Como o gálio é produzido? O gálio é um metal líquido

O conteúdo médio de gálio na crosta terrestre é de 19 g/t. O gálio é um oligoelemento típico com dupla natureza geoquímica. Devido à semelhança de suas propriedades químicas cristalinas com os principais elementos formadores de rocha (Al, Fe, etc.) e à ampla possibilidade de isomorfismo com eles, o gálio não forma grandes acumulações, apesar do significativo valor de Clarke. Distinguem-se os seguintes minerais com alto teor de gálio: esfalerita (0 - 0,1%), magnetita (0 - 0,003%), cassiterita (0 - 0,005%), granada (0 - 0,003%), berilo (0 - 0,003%) , turmalina (0 - 0,01%), espodumênio (0,001 - 0,07%), flogopita (0,001 - 0,005%), biotita (0 - 0,1%), muscovita (0 - 0,01%), sericita (0 - 0,005%), lepidolita (0,001 - 0,03%), clorita (0 - 0,001%), feldspatos (0 - 0,01%), nefelina (0 - 0,1%), hecmanita (0,01 - 0,07%), natrolita (0 - 0,1%). A concentração de gálio na água do mar é de 3,10–5 mg/l.

Local de nascimento

Os depósitos de gálio são conhecidos no sudoeste da África e nos países da CEI

Obtenção de gálio

Para o gálio, é conhecido o mineral raro galita CuGaS2 (mistura de cobre e sulfeto de gálio). Vestígios dela são constantemente encontrados em esfalerita, calcopirita e germanita. Quantidades muito maiores (até 1,5%) foram encontradas nas cinzas de alguns carvões. No entanto, a principal fonte de gálio são as soluções de produção de alumina durante o processamento de bauxita (geralmente contendo pequenas impurezas (até 0,1%)) e nefelina. O gálio também pode ser obtido pelo processamento de minérios polimetálicos e carvão. É extraído por eletrólise de líquidos alcalinos, que são um produto intermediário do processamento da bauxita natural em alumina técnica. A concentração de gálio na solução alcalina de aluminato após decomposição no processo Bayer: 100-150 mg/l, pelo método de sinterização: 50-65 mg/l. Por estes métodos, o gálio é separado da maior parte do alumínio por carbonização, concentrando-se na última fração do sedimento. Em seguida, o sedimento enriquecido é tratado com cal, o gálio entra em solução, de onde o metal bruto é liberado por eletrólise. O gálio contaminado é lavado com água, depois filtrado através de placas porosas e aquecido no vácuo para remover impurezas voláteis. Para obter gálio de alta pureza, são utilizados métodos químicos (reações entre sais), eletroquímicos (eletrólise de soluções) e físicos (decomposição). Na forma muito pura (99,999%), foi obtido por refino eletrolítico, bem como pela redução do GaCl3 cuidadosamente purificado com hidrogênio.

Propriedades físicas

O gálio cristalino possui diversas modificações polimórficas, mas apenas uma (I) é termodinamicamente estável, possuindo uma rede ortorrômbica (pseudo-tetragonal) com parâmetros a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Outras modificações do gálio (β, γ, δ, ε) cristalizam a partir de metal disperso super-resfriado e são instáveis. Em pressão elevada, foram observadas mais duas estruturas polimórficas de gálio II e III, possuindo, respectivamente, redes cúbicas e tetragonais.

A densidade do gálio no estado sólido à temperatura de 20 °C é de 5,904 g/cm³, o gálio líquido (ponto de fusão = 29,8 °C) tem densidade de 6,095 g/cm³, ou seja, ao solidificar, o volume do gálio aumenta. O gálio ferve a 2230 °C. Uma das características do gálio é a ampla faixa de temperatura de existência do estado líquido (de 30 a 2.230 °C), embora apresente baixa pressão de vapor em temperaturas de até 1.100-1.200 °C. A capacidade térmica específica do gálio sólido na faixa de temperatura T=0-24 °C é 376,7 J/kg K (0,09 cal/g graus), no estado líquido em T=29-100 °C - 410 J/ kg K (0,098 cal/g graus).

