Kako se proizvodi galijum? Galijum je tečni metal

Prosječan sadržaj galija u zemljinoj kori je 19 g/t. Galijum je tipičan element u tragovima dvostruke geohemijske prirode. Zbog sličnosti njegovih kristalno-hemijskih svojstava sa glavnim kamenotvornim elementima (Al, Fe, itd.) i široke mogućnosti izomorfizma sa njima, galijum ne stvara velike akumulacije, uprkos značajnoj vrednosti klarka. Razlikuju se sledeći minerali sa visokim sadržajem galija: sfalerit (0 - 0,1%), magnetit (0 - 0,003%), kasiterit (0 - 0,005%), granat (0 - 0,003%), beril (0 - 0,003%) , turmalin (0 - 0,01%), spodumen (0,001 - 0,07%), flogopit (0,001 - 0,005%), biotit (0 - 0,1%), muskovit (0 - 0,01%), sericit (0 - 0,005%), lepidolit (0,001 - 0,03%), hlorit (0 - 0,001%), feldspat (0 - 0,01%), nefelin (0 - 0,1%), hekmanit (0,01 - 0,07%), natrolit (0 - 0,1%). Koncentracija galija u morskoj vodi je 3·10−5 mg/l.

Mjesto rođenja

Nalazišta galija su poznata u jugozapadnoj Africi i zemljama ZND

Dobijanje galija

Za galijum je poznat rijedak mineral galit CuGaS2 (mješoviti bakar i galijev sulfid). Tragovi se stalno nalaze kod sfalerita, halkopirita i germanita. Mnogo veće količine (do 1,5%) pronađene su u pepelu nekih ugljeva. Međutim, glavni izvor galijuma su rastvori za proizvodnju glinice tokom prerade boksita (obično sadrže manje nečistoće (do 0,1%)) i nefelina. Galijum se takođe može dobiti preradom polimetalnih ruda i uglja. Ekstrahira se elektrolizom alkalnih tekućina, koje su međuproizvod prerade prirodnog boksita u tehničku glinicu. Koncentracija galija u rastvoru alkalnog aluminata nakon razgradnje u Bayerovom procesu: 100-150 mg/l, metodom sinterovanja: 50-65 mg/l. Ovim metodama se galijum odvaja od većine aluminijuma karbonizacijom, koncentrišući se u poslednjoj frakciji sedimenta. Zatim se obogaćeni sediment tretira vapnom, galijum prelazi u rastvor, odakle se hrapavi metal oslobađa elektrolizom. Kontaminirani galijum se ispere vodom, zatim filtrira kroz porozne ploče i zagrijava u vakuumu kako bi se uklonile isparljive nečistoće. Za dobijanje galija visoke čistoće koriste se hemijske (reakcije između soli), elektrohemijske (elektroliza rastvora) i fizičke (razgradnja) metode. U veoma čistom obliku (99,999%), dobijen je elektrolitičkim rafiniranjem, kao i redukcijom pažljivo prečišćenog GaCl3 vodonikom.

Fizička svojstva

Kristalni galijum ima nekoliko polimorfnih modifikacija, ali samo jedna (I) je termodinamički stabilna, koja ima ortorombičnu (pseudo-tetragonalnu) rešetku sa parametrima a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Druge modifikacije galija (β, γ, δ, ε) kristaliziraju iz superohlađenog dispergovanog metala i nestabilne su. Pri povišenom pritisku uočene su još dvije polimorfne strukture galija II i III koje imaju kubičnu i tetragonalnu rešetku.

Gustina galijuma u čvrstom stanju na temperaturi od 20 °C je 5,904 g/cm³, tečni galijum (tačka topljenja = 29,8 °C) ima gustinu od 6,095 g/cm³, odnosno pri stvrdnjavanju zapremina galijuma povećava. Galijum ključa na 2230 °C. Jedna od karakteristika galija je širok temperaturni opseg postojanja tečnog stanja (od 30 do 2230 °C), dok ima nizak pritisak pare na temperaturama do 1100-1200 °C. Specifični toplotni kapacitet čvrstog galijuma u temperaturnom opsegu T=0-24 °C je 376,7 J/kg K (0,09 cal/g stepeni), u tečnom stanju na T=29-100 °C - 410 J/kg K (0,098 cal/g deg).

