Galliy qanday ishlab chiqariladi? Galiy suyuq metalldir

Er qobig'idagi galiyning o'rtacha miqdori 19 g/t ni tashkil qiladi. Galliy ikki tomonlama geokimyoviy tabiatga ega tipik mikroelementdir. Kristall kimyoviy xossalarining asosiy jins hosil qiluvchi elementlar (Al, Fe va boshqalar) bilan o'xshashligi va ular bilan izomorfizmning keng imkoniyatlari tufayli galliy muhim klark qiymatiga qaramay, katta to'planishlarni hosil qilmaydi. Galliy miqdori yuqori bo'lgan quyidagi minerallar ajralib turadi: sfalerit (0 - 0,1%), magnetit (0 - 0,003%), kassiterit (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%), seritsit (0 - 0,005%), lepidolit. (0,001 - 0,03%), xlorit (0 - 0,001%), dala shpatlari (0 - 0,01%), nefelin (0 - 0,1%), gekmanit (0,01 - 0,07%), natrolit (0 - 0,1%). Dengiz suvida galliy konsentratsiyasi 3·10−5 mg/l.

Tug'ilgan joyi

Galiy konlari Janubiy-G'arbiy Afrika va MDH mamlakatlarida ma'lum

Galliy olish

Galliy uchun noyob mineral gallit CuGaS2 (mis va galliy sulfid aralashmasi) ma'lum. Uning izlari doimo sfalerit, xalkopirit va germanit bilan topiladi. Ba'zi ko'mirlarning kulida ancha katta miqdorda (1,5% gacha) topilgan. Biroq, galliyning asosiy manbai boksit (odatda kichik aralashmalar (0,1% gacha)) va nefelinni qayta ishlash jarayonida alumina ishlab chiqarish eritmalari hisoblanadi. Galliyni polimetall rudalar va ko'mirni qayta ishlash orqali ham olish mumkin. Tabiiy boksitni texnik aluminaga qayta ishlashning oraliq mahsuloti bo'lgan ishqoriy suyuqliklarni elektroliz qilish yo'li bilan olinadi. Bayer jarayonida parchalangandan keyin ishqoriy aluminat eritmasidagi galiyning konsentratsiyasi: 100-150 mg/l, sinterlash usulida: 50-65 mg/l. Ushbu usullar bilan galyum alyuminiyning ko'p qismidan cho'kindining oxirgi qismida to'planib, karbonlash yo'li bilan ajratiladi. Keyin boyitilgan cho'kma ohak bilan ishlanadi, galyum eritmaga kiradi, u erdan qo'pol metall elektroliz orqali chiqariladi. Kontaminatsiyalangan galliy suv bilan yuviladi, so'ngra g'ovakli plitalar orqali filtrlanadi va uchuvchi aralashmalarni olib tashlash uchun vakuumda isitiladi. Yuqori tozalikdagi galiyni olish uchun kimyoviy (tuzlar orasidagi reaksiyalar), elektrokimyoviy (eritmalarni elektroliz qilish) va fizik (parchalanish) usullari qo'llaniladi. Juda sof shaklda (99,999%) elektrolitik tozalash, shuningdek, ehtiyotkorlik bilan tozalangan GaCl3 ni vodorod bilan kamaytirish orqali olingan.

Jismoniy xususiyatlar

Kristalli galliy bir nechta polimorf modifikatsiyaga ega, lekin faqat bittasi (I) termodinamik jihatdan barqaror, a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 parametrli ortorombik (psevdotetragonal) panjaraga ega. Galliyning boshqa modifikatsiyalari (b, g, d, e) haddan tashqari sovutilgan dispers metalldan kristallanadi va barqaror emas. Ko'tarilgan bosimda galyum II va III ning yana ikkita polimorfik tuzilmalari mos ravishda kubik va tetragonal panjaralarga ega bo'lgan.

Qattiq holatda 20 ° C haroratda galliyning zichligi 5,904 g / sm³, suyuq galiy (tmelt = 29,8 ° C) 6,095 g / sm³ zichlikka ega, ya'ni qotib qolganda galiy hajmi ortadi. . Galliy 2230 °C da qaynaydi. Galliyning xususiyatlaridan biri suyuqlik holatining keng harorat diapazoni (30 dan 2230 ° C gacha), 1100-1200 ° S gacha bo'lgan haroratlarda past bug' bosimiga ega. Qattiq galiyning solishtirma issiqlik sig'imi T=0-24 °C harorat oralig'ida 376,7 J/kg K (0,09 kal/g deg.), suyuq holatda T=29-100 °C da - 410 J/kg ni tashkil qiladi. K (0,098 kal/g daraja).