A resistividade elétrica nos estados sólido e líquido é igual a, respectivamente, 53,4·10−6 ohm·cm (a T=0 °C) e 27,2·10−6 ohm·cm (a T=30 °C). A viscosidade do gálio líquido em diferentes temperaturas é 1,612 poise a T = 98 °C e 0,578 poise a T = 1100 °C. A tensão superficial medida a 30 °C em atmosfera de hidrogênio é 0,735 n/m. As refletâncias para comprimentos de onda de 4360 Å e 5890 Å são 75,6% e 71,3%, respectivamente.

O gálio natural consiste em dois isótopos 69Ga (61,2%) e 71Ga (38,8%). A seção transversal de captura de nêutrons térmicos para eles é 2,1·10−28 m² e 5,1·10−28 m², respectivamente.

Aplicações de gálio

O arsenieto de gálio GaAs é um material promissor para eletrônica de semicondutores.
O nitreto de gálio é usado na criação de lasers semicondutores e LEDs na faixa azul e ultravioleta. O nitreto de gálio possui excelentes propriedades químicas e mecânicas típicas de todos os compostos de nitreto.
O isótopo gálio-71 é o material mais importante para a detecção de neutrinos e, nesse sentido, a tecnologia enfrenta uma tarefa muito urgente de isolar esse isótopo de uma mistura natural, a fim de aumentar a sensibilidade dos detectores de neutrinos. Como o teor de 71Ga em uma mistura natural de isótopos é de cerca de 39,9%, o isolamento de um isótopo puro e seu uso como detector de neutrinos pode aumentar a sensibilidade de detecção em 2,5 vezes.

O gálio é caro; em 2005, no mercado mundial, uma tonelada de gálio custava 1,2 milhão de dólares, e devido ao alto preço e ao mesmo tempo à grande necessidade desse metal, é muito importante estabelecer sua extração completa em. produção de alumínio e processamento de carvão em combustível líquido.

O gálio possui várias ligas que são líquidas à temperatura ambiente, e uma de suas ligas tem ponto de fusão de 3 °C (eutético In-Ga-Sn), mas por outro lado o gálio (ligas em menor grau) é muito agressivo para a maioria dos materiais estruturais (fissuração e erosão de ligas em altas temperaturas). Por exemplo, em relação ao alumínio e suas ligas, o gálio é um poderoso redutor de resistência (ver diminuição da resistência por adsorção, efeito Rehbinder). Esta propriedade do gálio foi mais claramente demonstrada e estudada em detalhes por P. A. Rebinder e E. D. Shchukin durante o contato do alumínio com o gálio ou suas ligas eutéticas (fragilização do metal líquido). Além disso, molhar o alumínio com uma película de gálio líquido provoca sua rápida oxidação, semelhante ao que acontece com o alumínio amalgamado com mercúrio. O gálio dissolve cerca de 1% do alumínio no seu ponto de fusão, que atinge a superfície externa do filme, onde é instantaneamente oxidado pelo ar. A película de óxido sobre uma superfície líquida é instável e não protege contra oxidação adicional. Como resultado, a liga líquida de gálio não é usada como interface térmica entre um componente gerador de calor (por exemplo, um processador central de computador) e um radiador de alumínio.

Como refrigerante, o gálio é ineficaz e muitas vezes simplesmente inaceitável.
O gálio é um excelente lubrificante. Adesivos metálicos muito importantes em termos práticos foram criados à base de gálio e níquel, gálio e escândio.
O metal gálio também é usado para encher termômetros de quartzo (em vez de mercúrio) para medir altas temperaturas. Isto se deve ao fato do gálio ter um ponto de ebulição significativamente mais alto em comparação ao mercúrio.
O óxido de gálio faz parte de uma série de materiais laser estrategicamente importantes do grupo granada - GSGG, YAG, ISGG, etc.

Papel biológico e características de circulação do gálio

Não desempenha um papel biológico.

