ГАЛІЙ метал який тане в руках.

Метал ГАЛІЙ

Галій - елемент головної підгрупи третьої групи четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва з атомним номером 31. Позначається символом Ga (лат. Gallium). Належить до групи легких металів. Проста речовина галій (CAS-номер: 7440-55-3) - м'який пластичний метал сріблясто-білого (за іншими даними світло-сірого) кольору із синюватим відтінком.

Метал ГАЛІЙ

Галій:Температура плавлення 29.76 °C

малотоксичний, можна взяти в руки та розплавити!

Матеріал для напівпровідникової електроніки

Арсенід галію GaAs

Перспективний матеріал для напівпровідникової електроніки

Нітрід галію

використовується у створенні напівпровідникових лазерів та світлодіодів синього та ультрафіолетового діапазону. Нітрид галію має чудові хімічні та механічні властивості, типові для всіх нітридних сполук.

Ізотоп галій-71

є найважливішим матеріалом для реєстрації нейтрино і у зв'язку з цим перед технікою стоїть дуже актуальне завдання виділення цього ізотопу із природної суміші з метою підвищення чутливості детекторів нейтрино. Так як вміст 71Ga становить природної суміші ізотопів близько 39,9%, то виділення чистого ізотопу і використання його як детектор нейтрино здатне підвищити чутливість реєстрації в 2,5 рази.

Хімічні властивості

Галій доріг, у 2005 році на світовому ринку тонна галію коштувала 1,2 млн доларів США, і у зв'язку з високою ціною і водночас з великою потребою в цьому металі дуже важливо налагодити його повне вилучення при алюмінієвому виробництві та переробці кам'яного вугілля на рідке паливо.

Галій має ряд сплавів, рідких при кімнатній температурі, і один з його сплавів має температуру плавлення 3 ° C (евтектика In-Ga-Sn), але з іншого боку галій (сплави меншою мірою) дуже агресивний до більшості конструкційних матеріалів (розтріскування і розмивання сплавів за високої температури). Наприклад, по відношенню до алюмінію та його сплавів галій є потужним знижувачем міцності (див. адсорбційне зниження міцності, ефект Ребіндера). Цю властивість галію було яскраво продемонстровано і детально вивчено П. А. Ребіндером та Є. Д. Щукіним при контакті алюмінію з галієм або його евтектичними сплавами (рідкометалеве крихтіння). Як теплоносій галій малоефективний, а часто просто неприйнятний.

Галій - чудовий мастильний матеріал

На основі галію та нікелю, галію та скандію створені дуже важливі в практичному плані металеві клеї.

Металічним галієм заповнюють також кварцові термометри (замість ртуті) для вимірювання високих температур. Це з тим, що галій має значно вищу температуру кипіння проти ртуттю.

Оксид галію входить до складу низки стратегічно важливих лазерних матеріалів групи гранатів - ДСГГ, ІАГ, ІСГГ та ін.

Мабуть, найвідоміша властивість галію, його температура плавлення, вона становить 29.76 °C. Це другий за легкоплавкістю метал у періодичній системі (після ртуті). Легкоплавкість, а також низька токсичність металевого галію дозволили зробити цю фотографію. До речі, галій - один із небагатьох металів, що розширюються при затвердінні розплаву (інші - Bi, Ge).

Галлодент, евтектика галію з оловом
Металевий галій малотоксичний, у свій час він навіть застосовувався для виготовлення пломб (замість амальгамних). Це застосування засноване на тому, що при змішуванні порошку міді з розплавленим галієм виходить паста, яка за кілька годин твердне (через утворення інтерметалевого з'єднання) і потім може витримати нагрівання до 600 градусів без плавлення. Галій дуже тендітний (його можна розколоти як скло).

Великі кристали галію
Ще одна цікава особливість галію - здатність його розплаву до переохолодження. Розплавлений галій можна охолодити приблизно на 10-30 градусів нижче за точку плавлення, і він залишиться рідким, але якщо кинути в такий розплав шматочок твердого галію або сухого льоду, з нього миттєво почнуть рости великі кристали. На фотографії - зливок галію, що твердіє. На фото добре видно, що кристалізація почалася в трьох місцях, і одночасно почали зростати три великі монокристали, які потім зустрілися і утворили злиток (це сталося приблизно через дві години після зйомки).