Električna otpornost u čvrstom i tekućem stanju jednaka je, respektivno, 53,4·10−6 ohm·cm (pri T=0 °C) i 27,2·10−6 ohm·cm (pri T=30 °C). Viskoznost tečnog galijuma na različitim temperaturama je 1,612 poisa pri T=98 °C i 0,578 poisa pri T=1100 °C. Površinski napon izmjeren na 30 °C u atmosferi vodonika iznosi 0,735 n/m. Refleksije za talasne dužine 4360 Å i 5890 Å su 75,6% i 71,3%, respektivno.

Prirodni galijum se sastoji od dva izotopa 69Ga (61,2%) i 71Ga (38,8%). Poprečni presek hvatanja toplotnih neutrona za njih je 2,1·10−28 m² i 5,1·10−28 m², respektivno.

Primjena galija

Galijev arsenid GaAs je obećavajući materijal za poluvodičku elektroniku.
Galijev nitrid se koristi u stvaranju poluvodičkih lasera i LED dioda u plavom i ultraljubičastom opsegu. Galijev nitrid ima izvrsna hemijska i mehanička svojstva tipična za sva nitridna jedinjenja.
Izotop galija-71 je najvažniji materijal za detekciju neutrina i u tom smislu tehnologija se suočava sa vrlo hitnim zadatkom izolacije ovog izotopa iz prirodne mješavine kako bi se povećala osjetljivost neutrina detektora. Budući da je sadržaj 71Ga u prirodnoj mješavini izotopa oko 39,9%, izolacija čistog izotopa i njegova upotreba kao detektor neutrina može povećati osjetljivost detekcije za 2,5 puta.

Galij je skup, 2005. godine na svjetskom tržištu tona galijuma koštala je 1,2 miliona američkih dolara, a zbog visoke cijene i istovremeno velike potrebe za ovim metalom, veoma je važno uspostaviti njegovu potpunu ekstrakciju u proizvodnja aluminijuma i prerada uglja u tečno gorivo.

Galijum ima niz legura koje su tečne na sobnoj temperaturi, a jedna od njegovih legura ima tačku topljenja od 3 °C (In-Ga-Sn eutektika), ali s druge strane galijum (legure u manjoj meri) je veoma agresivan na većinu konstrukcijskih materijala (pucanje i erozija legura na visokim temperaturama). Na primjer, u odnosu na aluminij i njegove legure, galij je moćan reduktor čvrstoće (vidi smanjenje snage adsorpcije, Rehbinderov efekat). Ovo svojstvo galija najjasnije su demonstrirali i detaljno proučavali P. A. Rebinder i E. D. Shchukin tokom kontakta aluminijuma sa galijumom ili njegovim eutektičkim legurama (krtost tečnog metala). Osim toga, vlaženje aluminija filmom tekućeg galijuma uzrokuje njegovu brzu oksidaciju, slično onome što se događa s aluminijem amalgamiranim sa živom. Galijum otapa oko 1% aluminijuma na tački topljenja, koja dospeva do spoljne površine filma, gde se momentalno oksidira vazduhom. Oksidni film na površini tečnosti je nestabilan i ne štiti od dalje oksidacije. Kao rezultat toga, tečna legura galijuma se ne koristi kao termalni interfejs između komponente koja stvara toplotu (na primer, centralnog računarskog procesora) i aluminijumskog radijatora.

Kao rashladno sredstvo, galijum je neefikasan i često jednostavno neprihvatljiv.
Galijum je odlično mazivo. Na bazi galija i nikla, galijuma i skandijuma stvorena su ljepila za metal koja su vrlo važna u praktičnom smislu.
Metalni galijum se takođe koristi za punjenje kvarcnih termometara (umesto žive) za merenje visokih temperatura. To je zbog činjenice da galijum ima znatno višu tačku ključanja u odnosu na živu.
Galijev oksid je dio niza strateški važnih laserskih materijala grupe granata - GSGG, YAG, ISGG itd.

Biološka uloga i karakteristike cirkulacije galija

Ne igra biološku ulogu.