O contato da pele com o gálio faz com que nela permaneçam partículas ultrapequenas dispersas do metal. Externamente, parece uma mancha cinza.
Quadro clínico de intoxicação aguda: excitação de curta duração, depois letargia, coordenação prejudicada dos movimentos, adinamia, arreflexia, respiração lenta, distúrbio do ritmo. Neste contexto, observa-se paralisia das extremidades inferiores, seguida de coma e morte. A exposição por inalação a um aerossol contendo gálio em uma concentração de 50 mg/m³ causa danos renais em humanos, assim como a administração intravenosa de 10-25 mg/kg de sais de gálio. Observam-se proteinúria, azotemia e depuração prejudicada da uréia.
Devido ao baixo ponto de fusão, recomenda-se que os lingotes de gálio sejam transportados em sacos de polietileno, pouco umedecidos pelo gálio líquido.

Sobre o elemento com número atômico 31, a maioria dos leitores lembra apenas que é um dos três elementos previstos e descritos com mais detalhes por D.I. Mendeleev, e que o gálio é um metal muito fusível: o calor da palma da mão é suficiente para transformá-lo em líquido.

No entanto, o gálio não é o metal mais fusível (mesmo se você não contar o mercúrio). Seu ponto de fusão é 29,75°C e o césio derrete a 28,5°C; apenas o césio, como qualquer metal alcalino, não pode ser colocado nas mãos, por isso é naturalmente mais fácil derreter o gálio na palma da mão do que o césio.

Começamos deliberadamente nossa história sobre o elemento nº 31 mencionando algo que é conhecido por quase todos. Porque este “conhecido” requer explicação. Todos sabem que o gálio foi previsto por Mendeleev e descoberto por Lecoq de Boisbaudran, mas nem todos sabem como aconteceu a descoberta. Quase todo mundo sabe que o gálio é fusível, mas quase ninguém consegue responder à pergunta por que ele é fusível.

Como o gálio foi descoberto?

O químico francês Paul Emile Lecoq de Boisbaudran entrou para a história como o descobridor de três novos elementos: gálio (1875), samário (1879) e disprósio (1886). A primeira dessas descobertas trouxe-lhe fama.

Naquela época ele era pouco conhecido fora da França. Ele tinha 38 anos e estava principalmente envolvido em pesquisas espectroscópicas. Lecoq de Boisbaudran era um bom espectroscopista, e isso acabou levando ao sucesso: ele descobriu todos os seus três elementos por análise espectral.

Em 1875, Lecoq de Boisbaudran examinou o espectro da blenda de zinco trazida de Pierrefitte (Pirinéus). Uma nova linha violeta (comprimento de onda 4170 Ǻ) foi descoberta neste espectro. A nova linha indicava a presença de um elemento desconhecido no mineral e, naturalmente, Lecoq de Boisbaudran fez todos os esforços para isolar esse elemento. Isto acabou por ser difícil de fazer: o conteúdo do novo elemento no minério era inferior a 0,1% e, em muitos aspectos, era semelhante ao zinco*. Após longos experimentos, o cientista conseguiu obter um novo elemento, mas em quantidade muito pequena. Tão pequeno (menos de 0,1 g) que Lecoq de Boisbaudrap não conseguiu estudar completamente suas propriedades físicas e químicas.

Como o gálio é obtido a partir da mistura de zinco é descrito abaixo.

A descoberta do gálio - assim foi batizado o novo elemento em homenagem à França (Gallia é o nome latino) - apareceu nos relatórios da Academia de Ciências de Paris.

Esta mensagem foi lida por D.I. Mendeleev e reconheceu no gálio eka-alumínio, que ele havia previsto cinco anos antes. Mendeleev escreveu imediatamente para Paris. “O método de descoberta e isolamento, bem como as poucas propriedades descritas, levam-nos a acreditar que o novo metal não é outro senão o eka-alumínio”, dizia a sua carta. Ele então repetiu as propriedades previstas para aquele elemento. Além disso, sem nunca ter segurado grãos de gálio nas mãos, sem vê-lo pessoalmente, o químico russo argumentou que o descobridor do elemento se enganou, que a densidade do novo metal não pode ser igual a 4,7, como escreveu Lecoq de Boisbaudran, - deve ser maior, aproximadamente 5,9...6,0 g/cm 3!

Por mais estranho que pareça, o primeiro de seus afirmativos, “fortalecedores”, soube da existência da lei periódica apenas por meio desta carta. Ele mais uma vez isolou e purificou cuidadosamente grãos de gálio para verificar os resultados dos primeiros experimentos. Alguns historiadores da ciência acreditam que isso foi feito com o objetivo de desonrar o autoconfiante “preditor” russo. Mas a experiência mostrou o contrário: o descobridor estava enganado. Mais tarde, ele escreveu: “Acho que não há necessidade de apontar a importância excepcional que a densidade de um novo elemento tem em relação à confirmação das visões teóricas de Mendeleev”.

