumunkine yakındır. Eriyebilirliği nedeniyle galyumun nakliyesi plastik torbalarda gerçekleştirilir.
Yarı iletkenlerin ortaya çıkmasından önce, düşük erime noktalı alaşımlar oluşturmak için galyum kullanılıyordu. Günümüzde galyum, yarı iletkenlerin bir parçası olarak ağırlıklı olarak mikroelektronikte kullanılmaktadır. Galyum nitrür, mavi ve ultraviyole aralığında yarı iletken lazerlerin ve LED'lerin oluşturulmasında kullanılır.
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 termometreleri doldurmak için kullanılır ve cıvayı bu metalle değiştirir. Bunun nedeni, galyumun cıvadan çok daha yüksek bir kaynama noktasına sahip olmasıdır.
Galyum en pahalı metallerden biridir. Yani 2005 yılında dünya pazarında bir ton galyum 1,2 milyon ABD dolarına mal oldu. Yüksek maliyeti ve bu metale olan büyük ihtiyaç nedeniyle, alüminyum üretiminde ve sıvı yakıt için kömürün işlenmesinde tam çıkarımının sağlanması çok önemlidir.
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.
Çoğu okuyucu, atom numarası 31 olan elementin yalnızca D.I. tarafından tahmin edilen ve en ayrıntılı şekilde açıklanan üç elementten biri olduğunu hatırlıyor. Mendeleev ve bunun çok eriyebilir bir metal olduğunu: sıvı hale getirmek için avuç içi ısısı yeterlidir.
31 numaralı element hakkındaki hikayemize kasıtlı olarak neredeyse herkesin bildiği bir şeyden bahsederek başladık. Çünkü bu "bilinen" biraz açıklamaya ihtiyaç duyar. Galyumun Mendeleev tarafından tahmin edildiğini ve Lecoq de Boisbaudran tarafından keşfedildiğini herkes bilir, ancak keşfin nasıl olduğunu herkes bilmez. Galyumun eriyebilir olduğunu hemen hemen herkes bilir, ancak neden eriyebilir olduğu sorusuna neredeyse hiç kimse cevap veremez.
Galyum nasıl keşfedildi?
Fransız kimyager Paul Emile Lecoq de Boisbaudran, üç yeni elementin kaşifi olarak tarihe geçti: galyum (1875), samaryum (1879) ve disprosyum (1886). Bu keşiflerden ilki ona ün kazandırdı.
O zamanlar Fransa dışında çok az tanınıyordu. 38 yaşındaydı, esas olarak spektroskopik araştırmalarla uğraşıyordu. Lecoq de Boisbaudran iyi bir spektroskopistti ve bu sonuçta başarıya yol açtı: spektral analizle elementlerinin üçünü de keşfetti.
1875'te Lecoq de Boisbaudran, Pierrefitte'den (Pyrenees) getirilen çinko harmanının spektrumunu araştırdı. Bu spektrumda yeni bir mor çizgi keşfedildi (dalga boyu 4170A). Yeni çizgi, mineralde bilinmeyen bir elementin varlığını gösterdi ve oldukça doğal olarak Lecoq de Boisbaudran, bu elementi izole etmek için her türlü çabayı gösterdi. Bunu yapmak kolay değildi: Cevherdeki yeni elementin içeriği %0,1'den azdı ve birçok yönden çinkoya benziyordu. Uzun deneylerden sonra, bilim adamı yeni bir element elde etmeyi başardı, ancak çok küçük bir miktarda. Lecoq de Boisbaudran'ın fiziksel ve kimyasal özelliklerini tam olarak inceleyemeyeceği kadar küçük (0,1 g'dan az).
Galyumun keşfiyle ilgili mesaj - Fransa'nın onuruna (Gallia - Latince adı) yeni bir elementin adı verildi - Paris Bilimler Akademisi raporlarında yer aldı.
D. I. Mendeleev bu mesajı okudu ve galyumda beş yıl önce tahmin ettiği eka-alüminyumu tanıdı. Mendeleev hemen Paris'e yazdı. Mektubunda, "Keşif ve izolasyon yönteminin yanı sıra açıklanan birkaç özellik, yeni metalin ekaalüminyumdan başka bir şey olmadığını gösteriyor" dedi. Daha sonra o element için tahmin edilen özellikleri tekrarladı. Dahası, elinde bir galyum tanesi bile tutmayan, gözlerinde görmeyen Rus kimyager, elementi keşfeden kişinin yanıldığını, Lecoq de Boisbaudran'ın yazdığı gibi yeni metalin yoğunluğunun 4.7'ye eşit olamayacağını iddia etti. , daha fazla, yaklaşık 5,9-6,0 g/cm3 olmalıdır.
İşin garibi, ama bir periyodik varlığı hakkındayasayı ilk onaylayanlar, “güçlendiriciler” sadece bu mektuptan öğrendiler. Seçti ve dikkatliceilk deneylerin sonuçlarını kontrol etmek için saflaştırılmış galyum taneleri. Bazı bilim tarihçileri, bunun kendine güvenen Rusları utandırmak için yapıldığına inanıyor."tahmin edici". Ancak deneyim bunun tersini göstermiştir: kaşif yanılmıştır. Daha sonra şöyle yazdı: "Mendeleev'in teorik görüşlerinin doğrulanmasıyla ilgili olarak yeni bir unsurun yoğunluğunun olağanüstü önemine işaret etmenin gerekli olmadığını düşünüyorum."
31 numaralı elementin Mendeleev tarafından tahmin edilen diğer özellikleri, deneysel verilerle neredeyse tamamen örtüşüyordu: "Mendeleev'in tahminleri küçük sapmalarla gerçekleşti: ekaaluminyum galyuma dönüştü." Engels, Doğanın Diyalektiği'nde bu olayı böyle tanımlar.
Söylemeye gerek yok, Mendeleev tarafından tahmin edilen ilk elementin keşfi önemli ölçüde güçlendi.periyodik yasanın konumu.
Galyum tarihi konusunda bir makale okuyorsunuz.