Kontakt kože s galijumom dovodi do činjenice da na njoj ostaju ultra-male dispergirane čestice metala. Spolja izgleda kao siva mrlja.
Klinička slika akutnog trovanja: kratkotrajno uzbuđenje, zatim letargija, poremećena koordinacija pokreta, adinamija, arefleksija, usporeno disanje, poremećaj njegovog ritma. U tom kontekstu, uočava se paraliza donjih ekstremiteta, praćena komom i smrću. Inhalacijska izloženost aerosolu koji sadrži galijum u koncentraciji od 50 mg/m³ uzrokuje oštećenje bubrega kod ljudi, kao i intravenska primjena 10-25 mg/kg soli galija. Primjećuje se proteinurija, azotemija i poremećeni klirens uree.
Zbog niske tačke topljenja, ingote galija preporučuje se transportovati u polietilenskim vrećama, koje su slabo navlažene tečnim galijumom.

Što se tiče elementa s atomskim brojem 31, većina čitatelja samo pamti da je to jedan od tri elementa koje je predvidio i najdetaljnije opisao D.I. Mendeljejeva, a da je galijum veoma topiv metal: toplota dlana je dovoljna da se pretvori u tečnost.

Međutim, galijum nije najtopljiviji metal (čak i ako ne računate živu). Njegova tačka topljenja je 29,75°C, a cezijum se topi na 28,5°C; samo cezijum, kao i svaki alkalni metal, ne može se uzeti u ruke, tako da je prirodno lakše rastopiti galijum na dlanu nego cezijum.

Svoju priču o elementu broj 31 namjerno smo započeli spominjanjem nečega što je gotovo svima poznato. Jer ovo „poznato“ zahteva objašnjenje. Svi znaju da je galijum predvidio Mendeljejev, a otkrio Lecoq de Boisbaudran, ali ne znaju svi kako se to otkriće dogodilo. Gotovo svi znaju da je galijum topljiv, ali gotovo niko ne može odgovoriti na pitanje zašto je topljiv.

Kako je otkriven galijum?

Francuski hemičar Paul Emile Lecoq de Boisbaudran ušao je u istoriju kao otkrivač tri nova elementa: galijuma (1875), samarijuma (1879) i disprozijuma (1886). Prvo od ovih otkrića donelo mu je slavu.

U to vrijeme bio je malo poznat izvan Francuske. Imao je 38 godina i prvenstveno se bavio spektroskopskim istraživanjima. Lecoq de Boisbaudran je bio dobar spektroskopista, i to je na kraju dovelo do uspjeha: otkrio je sva tri svoja elementa spektralnom analizom.

Godine 1875. Lecoq de Boisbaudran je ispitao spektar cinkove mješavine donesene iz Pierrefittea (Pireneji). U ovom spektru je otkrivena nova ljubičasta linija (talasna dužina 4170 Ǻ). Nova linija je ukazivala na prisustvo nepoznatog elementa u mineralu i, sasvim prirodno, Lecoq de Boisbaudran je uložio sve napore da izoluje ovaj element. Pokazalo se da je to teško izvodljivo: sadržaj novog elementa u rudi bio je manji od 0,1%, a na mnogo načina bio je sličan cinku*. Nakon dugih eksperimenata, naučnik je uspio dobiti novi element, ali u vrlo maloj količini. Toliko mali (manje od 0,1 g) da Lecoq de Boisbaudrap nije mogao u potpunosti proučiti njegova fizička i kemijska svojstva.

Kako se galijum dobija iz mešavine cinka opisan je u nastavku.

Otkriće galija - tako je novi element nazvan u čast Francuske (Gallia je njegovo latinsko ime) - pojavilo se u izvještajima Pariške akademije nauka.

Ovu poruku je pročitao D.I. Mendeljejev i prepoznao u galijumu eka-aluminijum, koji je predvideo pet godina ranije. Mendeljejev je odmah pisao Parizu. “Metoda otkrivanja i izolacije, kao i nekoliko opisanih svojstava, navode nas na uvjerenje da novi metal nije ništa drugo do eka-aluminij”, stoji u njegovom pismu. Zatim je ponovio svojstva predviđena za taj element. Štaviše, a da nikada nije držao zrnca galija u rukama, a da ga nije video lično, ruski hemičar je tvrdio da je pronalazač elementa pogrešio, da gustina novog metala ne može biti jednaka 4,7, kako je napisao Lecoq de Boisbaudran, - mora biti veći, otprilike 5,9...6,0 g/cm 3!