Outras propriedades do elemento nº 31 previstas por Mendeleev coincidiram quase exatamente com os dados experimentais. “As previsões de Mendeleev concretizaram-se com pequenos desvios: o eka-alumínio transformou-se em gálio.” É assim que Engels caracteriza este acontecimento na Dialética da Natureza.

Escusado será dizer que a descoberta do primeiro dos elementos previstos por Mendeleev fortaleceu significativamente a posição da lei periódica.

Por que o gálio é fusível?

Prevendo as propriedades do gálio, Mendeleev acreditava que esse metal deveria ser fusível, já que seus análogos do grupo - alumínio e índio - também não são refratários.

Mas o ponto de fusão do gálio é invulgarmente baixo, cinco vezes inferior ao do índio. Isto é explicado pela estrutura incomum dos cristais de gálio. Sua estrutura cristalina é formada não por átomos individuais (como nos metais “normais”), mas por moléculas diatômicas. As moléculas de Ga 2 são muito estáveis; elas são preservadas mesmo quando o gálio é transferido para o estado líquido. Mas estas moléculas estão ligadas entre si apenas por forças fracas de van der Waals, e é necessária muito pouca energia para destruir a sua ligação.

Algumas outras propriedades do elemento nº 31 estão associadas à diatomicidade das moléculas. No estado líquido, o gálio é mais denso e pesado do que no estado sólido. A condutividade elétrica do gálio líquido também é maior que a do gálio sólido.

Qual é a aparência do gálio?

Externamente, parece mais com estanho: um metal macio branco prateado que não oxida nem mancha com o ar.

E na maioria das propriedades químicas, o gálio está próximo do alumínio. Assim como o alumínio, o átomo de gálio possui três elétrons em sua órbita externa. Assim como o alumínio, o gálio reage facilmente, mesmo no frio, com halogênios (exceto iodo). Ambos os metais são facilmente dissolvidos em ácidos sulfúrico e clorídrico, e ambos reagem com álcalis e dão hidróxidos anfotéricos. Constantes de dissociação de reação

Ga(OH)3 → Ga3+ + 3OH –

H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3– 3

– quantidades da mesma ordem.

Existem, no entanto, diferenças nas propriedades químicas do gálio e do alumínio.

O gálio é visivelmente oxidado pelo oxigênio seco apenas em temperaturas acima de 260°C, e o alumínio, se privado de sua película protetora de óxido, é oxidado pelo oxigênio muito rapidamente.

Com o hidrogênio, o gálio forma hidretos semelhantes aos hidretos de boro. O alumínio só pode dissolver o hidrogênio, mas não reagir com ele.

O gálio também é semelhante ao grafite, quartzo e água.

No grafite - porque deixa uma marca cinza no papel.

Para quartzo – anisotropia elétrica e térmica.

A magnitude da resistência elétrica dos cristais de gálio depende de qual eixo a corrente flui. A proporção máxima/mínima é 7, mais do que qualquer outro metal. O mesmo vale para o coeficiente de expansão térmica.

Seus valores na direção dos três eixos cristalográficos (os cristais de gálio são rômbicos) estão na proporção 31:16:11.

E o gálio é semelhante à água porque, quando endurece, expande-se. O aumento de volume é perceptível – 3,2%.

A combinação dessas semelhanças contraditórias por si só fala da individualidade única do elemento nº 31.

Além disso, possui propriedades não encontradas em nenhum outro elemento. Uma vez fundido, pode permanecer em estado super-resfriado por muitos meses a uma temperatura abaixo do seu ponto de fusão. Este é o único metal que permanece líquido em uma enorme faixa de temperatura de 30 a 2.230°C, e a volatilidade de seus vapores é mínima. Mesmo em vácuo profundo, evapora visivelmente apenas a 1000°C. O vapor de gálio, diferentemente dos metais sólidos e líquidos, é monoatômico. A transição Ga 2 → 2Ga requer grandes quantidades de energia; Isso explica a dificuldade da evaporação do gálio.