Qattiq va suyuq holatdagi elektr qarshiligi mos ravishda 53,4·10−6 ohm·sm (T=0 °C da) va 27,2·10−6 ohm·sm (T=30 °C da) ga teng. Suyuq galliyning turli haroratlarda yopishqoqligi T=98 °C da 1,612 poza va T=1100 °C da 0,578 pozaga teng. Vodorod atmosferasida 30 ° C da o'lchangan sirt tarangligi 0,735 n / m ni tashkil qiladi. 4360 Å va 5890 Å to'lqin uzunliklari uchun aks ettirish mos ravishda 75,6% va 71,3% ni tashkil qiladi.

Tabiiy galiy ikkita izotopdan iborat 69Ga (61,2%) va 71Ga (38,8%). Ular uchun termal neytronni tutib olish kesimi mos ravishda 2,1·10−28 m² va 5,1·10−28 m² ni tashkil qiladi.

Galliyning qo'llanilishi

Galiy arsenid GaAs yarimo'tkazgichli elektronika uchun istiqbolli materialdir.
Galliy nitridi ko'k va ultrabinafsha diapazonida yarimo'tkazgichli lazerlar va LEDlarni yaratishda ishlatiladi. Galliy nitridi barcha nitrid birikmalariga xos ajoyib kimyoviy va mexanik xususiyatlarga ega.
Galliy-71 izotopi neytrinolarni aniqlash uchun eng muhim materialdir va shu munosabat bilan texnologiya oldida neytrino detektorlarining sezgirligini oshirish uchun ushbu izotopni tabiiy aralashmadan ajratib olish juda dolzarb vazifa turibdi. Izotoplarning tabiiy aralashmasida 71Ga ning miqdori taxminan 39,9% bo'lganligi sababli, sof izotopni ajratib olish va uni neytrinodetektor sifatida ishlatish aniqlash sezgirligini 2,5 baravar oshirishi mumkin.

2005 yilda jahon bozorida galliyning bir tonnasi qimmat bo'lib, 1,2 million AQSH dollarini tashkil etgan bo'lib, yuqori narx va shu bilan birga ushbu metallga bo'lgan ehtiyoj katta bo'lganligi sababli uni to'liq qazib olishni yo'lga qo'yish juda muhim; alyuminiy ishlab chiqarish va suyuq yoqilg'ida ko'mirni qayta ishlash.

Galliy xona haroratida suyuq bo'lgan bir qator qotishmalarga ega va uning qotishmalaridan birining erish nuqtasi 3 ° C (In-Ga-Sn evtektik), lekin boshqa tomondan galiy (kamroq darajada qotishmalar) juda ko'p. ko'pgina strukturaviy materiallarga nisbatan agressiv (yuqori haroratda qotishmalarning yorilishi va eroziyasi). Masalan, alyuminiy va uning qotishmalariga nisbatan galliy kuchli quvvatni kamaytiruvchi hisoblanadi (qarang. Adsorbsion kuchning pasayishi, Rehbinder effekti). Galliyning bu xossasini P. A. Rebinder va E. D. Shchukinlar alyuminiyning galliy yoki uning evtektik qotishmalari bilan aloqasi (suyuq metallning mo'rtlashishi) bilan eng yaqqol namoyon bo'lgan va batafsil o'rganilgan. Bundan tashqari, alyuminiyni suyuq galliy plyonkasi bilan namlash simob bilan birlashtirilgan alyuminiy bilan sodir bo'ladigan kabi tez oksidlanishiga olib keladi. Galliy alyuminiyning erish nuqtasida taxminan 1% ni eritadi, u plyonkaning tashqi yuzasiga etib boradi va u erda havo bilan bir zumda oksidlanadi. Suyuq sirtdagi oksid plyonkasi beqaror va keyingi oksidlanishdan himoya qilmaydi. Natijada, suyuq galyum qotishmasi issiqlik ishlab chiqaruvchi komponent (masalan, kompyuterning markaziy protsessori) va alyuminiy radiator o'rtasida termal interfeys sifatida ishlatilmaydi.