Koliko god čudno izgledalo, prvi od njegovih afirmativnih, „jačajućih” je tek iz ovog pisma saznao za postojanje periodičnog zakona. Još jednom je izolovao i pažljivo pročistio zrnca galija kako bi provjerio rezultate prvih eksperimenata. Neki istoričari nauke smatraju da je to učinjeno s ciljem da se osramoti samouvjereni ruski "prediktor". Ali iskustvo je pokazalo suprotno: pronalazač je pogriješio. Kasnije je napisao: “Mislim da nema potrebe isticati izuzetnu važnost koju gustoća novog elementa ima u odnosu na potvrdu Mendeljejevljevih teorijskih stavova.”

Ostala svojstva elementa br. 31 koje je predvideo Mendeljejev skoro su se tačno poklapala sa eksperimentalnim podacima. „Predviđanja Mendeljejeva su se ostvarila uz mala odstupanja: eka-aluminijum se pretvorio u galijum.” Ovako Engels karakteriše ovaj događaj u “Dijalektici prirode”.

Nepotrebno je reći da je otkriće prvog od elemenata koje je predvidio Mendeljejev značajno ojačalo poziciju periodičnog zakona.

Zašto je galijum topljiv?

Predviđajući svojstva galija, Mendeljejev je vjerovao da bi ovaj metal trebao biti topljiv, jer njegovi analozi u grupi - aluminijum i indijum - takođe nisu vatrostalni.

Ali tačka topljenja galija je neobično niska, pet puta niža od one indijuma. To se objašnjava neobičnom strukturom kristala galija. Njegovu kristalnu rešetku ne formiraju pojedinačni atomi (kao u "normalnim" metalima), već dvoatomski molekuli. Molekuli Ga 2 su vrlo stabilni, očuvani su čak i kada se galijum pređe u tečno stanje. Ali ovi molekuli su međusobno povezani samo slabim van der Waalsovim silama, a za uništavanje njihove veze potrebno je vrlo malo energije.

Neka druga svojstva elementa br. 31 povezana su sa dvoatomnošću molekula. U tekućem stanju galijum je gušći i teži nego u čvrstom stanju. Električna provodljivost tekućeg galijuma je također veća od one čvrstog galijuma.

Kako izgleda galijum?

Spolja više liči na lim: srebrno-bijeli mekani metal; ne oksidira i ne tamni na zraku.

I po većini hemijskih svojstava, galijum je blizak aluminijumu. Kao i aluminijum, atom galija ima tri elektrona u svojoj spoljnoj orbiti. Kao i aluminijum, galijum lako, čak i na hladnoći, reaguje sa halogenima (osim joda). Oba metala se lako otapaju u sumpornoj i hlorovodoničnoj kiselini, a oba reaguju sa alkalijama i daju amfoterne hidrokside. Konstante disocijacije reakcija

Ga(OH) 3 → Ga 3+ + 3OH –

H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3– 3

– količine iste narudžbe.

Međutim, postoje razlike u hemijskim svojstvima galija i aluminijuma.

Galijum se primjetno oksidira suhim kisikom samo na temperaturama iznad 260°C, a aluminij, ako je lišen zaštitnog oksidnog filma, kisikom oksidira vrlo brzo.

Sa vodonikom, galijum formira hidride slične borovim hidridima. Aluminij može samo otopiti vodonik, ali ne i reagirati s njim.

Galijum je takođe sličan grafitu, kvarcu i vodi.

Na grafitu - jer ostavlja sivi trag na papiru.

Za kvarc – električna i termička anizotropija.

Veličina električnog otpora kristala galija ovisi o tome po kojoj osi struja teče. Maksimalni prema minimalnom omjeru je 7, više od bilo kojeg drugog metala. Isto vrijedi i za koeficijent toplinske ekspanzije.

Njegove vrijednosti u pravcu tri kristalografske ose (kristali galija su rombični) su u omjeru 31:16:11.

A galijum je sličan vodi po tome što se, kada se stvrdne, širi. Primjetan je porast obima – 3,2%.

Sama kombinacija ovih kontradiktornih sličnosti govori o jedinstvenoj individualnosti elementa br. 31.