Галієва ложка
Саморобна ложка із галію. Відео з плавленням цієї ложки:

Високотемпературний галієвий термометр Кварцовий термометр з галієм Галій у термометрі
А ось ще одне застосування галію.
Галій знаходиться в рідкому стані у дуже великому інтервалі температур, і, за ідеєю, галієвими термометрами можна було б вимірювати температуру аж до 2000 градусів. Вперше застосовувати галій як термометричну рідину запропонували досить давно. Галлієвими термометрами вже вимірюють температуру до 1200 градусів, але звичайній людині побачити в лабораторії ці термометри вживу вдається не часто.
Такі термометри слабо поширені з кількох причин. По-перше, за високих температур галій є дуже агресивною речовиною. При температурах вище 500 ° C він роз'їдає практично всі метали, крім вольфраму, а також багато інших матеріалів. Кварц стійкий до дії розплавленого галію до 1100 °C, але проблема може виникнути через те, що кварц (а також більшість інших стекол) чудово змочується цим металом. Тобто галій просто налипне на стінки термометра зсередини, і дізнатися температуру буде неможливо. Ще одна проблема може виникнути при охолодженні термометра нижче 28 градусів. При твердінні галій поводиться подібно до води - він розширюється і може просто розірвати термомір зсередини. Ну і остання причина, через яку зараз високотемпературний галієвий термометр можна зустріти дуже рідко, це розвиток техніки та електроніки. Не секрет, що цифровим термометром користуватися набагато зручніше, ніж рідинним. Сучасні температурні контролери, у комплекті, наприклад, з платино-платинородієвими термопарами, дозволяють вимірювати температуру в інтервалі від -200 до +1600°C з точністю, недосяжною для рідинних термометрів. До того ж, термопара може бути на значній відстані від контролера.

Галій утворює легкоплавкі евтектичні сплави з багатьма металами, причому деякі з них, плавляться вже при температурі нижче за кімнатну.
Сплав галію з індиєм плавиться при температурі 15.7°C, тобто при кімнатній температурі рідина. Щоб приготувати такий сплав, не обов'язково навіть нагрівати з металів метал до плавлення, досить просто щільно стиснути шматочки галію та індія. На відео видно, що з місця зіткнення двох металів (великий циліндрик - галій, маленький - індій) починає капати евтектичний сплав.

Цікавий експеримент можна провести не тільки з плавленням, але так само з затвердінням галію. По-перше, галій це одна з небагатьох речовин, які розширюються при затвердінні (так само як і вода), а по-друге, колір розплавленого металу досить сильно відрізняється від кольору твердого.
Невелика кількість рідкого галію, наливаємо в скляну бульбашку і зверху поміщаємо маленький шматочок твердого галію (затравка для кристалізації, оскільки галій здатний переохолоджуватися). На відео добре видно, як починають рости кристали металу (вони мають синюватий відтінок, на відміну від сріблясто-білого розплаву). Через деякий час, що розширюється галій розриває бульбашку.
Середня частина відео (зростання кристалів галію) прискорена вдесятеро, щоб відео було не дуже довгим.

Так само як і з ртуті, з розплавленого галію можна зробити "серце, що б'ється", правда через те, що галій більш електропозитивний метал ніж залізо, воно працює навпаки. При торканні кінчиком цвяха краплі розплавленого галію вона "розпливається" через зменшення поверхневого натягу. А як тільки контакт із цвяхом переривається, поверхневий натяг збільшується і крапля знову збирається до торкання цвяха.