A ampla faixa de temperatura do estado líquido é a base de uma das principais aplicações técnicas do elemento nº 31.

Para que serve o gálio?

Os termômetros de gálio podem, em princípio, medir temperaturas de 30 a 2.230°C. Termômetros de gálio estão agora disponíveis para temperaturas de até 1200°C.

O elemento nº 31 é utilizado para a produção de ligas de baixo ponto de fusão utilizadas em dispositivos de sinalização. A liga de gálio-índio já derrete a 16°C. Esta é a mais fusível de todas as ligas conhecidas.

Como elemento do grupo III que aumenta a condutividade do “buraco” em um semicondutor, o gálio (com pureza de pelo menos 99,999%) é usado como aditivo ao germânio e ao silício.

Os compostos intermetálicos de gálio com elementos do grupo V - antimônio e arsênico - possuem propriedades semicondutoras.

A adição de gálio à massa de vidro permite obter vidros com alto índice de refração dos raios luminosos, e vidros à base de Ga 2 O 3 transmitem bem os raios infravermelhos.

O gálio líquido reflete 88% da luz incidente sobre ele, o gálio sólido reflete um pouco menos. Por isso, fazem espelhos de gálio muito fáceis de fabricar - o revestimento de gálio pode até ser aplicado com pincel.

Às vezes, a capacidade do gálio de molhar bem superfícies sólidas é usada, substituindo o mercúrio em bombas de vácuo de difusão. Essas bombas “mantêm” o vácuo melhor do que as bombas de mercúrio.

Foram feitas tentativas de usar gálio em reatores nucleares, mas os resultados dessas tentativas dificilmente podem ser considerados bem-sucedidos. O gálio não apenas captura ativamente nêutrons (captura seção transversal de 2,71 celeiros), mas também reage em temperaturas elevadas com a maioria dos metais.

O gálio não se tornou um material atômico. É verdade que seu isótopo radioativo artificial 72 Ga (com meia-vida de 14,2 horas) é usado para diagnosticar câncer ósseo. O cloreto e o nitrato de gálio-72 são adsorvidos pelo tumor e, ao detectar a radiação característica desse isótopo, os médicos determinam quase com precisão o tamanho das formações estranhas.

Como você pode ver, as possibilidades práticas do elemento nº 31 são bastante amplas. Ainda não foi possível utilizá-los integralmente devido à dificuldade de obtenção do gálio - elemento bastante raro (1,5 10 -3% do peso da crosta terrestre) e muito disperso. Poucos minerais nativos de gálio são conhecidos. Seu primeiro e mais famoso mineral, a galita CuGaS 2, foi descoberto apenas em 1956. Posteriormente, foram encontrados mais dois minerais, já muito raros.

Normalmente, o gálio é encontrado em zinco, alumínio, minérios de ferro e também no carvão - como uma impureza menor. E o que é característico: quanto maior essa impureza, mais difícil é extraí-la, pois há mais gálio nos minérios daqueles metais (alumínio, zinco) que têm propriedades semelhantes a ela. A maior parte do gálio terrestre está contida em minerais de alumínio.

Gálio

Gálioé um elemento químico com número atômico 31. Pertence ao grupo dos metais leves e é designado pelo símbolo “Ga”. O gálio não ocorre na natureza em sua forma pura, mas seus compostos são encontrados em quantidades insignificantes nos minérios de bauxita e zinco. O gálio é um metal macio, dúctil e de cor prateada. A baixas temperaturas apresenta-se no estado sólido, mas funde a uma temperatura não muito superior à temperatura ambiente (29,8°C). No vídeo abaixo você pode ver como uma colher de gálio derrete em uma xícara de chá quente.

1. Desde a descoberta do elemento em 1875 até o advento da era dos semicondutores, o gálio foi usado principalmente para criar ligas de baixo ponto de fusão.

2. Atualmente, todo o gálio é utilizado na microeletrônica.

3. O arsenieto de gálio, o principal elemento composto utilizado, é utilizado em circuitos de micro-ondas e aplicações de infravermelho.