Osim toga, ima svojstva koja se ne nalaze ni u jednom drugom elementu. Jednom otopljen, može ostati u superohlađenom stanju mnogo mjeseci na temperaturi ispod tačke topljenja. Ovo je jedini metal koji ostaje tečan u ogromnom temperaturnom rasponu od 30 do 2230°C, a isparljivost njegovih para je minimalna. Čak i u dubokom vakuumu, primetno isparava tek na 1000°C. Para galijuma, za razliku od čvrstih i tečnih metala, je jednoatomna. Prijelaz Ga 2 → 2Ga zahtijeva velike količine energije; Ovo objašnjava teškoću isparavanja galija.

Veliki temperaturni opseg tečnog stanja je osnova jedne od glavnih tehničkih primena elementa br. 31.

Za šta je dobar galijum?

Galijski termometri u principu mogu mjeriti temperature od 30 do 2230°C. Galijski termometri su sada dostupni za temperature do 1200°C.

Element br. 31 se koristi za proizvodnju niskotopljivih legura koje se koriste u signalizacijskim uređajima. Legura galijum-indijum se topi već na 16°C. Ovo je najtopljivija od svih poznatih legura.

Kao element grupe III koji povećava provodljivost „rupa“ u poluprovodniku, galijum (čistoće od najmanje 99,999%) se koristi kao dodatak germanijumu i silicijumu.

Intermetalna jedinjenja galija sa elementima V grupe - antimonom i arsenom - i sama imaju poluvodička svojstva.

Dodatak galija staklenoj masi omogućava dobijanje stakla sa visokim indeksom prelamanja svetlosnih zraka, a stakla na bazi Ga 2 O 3 dobro propuštaju infracrvene zrake.

Tečni galijum reflektuje 88% svetlosti koja pada na njega, čvrsti galijum reflektuje nešto manje. Zbog toga izrađuju galijumska ogledala koja su vrlo jednostavna za proizvodnju - galijumski premaz se može nanositi čak i četkom.

Ponekad se koristi sposobnost galija da dobro vlaži čvrste površine, zamjenjujući živu u difuzionim vakuum pumpama. Takve pumpe bolje "drže" vakuum od živinih pumpi.

Učinjeni su pokušaji korištenja galija u nuklearnim reaktorima, ali se rezultati tih pokušaja teško mogu smatrati uspješnim. Ne samo da galijum prilično aktivno hvata neutrone (poprečni presek hvatanja 2,71 barns), već i reaguje na povišenim temperaturama sa većinom metala.

Galijum nije postao atomski materijal. Istina, njegov umjetni radioaktivni izotop 72 Ga (sa poluživotom od 14,2 sata) koristi se za dijagnosticiranje raka kostiju. Tumor adsorbuje galijum-72 hlorid i nitrat, a detekcijom zračenja karakterističnog za ovaj izotop, lekari gotovo tačno određuju veličinu stranih formacija.

Kao što vidite, praktične mogućnosti elementa br. 31 su prilično široke. Još ih nije bilo moguće u potpunosti iskoristiti zbog poteškoća u dobivanju galija - prilično rijetkog elementa (1,5 10 -3% težine zemljine kore) i vrlo rasutog. Poznato je nekoliko prirodnih minerala galija. Njegov prvi i najpoznatiji mineral, galit CuGaS 2, otkriven je tek 1956. godine. Kasnije su pronađena još dva minerala, već vrlo rijetka.

Tipično, galijum se nalazi u rudama cinka, aluminijuma, željeza, kao iu uglju - kao manja nečistoća. I ono što je karakteristično: što je ova nečistoća veća, to je teže izdvojiti, jer ima više galija u rudama onih metala (aluminijum, cink) koji su mu slični po svojstvima. Najveći dio zemaljskog galija sadržan je u mineralima aluminija.

Galij

Galij je hemijski element sa atomskim brojem 31. Spada u grupu lakih metala i označen je simbolom “Ga”. Galij se u prirodi ne pojavljuje u svom čistom obliku, ali se njegovi spojevi nalaze u zanemarljivim količinama u rudama boksita i cinka. Galijum je mekan, duktilan metal srebrne boje. Na niskim temperaturama je u čvrstom stanju, ali se topi na temperaturi koja nije mnogo viša od sobne (29,8°C). U videu ispod možete vidjeti kako se kašika galijuma topi u šoljici toplog čaja.

1. Od otkrića elementa 1875. do pojave poluvodičke ere, galijum se prvenstveno koristio za stvaranje legura niskog topljenja.