Бажаючі можуть завантажити

Хімія

Галій №31

Підгрупа галію. Зміст кожного з членів цієї підгрупи в земній корі по ряду галій (4-10-4%) -індій (2-10-6) - талій (8-10-7) зменшується. Усі три" елементи надзвичайно розпорошені, і знаходження у вигляді певних мінералів для них не характерне. Навпаки, незначні домішки їх сполук містять руди багатьох металів. Отримують Ga, In і Тi з відходів при переробці подібних руд.
У вільному стані галій, індій та талій є сріблясто-білі метали. Їхні найважливіші константи зіставлені нижче:
Ga In Tl

Фізичні властивості галію

Щільність, g/cjH3 5,9 7,3 11,9
Температура плавлення, °З. . . 30 157 304
Температура кипіння, °С... . 2200 2020 1475
Електропровідність (Hg = 1). . 2 11 6

За твердістю галійблизький до свинцю, In і Тi - ще м'якше 6-13.
У сухому повітрі галій та індій не змінюються, а талій покривається сірою плівкою оксиду. При розжарюванні всі три елементи енергійно з'єднуються з киснем та сіркою. З хлором і бромом вони взаємодіють вже за нормальної температури, з йодом - лише за нагріванні. Розташовуючись у ряді напруг біля заліза, Ga, In і Тi розчинні в кислотах.14' 15
Звичайна валентність галію та індія дорівнює трьом. Талій дає похідні, в яких він три-і одновалентний. 18
Окиси галію та його аналогів - біла Ga 2 O 3 , жовта 1п203 і коричнева Т1203 - у воді нерозчинні - відповідні їм гідроокиси Е (ОН)3 (які можуть бути отримані виходячи з солей) являють собою драглисті опади, практично нерозчинні у воді, розчиняються в кислотах. Білі гідроксиду Ga та In розчинні також у розчинах сильних лугів з утворенням аналогічних алюмінатів галлатів та індатів. Вони мають, отже, амфотерний характер, причому кислотні властивості виражені у 1п(ОН) 3 слабше, а у Ga(OH) 3 сильніше, ніж у Аl(ОН) 3 . Так, крім сильних лугів, Ga(OH) 3 розчинна у міцних розчинах NH 4 OH. Навпаки, червоно-коричнева Ti(ОН) 3 в лугах не розчиняється.
Іони Ga"" та In" безбарвні, іон Тi" має жовте забарвлення. Солі більшості кислот, що виробляються від них, добре розчиняються у воді, але сильно гідролізовані; З розчинних солей слабких кислот багато хто піддається практично повному гідролізу. У той час як похідні нижчих валентностей Ga та In для них не типові, для талію найбільш характерні саме ті сполуки, в яких він одновалентний. Тому солі Т13+ мають помітно виражені окисні властивості.

Закис талію (Т120) утворюється в результаті взаємодії елементів за високих температур. Вона є чорним гігроскопічним порошком. З водою закис талію утворює жовтий гідрат закису (Т10Н), який при нагріванні легко відщеплює воду і переходить назад у Т120.
Гідрат закиси талію добре розчинний у воді і є сильною основою. Солі, що утворюються ним, в більшості безбарвні і
кристалізуються без води. Хлорид, бромід та іодид майже нерозчинні, але деякі інші солі розчинні у воді. Довільні TiOН та слабких кислот внаслідок гідролізу дають у розчині лужну реакцію. При дії сильних окислювачів (наприклад, хлорної води) одновалентний талій окислюється до тривалентного.57-66
За хімічними властивостями елементів та його сполук підгрупа галію багато в чому схожа " на підгрупу германію. Так, для Ge і Ga більш стійка вища валентність, для РЬ і Т1 нижча, хімічний характер гідроксидів у рядах Ge-Sn-РЬ і Ga-In-Тi Іноді виявляються далі більш тонкі риси подібності, наприклад мала розчинність галоїдних (Cl, Br, I) солей як РЬП, так і Т. При всьому тому між елементами обох підгруп є і суттєві відмінності (частково обумовлені їх різною валентністю) кислотний характер гідроксиду Ga та його аналогів виражений значно слабше, ніж у відповідних елементів підгрупи германію, на противагу PbF 2 фтористий талій добре розчинний і т. д.