4. O nitreto de gálio é menos utilizado na criação de lasers semicondutores e LEDs na faixa azul e ultravioleta.

5. O gálio não tem nenhum papel biológico conhecido pela ciência. Mas, como os compostos de gálio e os sais de ferro se comportam de forma semelhante em sistemas biológicos, os íons de gálio frequentemente substituem os íons de ferro em aplicações médicas.

6. Atualmente, foram desenvolvidos produtos farmacêuticos e radiofarmacêuticos contendo gálio.

Talvez a propriedade mais famosa do gálio seja o seu ponto de fusão, que é 29,76 °C. É o segundo metal mais fusível da tabela periódica (depois do mercúrio). A fusibilidade e a baixa toxicidade do metal gálio tornaram possível tirar esta fotografia. Aliás, o gálio é um dos poucos metais que se expande quando o fundido solidifica (os outros são Bi, Ge).

Gallodent, eutético de gálio-estanho
O metal gálio é pouco tóxico; já foi usado até para fazer obturações (em vez de amálgamas). Esta aplicação baseia-se no fato de que quando o pó de cobre é misturado ao gálio fundido, obtém-se uma pasta que após algumas horas endurece (devido à formação de um composto intermetálico) e pode suportar aquecimento de até 600 graus sem derreter. O gálio é muito frágil (pode quebrar-se como o vidro).

Grandes cristais de gálio
Outra característica interessante do gálio é a capacidade de seu derretimento super-resfriar. O gálio fundido pode ser resfriado cerca de 10-30 graus abaixo de seu ponto de fusão e permanecerá líquido, mas se você jogar um pedaço de gálio sólido ou gelo seco nesse derretimento, grandes cristais começarão a crescer instantaneamente a partir dele. A foto mostra um lingote de gálio em solidificação. A foto mostra claramente que a cristalização começou em três locais e, ao mesmo tempo, três grandes monocristais começaram a crescer, que se encontraram e formaram um lingote (isso aconteceu aproximadamente duas horas após a filmagem).

Colher de gálio
Colher de gálio caseira. Vídeo desta colher derretendo:

Termômetro de gálio de alta temperatura Termômetro de quartzo de gálio Gálio no termômetro
Aqui está outro uso para o gálio.
O gálio está no estado líquido em uma ampla faixa de temperatura e, em teoria, os termômetros de gálio poderiam medir temperaturas de até 2.000 graus. O uso do gálio como líquido termométrico foi proposto pela primeira vez há muito tempo. Os termômetros de gálio já medem temperaturas de até 1.200 graus, mas a pessoa comum nem sempre consegue ver esses termômetros pessoalmente no laboratório.
Esses termômetros não são amplamente utilizados por vários motivos. Em primeiro lugar, a altas temperaturas, o gálio é uma substância muito agressiva. Em temperaturas acima de 500 °C, corrói quase todos os metais, exceto o tungstênio, bem como muitos outros materiais. O quartzo é resistente ao gálio fundido até 1100 °C, mas pode surgir um problema devido ao fato de que o quartzo (e a maioria dos outros vidros) são altamente umedecidos por este metal. Ou seja, o gálio simplesmente grudará nas paredes do termômetro por dentro e será impossível saber a temperatura. Outro problema pode surgir quando o termômetro esfria abaixo de 28 graus. Quando o gálio solidifica, ele se comporta como a água - ele se expande e pode simplesmente romper o termômetro por dentro. Bem, a última razão pela qual um termômetro de gálio de alta temperatura pode ser encontrado agora muito raramente é o desenvolvimento da tecnologia e da eletrônica. Não é nenhum segredo que um termômetro digital é muito mais conveniente de usar do que um termômetro líquido. Controladores de temperatura modernos, completos com, por exemplo, termopares de platina-platina-ródio, permitem medir temperaturas na faixa de -200 a +1600°C com uma precisão inatingível para termômetros de líquidos. Além disso, o termopar pode estar localizado a uma distância considerável do controlador.

O gálio forma ligas eutéticas de baixo ponto de fusão com muitos metais, alguns dos quais derretem em temperaturas abaixo da temperatura ambiente.
A liga de gálio-índio funde à temperatura de 15,7°C, ou seja, à temperatura ambiente é líquida. Para preparar tal liga, nem é necessário aquecer a mistura de metais até que derreta; basta comprimir firmemente pedaços de gálio e índio. O vídeo mostra que do ponto de contato de dois metais (o cilindro grande é o gálio, o pequeno é o índio), uma liga eutética começa a pingar.