2. Trenutno se sav galijum koristi u mikroelektronici.

3. Galijum arsenid, glavni element koji se koristi, koristi se u mikrotalasnim kolima i infracrvenim aplikacijama.

4. Galijum nitrid se manje koristi u stvaranju poluprovodničkih lasera i LED dioda u plavom i ultraljubičastom opsegu.

5. Galij nema nikakvu biološku ulogu poznatu nauci. Ali, pošto se jedinjenja galija i soli gvožđa ponašaju slično u biološkim sistemima, joni galija često zamenjuju ione gvožđa u medicinskim primenama.

6. Trenutno su razvijeni farmaceutski i radiofarmaceutski proizvodi koji sadrže galijum.

Možda najpoznatije svojstvo galija je njegova tačka topljenja, koja iznosi 29,76 °C. To je drugi najtopljiviji metal u periodnom sistemu (poslije žive). Taljivost i niska toksičnost metalnog galija omogućili su snimanje ove fotografije. Inače, galijum je jedan od rijetkih metala koji se šire kada se talina stvrdne (drugi su Bi, Ge).

Galodent, galijum-kalaj eutektik
Metalni galijum je malo toksičan, svojevremeno je čak korišćen za izradu plombi (umjesto amalgamskih). Ova primjena je zasnovana na činjenici da kada se bakreni prah pomiješa sa rastopljenim galijumom, dobije se pasta koja se nakon nekoliko sati stvrdne (zbog stvaranja intermetalnog jedinjenja) i zatim može izdržati zagrijavanje do 600 stepeni bez topljenja. Galijum je veoma krhak (može se razbiti kao staklo).

Veliki kristali galija
Još jedna zanimljiva karakteristika galija je sposobnost njegovog topljenja da se super ohladi. Otopljeni galijum se može ohladiti na oko 10-30 stepeni ispod tačke topljenja i on će ostati tečan, ali ako bacite komad čvrstog galijuma ili suvi led u takav topljenje, iz njega će odmah početi da rastu veliki kristali. Fotografija prikazuje ingot galijuma koji se učvršćuje. Na fotografiji se jasno vidi da je kristalizacija počela na tri mjesta, a istovremeno su počela rasti tri velika monokristala, koji su se potom spojili i formirali ingot (to se dogodilo otprilike dva sata nakon snimanja).

Galijeva kašika
Domaća galijumska kašika. Video kako se ova kašika topi:

Visokotemperaturni galijev termometar Galijev kvarcni termometar Galij u termometru
Evo još jedne upotrebe za galij.
Galijum je u tečnom stanju u veoma širokom temperaturnom opsegu i, u teoriji, galijumski termometri mogu da mere temperature do 2000 stepeni. Upotreba galija kao termometričke tečnosti prvi put je predložena dosta davno. Galijski termometri već mjere temperature do 1200 stepeni, ali prosječna osoba nije često u mogućnosti vidjeti ove termometre lično u laboratoriji.
Takvi termometri se ne koriste široko iz nekoliko razloga. Prvo, na visokim temperaturama, galijum je vrlo agresivna tvar. Na temperaturama iznad 500 °C korodira gotovo sve metale osim volframa, kao i mnoge druge materijale. Kvarc je otporan na rastopljeni galijum do 1100 °C, ali problem može nastati zbog činjenice da je kvarc (i većina drugih stakla) jako navlažen ovim metalom. Odnosno, galijum će se jednostavno zalijepiti za zidove termometra iznutra i bit će nemoguće saznati temperaturu. Drugi problem može nastati kada se termometar ohladi ispod 28 stepeni. Kada se galijum stvrdne, ponaša se kao voda - širi se i može jednostavno puknuti termometar iznutra. Pa, posljednji razlog zašto se visokotemperaturni galijev termometar sada vrlo rijetko može naći je razvoj tehnologije i elektronike. Nije tajna da je digitalni termometar mnogo praktičniji za korištenje od termometra za tekućinu. Savremeni regulatori temperature, zajedno sa, na primjer, termoelementima platina-platina-rodij, omogućavaju vam mjerenje temperatura u rasponu od -200 do +1600°C sa preciznošću nedostižnom za tečne termometre. Osim toga, termoelement se može nalaziti na znatnoj udaljenosti od kontrolera.