Sovutish suyuqligi sifatida galyum samarasiz va ko'pincha qabul qilinishi mumkin emas.
Galiy ajoyib moylash vositasidir. Galliy va nikel, galiy va skandiy asosida amaliy jihatdan juda muhim bo'lgan metall yopishtiruvchi moddalar yaratilgan.
Galliy metall yuqori haroratni o'lchash uchun kvarts termometrlarini (simob o'rniga) to'ldirish uchun ham ishlatiladi. Buning sababi, galyum simobga nisbatan sezilarli darajada yuqori qaynash nuqtasiga ega.
Galliy oksidi granat guruhining bir qator strategik ahamiyatga ega lazer materiallarining bir qismidir - GSGG, YAG, ISGG va boshqalar.

Galiyning biologik roli va aylanish xususiyatlari

Biologik rol o'ynamaydi.

Terining galliy bilan aloqasi metallning juda kichik dispers zarralari uning ustida qolishiga olib keladi. Tashqi ko'rinishida u kulrang nuqtaga o'xshaydi.
O'tkir zaharlanishning klinik ko'rinishi: qisqa muddatli hayajon, keyin letargiya, harakatlarni muvofiqlashtirishning buzilishi, adinamiya, arefleksiya, sekin nafas olish, uning ritmining buzilishi. Ushbu fonda pastki ekstremitalarning falaji kuzatiladi, undan keyin koma va o'lim kuzatiladi. Galliy o'z ichiga olgan aerozolning 50 mg / m³ konsentratsiyasida inhalatsiyalangan ta'siri odamlarda buyraklarga zarar etkazadi, shuningdek, 10-25 mg / kg galliy tuzlarini tomir ichiga yuborish. Proteinuriya, azotemiya va karbamid klirensining buzilishi qayd etilgan.
Erish nuqtasi past bo'lganligi sababli, galyum ingotlarini suyuq galiy bilan yomon namlangan polietilen qoplarda tashish tavsiya etiladi.

Atom raqami 31 bo'lgan element haqida ko'pchilik o'quvchilar faqat D.I. tomonidan bashorat qilingan va batafsil tavsiflangan uchta elementdan biri ekanligini eslashadi. Mendeleyev va bu galliy juda eruvchan metall: kaftning issiqligi uni suyuqlikka aylantirish uchun etarli.

Biroq, galyum metallarning eng eruvchani emas (hatto simobni hisoblamasangiz ham). Uning erish nuqtasi 29,75 ° S, seziy esa 28,5 ° S da eriydi; faqat seziy, har qanday ishqoriy metal kabi, sizning qo'lingizga olinmaydi, shuning uchun seziyga qaraganda galyumni kaftingizda eritish tabiiy ravishda osonroqdir.

Biz 31-sonli element haqidagi hikoyamizni ataylab deyarli hammaga ma'lum bo'lgan narsani eslatishdan boshladik. Chunki bu "ma'lum" tushuntirishni talab qiladi. Galliyni Mendeleyev bashorat qilgani va Lekok de Boisbodran tomonidan kashf etilganini hamma biladi, ammo bu kashfiyot qanday sodir bo‘lganini hamma ham bilmaydi. Galliy eruvchanligini deyarli hamma biladi, lekin u nima uchun eritiladi degan savolga deyarli hech kim javob bera olmaydi.

Galliy qanday topilgan?

Fransuz kimyogari Pol Emil Lekok de Boisboran tarixga uchta yangi element: galiy (1875), samariy (1879) va disprosiy (1886) ning kashfiyotchisi sifatida kirdi. Bu kashfiyotlarning birinchisi unga shuhrat keltirdi.

O'sha paytda u Frantsiyadan tashqarida kam tanigan. U 38 yoshda edi va asosan spektroskopik tadqiqotlar bilan shug'ullangan. Lekok de Boisbodran yaxshi spektroskopist edi va bu oxir-oqibat muvaffaqiyatga olib keldi: u o'zining uchta elementini spektral tahlil orqali kashf etdi.

1875 yilda Lecoq de Boisbaudran Perrefitte (Pirenees) dan olib kelingan sink aralashmasi spektrini o'rganib chiqdi. Ushbu spektrda yangi binafsha chiziq (to'lqin uzunligi 4170 Ǻ) topildi. Yangi chiziq mineralda noma'lum element mavjudligini ko'rsatdi va tabiiyki, Lekok de Boisbodran ushbu elementni ajratib olish uchun bor kuchini sarfladi. Buni amalga oshirish qiyin bo'lib chiqdi: rudadagi yangi elementning miqdori 0,1% dan kam edi va u ko'p jihatdan ruxga o'xshardi*. Uzoq tajribalardan so'ng olim yangi elementni olishga muvaffaq bo'ldi, ammo juda oz miqdorda. Shu qadar kichik (0,1 g dan kam) Lecoq de Boisbaudrap uning fizik va kimyoviy xususiyatlarini to'liq o'rgana olmadi.