Um experimento interessante pode ser realizado não só com a fusão, mas também com a solidificação do gálio. Em primeiro lugar, o gálio é uma das poucas substâncias que se expandem quando solidificado (tal como a água) e, em segundo lugar, a cor do metal fundido é bastante diferente da cor do sólido.
Despeje uma pequena quantidade de gálio líquido em um frasco de vidro e coloque um pequeno pedaço de gálio sólido por cima (uma semente para cristalização, já que o gálio é capaz de super-resfriar). O vídeo mostra claramente como os cristais de metal começam a crescer (eles têm uma tonalidade azulada, em contraste com o fundido branco prateado). Depois de algum tempo, o gálio em expansão estoura a bolha.
A parte central do vídeo (o crescimento dos cristais de gálio) foi acelerada dez vezes para que o vídeo não ficasse muito longo.

Assim como o mercúrio, um “coração pulsante” pode ser feito de gálio fundido, embora, devido ao fato de o gálio ser um metal mais eletropositivo que o ferro, ele funcione de maneira oposta. Quando a ponta de um prego toca uma gota de gálio derretido, ela “se espalha” devido à diminuição da tensão superficial. E assim que o contato com a unha é interrompido, a tensão superficial aumenta e a gota se acumula novamente até tocar a unha.

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DEFINIÇÃO

Gálio- trigésimo primeiro elemento da Tabela Periódica. Designação - Ga do latim "gálio". Localizado no quarto período, grupo IIIA. Refere-se a metais. A carga nuclear é 31.

O gálio é um elemento raro e não ocorre na natureza em concentrações significativas. É obtido principalmente a partir de concentrados de zinco após a fundição do zinco a partir deles.

Em seu estado livre, o gálio é um metal macio branco prateado (Fig. 1) com baixo ponto de fusão. É bastante estável ao ar, não decompõe a água, mas se dissolve facilmente em ácidos e álcalis.

Arroz. 1. Gálio. Aparência.

Massa atômica e molecular do gálio

A massa molecular relativa de uma substância (M r) é um número que mostra quantas vezes a massa de uma determinada molécula é maior que 1/12 da massa de um átomo de carbono, e a massa atômica relativa de um elemento (A r) é quantas vezes a massa média dos átomos de um elemento químico é maior que 1/12 da massa de um átomo de carbono.

Como o gálio existe no estado livre na forma de moléculas monoatômicas de Ga, os valores de suas massas atômicas e moleculares coincidem. Eles são iguais a 69,723.

Isótopos de gálio

Sabe-se que na natureza o gálio pode ser encontrado na forma de dois isótopos estáveis ​​69 Ga (60,11%) e 71 Ga (39,89%). Seus números de massa são 69 e 71, respectivamente. O núcleo de um átomo do isótopo de gálio 69 Ga contém trinta e um prótons e trinta e oito nêutrons, e o isótopo 71 Ga contém o mesmo número de prótons e quarenta nêutrons.

Existem isótopos radioativos artificiais instáveis ​​​​de gálio com números de massa de 56 a 86, bem como três estados isoméricos de núcleos, entre os quais o isótopo de vida mais longa 67 Ga com meia-vida de 3,26 dias.

Íons de gálio

No nível de energia externo do átomo de gálio existem três elétrons, que são de valência:

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

Como resultado da interação química, o gálio cede seus elétrons de valência, ou seja, é seu doador e se transforma em um íon com carga positiva:

Ga 0 -2e → Ga 2+ ;

Ga 0 -3e → Ga 3+ .

Molécula e átomo de gálio

No estado livre, o gálio existe na forma de moléculas monoatômicas de Ga. Aqui estão algumas propriedades que caracterizam o átomo e a molécula de gálio:

Ligas de gálio

Ao adicionar gálio ao alumínio, obtêm-se ligas que podem ser facilmente trabalhadas a quente; Ligas de gálio-ouro são usadas em próteses dentárias e joias.

Exemplos de resolução de problemas

EXEMPLO 1

EXEMPLO 2