Galijum stvara eutektičke legure niske topljivosti sa mnogim metalima, od kojih se neki tope na temperaturama ispod sobne temperature.
Legura galijum-indijum se topi na temperaturi od 15,7°C, odnosno na sobnoj temperaturi je tečnost. Za pripremu takve legure nije potrebno čak ni zagrijavati mješavinu metala dok se ne rastopi, dovoljno je samo čvrsto stisnuti komade galija i indija. Video pokazuje da sa tačke kontakta dva metala (veliki cilindar je galijum, mali je indijum), eutektička legura počinje da kaplje.

Zanimljiv eksperiment se može izvesti ne samo sa topljenjem, već i sa skrućivanjem galija. Prvo, galijum je jedna od rijetkih supstanci koje se šire kada se stvrdne (baš kao voda), a drugo, boja rastopljenog metala je prilično različita od boje krute tvari.
Sipajte malu količinu tečnog galijuma u staklenu bočicu i na vrh stavite mali komad čvrstog galijuma (sjeme za kristalizaciju, jer galijum može da se prehlađenje). Video jasno pokazuje kako metalni kristali počinju rasti (imaju plavičastu nijansu, za razliku od srebrno-bijele taline). Nakon nekog vremena, ekspandirajući galijum puca u mehur.
Srednji dio videa (rast kristala galijuma) je ubrzan deset puta tako da video nije bio jako dug.

Baš kao i živa, "srce koje kuca" može se napraviti od rastopljenog galijuma, iako zbog činjenice da je galijum više elektropozitivan metal od željeza, radi na suprotan način. Kada vrh nokta dodirne kap rastopljenog galija, ona se „širi“ zbog smanjenja površinske napetosti. A čim se kontakt sa noktom prekine, površinska napetost se povećava i kap se ponovo skuplja dok ne dodirne nokat.

Zainteresovani mogu preuzeti

DEFINICIJA

Galij- trideset prvi element periodnog sistema. Oznaka - Ga od latinskog "galijum". Smješten u četvrtom periodu, IIIA grupa. Odnosi se na metale. Nuklearni naboj je 31.

Galijum je rijedak element i ne pojavljuje se u prirodi u značajnijim koncentracijama. Dobija se uglavnom iz koncentrata cinka nakon topljenja cinka iz njih.

U slobodnom stanju, galijum je srebrnobeli (slika 1) meki metal sa niskom tačkom topljenja. Prilično je stabilan na zraku, ne razlaže vodu, ali se lako rastvara u kiselinama i lužinama.

Rice. 1. Galij. Izgled.

Atomska i molekulska masa galija

Relativna molekulska masa supstance (M r) je broj koji pokazuje koliko je puta masa date molekule veća od 1/12 mase atoma ugljika, a relativna atomska masa elementa (A r) je koliko je puta prosječna masa atoma nekog kemijskog elementa veća od 1/12 mase atoma ugljika.

Budući da galijum postoji u slobodnom stanju u obliku monoatomskih Ga molekula, vrijednosti njegove atomske i molekularne mase se poklapaju. One su jednake 69.723.

Izotopi galija

Poznato je da se u prirodi galijum može naći u obliku dva stabilna izotopa 69 Ga (60,11%) i 71 Ga (39,89%). Njihovi maseni brojevi su 69, odnosno 71. Jezgro atoma izotopa galija 69 Ga sadrži trideset jedan proton i trideset osam neutrona, a izotop 71 Ga sadrži isti broj protona i četrdeset neutrona.

Postoje umjetni nestabilni radioaktivni izotopi galija s masenim brojevima od 56 do 86, kao i tri izomerna stanja jezgara, među kojima je najdugovječniji izotop 67 Ga sa poluživotom od 3,26 dana.

Galijevi joni

Na vanjskom energetskom nivou atoma galija postoje tri elektrona, koji su valentni:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1 .

Kao rezultat hemijske interakcije, galijum odustaje od svojih valentnih elektrona, tj. je njihov donor, i pretvara se u pozitivno nabijeni ion:

Ga 0 -2e → Ga 2+ ;

Ga 0 -3e → Ga 3+ .

Molekul i atom galija

U slobodnom stanju, galijum postoji u obliku monoatomskih Ga molekula. Evo nekih svojstava koja karakteriziraju atom i molekulu galija:

Legure galijuma

Dodavanjem galija u aluminijum dobijaju se legure koje se lako mogu toplo obrađivati; Legure galijum-zlata koriste se u stomatološkoj protetici i nakitu.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2