Галій доповнення

1. Усі три члени аналізованої підгрупи відкриті з допомогою спектроскопа: 1 талій - 1861 р., індій - 1863 р. і галій - 1875 р. Останній із цих елементів за 4 року по його відкриття було передбачено і описаний Д. І. Менделєєвим (VI § 1). Природний галій складається з ізотопів з масовими числами 69 (60,2%) та 71 (39,8); індій-113 (4,3) та 115 (95,7); талій - 203 (29,5) та 205 (70,5%).
2. В основному стан атоми елементів підгрупи галію мають будову зовнішніх електронних оболонок 4s2 34p (Ga), 5s25p (In), 6s26p (Tl) і одновалентні, i Порушення тривалентних станів вимагає витрати 108 (Ga), 100 (In) або 1 ) ккал/г-атом. Послідовні енергії іонізації дорівнюють 6,00; 20,51; 30,70 для Ga; 5,785; 18,86; 28,03 для In: 6,106; 20,42; 29,8 ев для Т1. Спорідненість атома талію до електрона оцінюється в 12 ккал/г-атом.
3. Для галію відомий рідкісний мінерал галліт (CuGaS 2). Сліди цього елемента постійно містяться у цинкових рудах. Значно великі його кількості: Е (до 1,5%) було виявлено у золі деяких кам'яного вугілля. Однак основною сировиною для промислового отримання галію служать боксити, які зазвичай містять незначні його домішки (до 0,1%). Витягується він електролізом із лужних рідин, що є проміжним продуктом переробки природних бокситів на технічний глинозем. Розміри щорічного світового виробітку галію обчислюються поки небагатьма тоннами, але можуть бути значно збільшені.
4. Індій отримують головним чином як побічний продукт при комплексній переробці сірчистих руд Zn, Pb і Сі. Його щорічне світове вироблення становить кілька десятків тонн.
5. Талій концентрується головним чином у піриті (FeS2). Тому шлами сірчанокислотного виробництва є гарною сировиною для одержання цього елемента. Щорічне світове вироблення талію менше, ніж Індія, але також обчислюється десятками тонн.
6. Для виділення Ga, In і Т1 у вільному стані застосовується або електроліз розчинів їх солей, або розжарювання оксидів струму водню. Теплоти плавлення та випаровування металів мають такі значення: 1,3 та 61 (Ga), 0,8 та 54 (In), 1,0 та 39 ккал/г-атом (Т1). Теплоти їх сублімації (при 25 °С) становлять 65 (Ga), 57 (In) і 43 ккал/г-атом (Т1). У парах всі три елементи складаються майже винятково з одноатомних молекул.
7. Кристалічні грати галію утворені не окремими атомами (як зазвичай для металів), а двоатомними молекулами (rf = 2,48A). Вона є, таким чином, цікавим випадком співіснування молекулярної та металевої структур (III § 8). Молекули Ga2 зберігаються і в рідкому галії, щільність якого (6,1 г/см) більша за щільність твердого металу (аналогія з водою і вісмутом). Підвищення тиску супроводжується зниженням температури плавлення галію. При високих тисках, окрім звичайної модифікації (Gal), встановлено існування двох інших форм. Потрійні точки (з рідкою фазою) лежать для Gal-Gall при 12 тис. ат і 3 °С, а для Gall-Gall - при 30 тис. ат і 45 °С.
8. Галій дуже схильний до переохолодження, і його вдавалося утримувати у рідкому стані до -40 °С. Багаторазове повторення швидкої кристалізації переохолодженого розплаву може бути методом очищення галію. У дуже чистому стані (99,999%) він був отриманий шляхом електролітичного рафінування, а також відновленням воднем ретельно очищеного GaCl3. Висока точка кипіння та досить рівномірне розширення при нагріванні роблять галій цінним матеріалом для заповнення високотемпературних термометрів. Незважаючи на його зовнішню схожість із ртуттю, взаємна розчинність обох металів порівняно невелика (в інтервалі від 10 до 95 °С вона змінюється від 2,4 до 6,1 атомного відсотка для Ga в Hg і від 1,3 до 3,8 атомного відсотка для Hg у Ga). На відміну від ртуті рідкий галій не розчиняє лужні метали і добре змочує багато неметалевих поверхонь. Зокрема, це відноситься до скла, нанесенням на яке галію можуть бути отримані дзеркала, що сильно відбивають світло (проте є вказівка ​​на те, що дуже чистий галій, що не містить домішки індію, скло не змочує). Нанесення галію на пластмасову основу іноді використовується для швидкого отримання радіосхем. Сплав 88% Ga і 12% Sn плавиться при 15 °С, а деякі інші містять сплави галій (наприклад, 61,5% Bi, 37,2 - Sn і 1,3 - Ga) були запропоновані для пломбування зубів. Вони не змінюють свого об'єму з температурою та добре тримаються. Галій можна використовувати також як ущільнювач для вентилів у вакуумній техніці. Однак слід мати на увазі, що при високих температурах він агресивний по відношенню і до скла, і до багатьох металів.
9. У зв'язку з можливістю розширення виробництва галію стає актуальною проблема асиміляції (тобто освоєння практикою) цього елемента та його сполук, що потребує проведення дослідницьких робіт для пошуку областей їх раціонального використання. По галію є оглядова стаття та монографії.
10. Стисливість індія дещо вища, ніж у алюмінію (при 10 тис. ат обсяг становить 0,84 вихідного). З підвищенням тиску зменшується його опір (до 0,5 від вихідного при 70 тис. ат) і зростає температура плавлення (до 400°С при 65 тис. ат). Палички металевого індія при згинанні хрумтять, подібно до олов'яних. На папері він залишає темну межу. Важливе застосування індію пов'язане з виготовленням германієвих випрямлячів змінного струму (X § 6 дод. 15). Завдяки своїй легкоплавкості він може грати роль мастила у підшипниках.