Rux aralashmasidan galyum qanday olinishi quyida tasvirlangan.

Galliyning kashfiyoti - yangi element Frantsiya sharafiga shunday nomlangan (Gallia - uning lotincha nomi) - Parij Fanlar Akademiyasi hisobotlarida paydo bo'ldi.

Ushbu xabarni D.I. Mendeleev va u besh yil oldin bashorat qilgan galyum eka-alyuminiyni tan oldi. Mendeleev darhol Parijga xat yozdi. "Kashfiyot va izolyatsiyalash usuli, shuningdek tasvirlangan bir nechta xususiyatlar bizni yangi metall eka-alyuminiydan boshqa narsa emasligiga ishonishimizga olib keladi", deyiladi uning maktubida. Keyin u ushbu element uchun bashorat qilingan xususiyatlarni takrorladi. Bundan tashqari, hech qachon qo'lida galliy donalarini ushlab turmasdan, uni shaxsan ko'rmasdan, rus kimyogari elementni kashf etgan odam xato qilganligini, yangi metallning zichligi 4,7 ga teng bo'lishi mumkin emasligini ta'kidladi, Lekok de Boisbaudran yozgan: - u kattaroq bo'lishi kerak, taxminan 5,9...6,0 g/sm 3!

Qanchalik g'alati tuyulmasin, uning birinchi tasdiqlovchi, "mustahkamlovchi" davriy qonun mavjudligini faqat shu maktubdan bilib oldi. U birinchi tajribalar natijalarini tekshirish uchun yana bir bor galyum donalarini ajratib oldi va ehtiyotkorlik bilan tozaladi. Ba'zi fan tarixchilari buni o'ziga ishongan rus "bashoratchisi" ni sharmanda qilish uchun qilingan deb hisoblashadi. Ammo tajriba buning aksini ko'rsatdi: kashfiyotchi yanglishdi. Keyinchalik u shunday deb yozgan edi: "Mendeleevning nazariy qarashlarini tasdiqlash uchun yangi elementning zichligi alohida ahamiyatga ega ekanligini ta'kidlashning hojati yo'q, deb o'ylayman."

Mendeleyev bashorat qilgan 31-sonli elementning boshqa xossalari tajriba ma’lumotlariga deyarli to‘g‘ri keldi. "Mendeleevning bashoratlari kichik og'ishlar bilan amalga oshdi: eka-alyuminiy galliyga aylandi." Engels "Tabiat dialektikasi" asarida ushbu hodisani shunday tavsiflaydi.

Aytish kerakki, Mendeleyev bashorat qilgan elementlarning birinchisining ochilishi davriy qonun pozitsiyasini sezilarli darajada mustahkamladi.

Nima uchun galyum eriydi?

Galliyning xususiyatlarini bashorat qilgan holda, Mendeleev bu metall erituvchan bo'lishi kerak deb hisobladi, chunki uning guruhdagi analoglari - alyuminiy va indiy ham o'tga chidamli emas.

Ammo galliyning erish nuqtasi g'ayrioddiy past, indiynikidan besh baravar past. Bu galliy kristallarining g'ayrioddiy tuzilishi bilan izohlanadi. Uning kristall panjarasi alohida atomlar ("normal" metallardagi kabi) tomonidan emas, balki diatomik molekulalar tomonidan hosil bo'ladi. Ga 2 molekulalari juda barqaror, ular galliy suyuq holatga o'tganda ham saqlanib qoladi; Ammo bu molekulalar bir-biri bilan faqat kuchsiz van der Vaals kuchlari bilan bog'langan va ularning aloqasini yo'q qilish uchun juda kam energiya kerak bo'ladi.

31-sonli elementning ba'zi boshqa xususiyatlari molekulalarning diatomikligi bilan bog'liq. Suyuq holatda galliy qattiq holatga qaraganda zichroq va og'irroq bo'ladi. Suyuq galliyning elektr o'tkazuvchanligi qattiq galiynikidan ham katta.

Galliy nimaga o'xshaydi?

Tashqi tomondan, u ko'proq qalayga o'xshaydi: kumush-oq yumshoq metall, u havoda oksidlanmaydi va xiralashmaydi.