11. Введення невеликої кількості індію в сплави міді сильно підвищує їхню стійкість до дії морської води, а присадка індія до срібла посилює його блиск і попереджає потьмяніння на повітрі. Сплавам для пломбування зубів добавка індія надає підвищеної міцності. Електролітичне покриття індій інших металів добре оберігає їх від корозії. Сплав індію з оловом (1:1 по масі) добре спаює скло зі склом або металом, а сплав складу 24% In і 76% Ga плавиться при 16°С. Сплав, що плаває при 47 °С 18,1% In з 41,0 - Bi, 22,1 - РЬ, 10,6 - Sn і 8,2 - Cd знаходить медичне використання при складних переломах кісток (замість гіпсу). З хімії Індія є монографія
12. Стисливість талію приблизно така сама, як ідія, але йому відомі дві алотропические модифікації (гексагональна і кубічна), точка переходу між якими лежить при 235 °З. Під високим тиском з'являється ще одна. Потрійна точка всіх трьох форм лежить за 37 тис. ат і 110°С. Цьому тиску відповідає стрибкоподібне зменшення приблизно в 1,5 рази електроопору металу (при 70 тис. ат становить близько 0,3 від звичайного). Під тиском 90 тис. ат третя форма талію плавиться при 650 °С.
13. Талій використовується головним чином для виготовлення сплавів з оловом і свинцем, що мають високу кислотостійкість. Зокрема, сплав складу 70% РЬ, 20% Sn та 10% Т1 добре витримує дію сумішей сірчаної, соляної та азотної кислот. По талію є монографія.
14. Стосовно води галій і компактний індій стійкі, а талій у присутності повітря повільно руйнується нею з поверхні. З азотною кислотою галій реагує лише повільно, а талій дуже енергійно. Навпаки, сірчана, і особливо соляна, кислота легко розчиняє Ga і In, тоді як Т1 взаємодіє з ними значно повільніше (внаслідок утворення поверхні захисної плівки важкорозчинних солей). Розчини сильних лугів легко розчиняють галію, лише повільно діють на індій і не реагують з талієм. Галій помітно розчиняється також у NH4OH. Летючі сполуки всіх трьох елементів фарбують безбарвне полум'я в характерні кольори: Ga - майже непомітний для ока темно-фіолетовий (Л. = 4171 А), In -в темно-синій (Л, = 4511 А), Т1 - в смарагдово-зелений (А = 5351 А).
15. Галій та індій, мабуть, не отруйні. Навпаки, талій сильно отруйний, причому характером дії схожий на РЬ і As. Вражає він нервову систему, травний тракт та нирки. Симптоми гострого отруєння виявляються відразу, а через 12-20 годин. При хронічному отруєнні, що повільно розвивається (у тому числі і через шкіру) спостерігається насамперед збудження і розлад сну. У медицині препаратами талію користуються видалення волосся (при лишаях тощо. п.). Солі талію знайшли застосування в складах, що світяться, як речовини, що збільшують тривалість світіння. Вони виявилися також добрим засобом проти мишей та щурів.
16. У ряді напруг галій розташовується між Zn та Fe, а індій та талій – між Fe та Sn. Переходам Ga і In за схемою Е+3 + Зе = Е відповідають нормальні потенціали: -0,56 і -0,33 (у кислому середовищі) або -1,2 і -1,0 (у лужному середовищі). Талій переводиться кислотами в одновалентний стан (нормальний потенціал -0,34 в). Перехід Т1+3 + 2е = Т1+ характеризується нормальним потенціалом + 1,28 у кислому середовищі або +0,02 в - у лужному.
17. Теплоти утворення оксидів Е203 галію та його аналогів зменшуються по ряду 260 (Ga), 221 (In) і 93 ккал/моль (Т1). При нагріванні на повітрі галій практично окислюється лише до GaO. Тому Ga203 зазвичай отримують зневодненням Ga (ОН) з. .Індій при нагріванні на повітрі утворює 1п203, а талій - суміш Т1203 і Т120 з тим більшим вмістом вищого окисЛу, чим нижче температура. Націло до Т1203 талій може бути окислений дією озону.
18. Розчинність оксидів Е203 у кислотах збільшується по ряду Ga - In - Tl. У тому ряду зменшується міцність зв'язку елемента з киснем: Ga203 плавиться при 1795°С без розкладання, 1п203 перетворюється на 1п304 лише від 850 °З, а дрібно роздроблена Т1203 починає відщеплювати кисень близько 90 °З. Однак для повного переведення Т1203 в Т120 необхідні набагато вищі температури. Під надмірним тиском кисню 1п203 плавиться за 1910 °З, а Т1203 - за 716 °З.
19. Теплоти гідратації оксидів за схемою Е203 + ЗН20 = 2Е(ОН)3 становлять +22 ккал (Ga), +1 (In) та -45 (Т1). Відповідно до цього легкість відщеплення гідроксидами води зростає від Ga до Т1: якщо Ga(OH)3 повністю зневоднюється лише при прожарюванні, то Т1(ОН)3 переходить у Т1203 навіть при стоянні під рідиною, з якої вона була виділена.
20. При нейтралізації кислих розчинів солей галію його гідроокис осаджується приблизно в інтервалі pH = 3-4. Свіжоосаджена Ga(OH)3 добре розчинна в міцних розчинах аміаку, але в міру її старіння розчинність дедалі більше знижується. Її изоэлектрическая точка лежить за pH = 6,8, а ПР = 2 10~37. Для 1п(ОН)3 було знайдено ПР = 110-31, а для Т1(ОН)3-110~45.
21. Для других і третіх констант дисоціації Ga(OH)3 за кислотним та основним типами були визначені наступні значення:

H3Ga03 / С2 = 5-10_І К3 = 2-10-12
Ga(OH)3 К2“2. Ю-П / Сз = 4 -10 12
Таким чином, гідроксид галію є випадком електроліту, дуже близького до ідеальної амфотерності.

1. Відмінність кислотних властивостей гідроксиду галію та його аналогів виразно проявляється при їх взаємодії з розчинами сильних лугів (NaOH, КОН). Гідроокис галію легко розчиняється з утворенням галлатів типу M, стійких і в розчині, і у твердому стані. При нагріванні вони легко втрачають воду (сіль Na - при 120, Сіль - при 137 ° С) і переходять у відповідні безводні солі типу MGa02. Для одержуваних розчинів галлатів двовалентних металів (Са, Sr) характерний інший тип - M3 ■ 2Н20, які теж майже нерозчинні. Водою вони повністю гідролізуються.
   Гідроокис талію легко пептизується сильними лугами (з утворенням негативного золя), але нерозчинна в них і талатів не дає. Сухим шляхом (сплавленням оксидів з відповідними карбонатами) похідні типу МЭ02 були отримані для всіх трьох елементів підгрупи галію. Однак у разі талію вони виявилися сумішами оксидів.
   1. Ефективні радіуси іонів Ga3+, In3* та Т13* рівні відповідно 0,62, 0,92 та 1,05 А. У водному середовищі вони безпосередньо оточені, мабуть, шістьма молекулами води. Такі гідратовані іони дещо дисоційовані за схемою Е(ОН2)а Г*Е(ОН2)5 ОН + Н, причому їх константи дисоціації оцінюються в 3 10-3°(Ga) і 2 10-4 (In).
   2. Галоїдні солі Ga3+, In3* та Т13*' загалом схожі на відповідні солі А13*. Крім фторидів, вони порівняно легкоплавкі і добре розчиняються у воді, а й у ряді органічних розчинників. Пофарбовані лише жовті Gal3

   Існування галію ("екаалюмінію") і основні його властивості були передбачені в 1870 Д. І. Менделєєвим. Елемент був відкритий спектральним аналізом у піренейській цинковій обманці та виділений у 1875 році французьким хіміком П. Е. Лекоком де Буабодраном; названо на честь Франції (лат. Gallia). Точний збіг властивостей галію з передбачуваними був першим тріумфом періодичної системи.

   Знаходження в природі, отримання:

   Складається із двох стабільних ізотопів із масовими числами 69 (60,5%) та 71 (39,5%). Середній вміст галію в земній корі відносно високий, 1,5 · 10 -3 % за масою, що дорівнює вмісту свинцю та молібдену. Галій – типовий розсіяний елемент. Єдиний мінерал галію - галліт CuGaS 2 дуже рідкісний. Геохімія галію тісно пов'язана з геохімією алюмінію, що зумовлено схожістю їх фізико-хімічних властивостей. Основна частина галію в літосфері міститься в мінералах алюмінію. Зміст галію в бокситах та нефелінах коливається від 0,002 до 0,01%. Підвищені концентрації галію спостерігаються також у сфалеритах (0,01-0,02%), у кам'яному вугіллі (разом з германієм), а також у деяких залізних рудах. Значними запасами галію мають Китай, США, Росія, Україна, Казахстан.
   Основне джерело отримання галію – алюмінієве виробництво. При переробці бокситів галій концентрується в маткових розчинах після виділення Аl(ОН) 3 . З таких розчинів галій виділяють електролізом на ртутному катоді. З лужного розчину, отриманого після обробки амальгами водою, беруть в облогу Ga(OH) 3 , яку розчиняють у лугу і виділяють галій електролізом.
   Отриманий електролізом лужного розчину рідкий галій, промитий водою та кислотами (НСl, HNO 3), містить 99,9-99,95% Ga. Чистіший метал отримують плавкою у вакуумі, зонною плавкою або витягуванням монокристалу з розплаву.

   Фізичні властивості:

   Метал сріблясто-білий, м'який, важкий. Відмінна особливість галію - великий інтервал рідкого стану (tпл 29,8°C, tкіп 2230°С) та низький тиск пари при температурах до 1100-1200°С. Щільність твердого металу 5,904 г/см 3 (20°С), нижче ніж рідкого, тому галій, що кристалізується, подібно льоду, може розірвати скляну ампулу. Питома теплоємність твердого галію 376,7 дж/(кгК).

   Хімічні властивості:

   На повітрі за нормальної температури галій стійок. Вище 260°С сухому кисні спостерігається повільне окислення (плівка оксиду захищає метал). Хлор та бром реагують з галієм на холоду, йод - при нагріванні. Розплавлений галій при температурах вище 300° З взаємодіє з усіма конструкційними металами та сплавами (крім W), утворюючи інтерметалеві сполуки.
   При нагріванні під тиском галій реагує з водою: 2Ga + 4H 2 O = 2GaOOH + 3H 2
   З мінеральними кислотами Ga повільно реагує із виділенням водню: 2Ga + 6HCl = 2GaCl 3 + 3H 2
   При цьому в сірчаній та соляній кислотах галій розчиняється повільно, у плавиковій - швидко, в азотній кислоті на холоді галій стійкий.
   У гарячих розчинах лугів галій повільно розчиняється. 2Ga + 6H 2 O + 2NaOH = 2Na + 3H 2

   Найважливіші сполуки:

   Оксид галію, Ga 2 O 3 - білий або жовтий порошок, tпл 1795°C. Отримують нагріванням металевого галію на повітрі при 260 °C або в атмосфері кисню, або прожарюванням нітрату або сульфату галію. Існує у вигляді двох модифікацій. Повільно реагує з кислотами та лугами в розчині, виявляючи амфотерні властивості:
   Гідроксид галію, Ga(OH) 3 - випадає у вигляді желеподібного осаду при обробці розчинів солей тривалентного галію гідроксидами та карбонатами лужних металів (pH 9,7). Можна отримати гідроліз солей тривалентного галію.
   Виявляє амфотерні, з деяким переважанням кислотних, властивості, при розчиненні у лугах утворює Галати(наприклад, Na). Розчиняється в концентрованому аміаку та концентрованому розчині карбонату амонію, при кип'ятінні осаджується. Нагріванням гідроксид галію можна перевести в GaOOH, потім Ga 2 O 3 *H 2 O, і, нарешті, в Ga 2 O 3 .
   Солі галію. GaCl 3 – безбарвні гігроскопічні кристали. tпл 78 °C, tкіп 215 °C Ga 2 (SO 4) 3 *18H 2 O - безбарвна, добре розчинна у воді речовина, утворює подвійні солі типу галунів. Ga(NO 3) 3 *8H 2 O - безбарвні, розчинні у воді та етанолі кристали
   Сульфід галію, Ga 2 S 3 - жовті кристали або білий аморфний порошок з tпл 1250 ° C, розкладається водою.
   Гідриди галіюотримують виходячи з галійорганічних сполук. Подібні до гідридів бору, алюмінію: Ga 2 H 6 - дигаллан, летюча рідина, tпл - 21,4 °C, tкіп 139 °C. x - полігаллан, біла тверда речовина. Гідриди нестійкі, розкладаються із виділенням водню.
   Галанат літію, Li отримують в ефірному розчині реакцією 4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl
   Безбарвні кристали, нестійкі, водою гідролізується з виділенням водню.

   Застосування:

   Галій можна використовувати для виготовлення оптичних дзеркал, що відрізняються високою відбивною здатністю.
   Галій - чудовий мастильний матеріал. На основі галію та нікелю, галію та скандію створені практично дуже важливі металеві клеї.
   Арсенід галію GaAs, а також GaP, GaSb, що мають напівпровідникові властивості - перспективні матеріали для напівпровідникової електроніки. Вони можуть застосовуватися у високотемпературних випрямлячах та транзисторах, сонячних батареях, а також у приймачах інфрачервоного випромінювання.
   Оксид галію входить до складу важливих лазерних матеріалів групи гранатів - ДСГГ, ІАГ, ІСГГ та ін.
   Галій доріг, у 2005 році на світовому ринку тонна галію коштувала 1,2 млн доларів США, і у зв'язку з високою ціною і водночас з великою потребою в цьому металі дуже важливо налагодити його повне вилучення при алюмінієвому виробництві та переробці кам'яного вугілля на рідке паливо.
   

   Іванов Олексій
   ХФ ТюмГУ, 561 група.

   Галій– це хімічний елемент з атомним номером 31. Належить до групи легких металів та позначається символом “Ga”. Галій у чистому вигляді не зустрічається в природі, проте його сполуки в мізерно малих кількостях містяться в бокситах та цинкових рудах. Галій – м'який пластичний метал сріблястого кольору. При низьких температурах знаходиться у твердому стані, але плавиться вже при температурі, що не набагато перевищує кімнатну (29,8 ° C). На відео нижче можна побачити, як ложка з галію плавиться у чашці з гарячим чаєм.

   

   1. З моменту відкриття елемента в 1875 і до настання ери напівпровідників, галій в основному використовувався для створення легкоплавких сплавів.

   

   2. В даний час весь галій використовується в мікроелектроніці.

   

   3. Арсенід галію, основне використовуване з'єднання елемента, застосовується в мікрохвильових схемах та інфрачервоних додатках.

   

   4. Нітрид галію використовується менше, при створенні напівпровідникових лазерів та світлодіодів синього та ультрафіолетового діапазону.

   

   5. У галію немає відомої науки біологічної ролі. Але, оскільки сполуки галію та солі заліза подібно поводяться в біологічних системах, іони галію часто замінюють іони заліза у медичному застосуванні.

   

   6. В даний час розроблено фармацевтичні та радіофармацевтичні препарати, які містять галій.

   

   
   .