Va ko'pgina kimyoviy xususiyatlarda galyum alyuminiyga yaqin. Alyuminiy singari, galliy atomi ham tashqi orbitada uchta elektronga ega. Alyuminiy singari, galyum ham sovuqda ham osonlikcha galogenlar bilan reaksiyaga kirishadi (yoddan tashqari). Ikkala metal ham sulfat va xlorid kislotalarda oson eriydi va ikkalasi ham ishqorlar bilan reaksiyaga kirishib, amfoter gidroksidlar beradi. Reaksiya dissotsiatsiya konstantalari

Ga(OH) 3 → Ga 3+ + 3OH –

H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3– 3

- bir xil buyurtma miqdori.

Biroq, galyum va alyuminiyning kimyoviy xossalarida farqlar mavjud.

Galliy quruq kislorod bilan faqat 260 ° C dan yuqori haroratlarda sezilarli darajada oksidlanadi va alyuminiy, agar himoya oksidi plyonkasidan mahrum bo'lsa, kislorod bilan juda tez oksidlanadi.

Vodorod bilan galliy bor gidridlariga o'xshash gidridlarni hosil qiladi. Alyuminiy faqat vodorodni eritishi mumkin, lekin u bilan reaksiyaga kirishmaydi.

Galliy ham grafit, kvarts va suvga o'xshaydi.

Grafitda - chunki u qog'ozda kulrang iz qoldiradi.

Kvars uchun - elektr va termal anizotropiya.

Galliy kristallarining elektr qarshiligining kattaligi oqim qaysi o'q bo'ylab o'tishiga bog'liq. Maksimal va minimal nisbat 7 ga teng, bu boshqa metallarga qaraganda ko'proq. Xuddi shu narsa termal kengayish koeffitsienti uchun ham amal qiladi.

Uning uchta kristallografik o'q yo'nalishi bo'yicha qiymatlari (galliy kristallari rombik) 31:16:11 nisbatda.

Galliy esa suvga o'xshaydi, chunki u qattiqlashganda kengayadi. Hajmining o'sishi sezilarli - 3,2%.

Faqatgina bu qarama-qarshi o'xshashliklarning kombinatsiyasi 31-sonli elementning o'ziga xos individualligi haqida gapiradi.

Bundan tashqari, u hech qanday elementga xos bo'lmagan xususiyatlarga ega. Erigandan so'ng, u erish nuqtasidan past haroratda ko'p oylar davomida o'ta sovutilgan holatda qolishi mumkin. Bu 30 dan 2230 ° C gacha bo'lgan ulkan harorat oralig'ida suyuqlik bo'lib qoladigan yagona metalldir va bug'larining uchuvchanligi minimaldir. Hatto chuqur vakuumda ham u faqat 1000 ° S da sezilarli darajada bug'lanadi. Galliy bug'i, qattiq va suyuq metallardan farqli o'laroq, monotomikdir. Ga 2 → 2Ga o'tish katta miqdorda energiya talab qiladi; Bu galliy bug'lanishining qiyinligini tushuntiradi.

Suyuqlik holatining katta harorat oralig'i 31-sonli elementning asosiy texnik qo'llanmalaridan birining asosidir.

Galliy nima uchun yaxshi?

Gallium termometrlari printsipial jihatdan 30 dan 2230 ° S gacha bo'lgan haroratni o'lchashi mumkin. Gallium termometrlari endi 1200 ° S gacha bo'lgan haroratlar uchun mavjud.

31-sonli element signalizatsiya qurilmalarida ishlatiladigan past erituvchi qotishmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Galliy-indiy qotishmasi allaqachon 16 ° C da eriydi. Bu barcha ma'lum qotishmalarning eng eruvchanidir.

Yarimo'tkazgichdagi "teshik" o'tkazuvchanligini kuchaytiruvchi III guruh elementi sifatida galyum (sofligi kamida 99,999%) germaniy va kremniyga qo'shimcha sifatida ishlatiladi.

Galliyning V guruh elementlari - surma va mishyak bilan intermetalik birikmalarining o'zlari yarim o'tkazgich xususiyatlarga ega.

Shisha massasiga galliy qo'shilishi yorug'lik nurlarining yuqori sinishi ko'rsatkichiga ega ko'zoynaklar olish imkonini beradi va Ga 2 O 3 asosidagi ko'zoynaklar infraqizil nurlarni yaxshi o'tkazadi.

Suyuq galliy unga tushadigan yorug'likning 88% ni, qattiq galiy esa biroz kamroq aks ettiradi. Shuning uchun ular ishlab chiqarish juda oson bo'lgan galyum nometalllarini yaratadilar - galyum qoplamasi hatto cho'tka bilan ham qo'llanilishi mumkin.

Ba'zan diffuziya vakuum nasoslarida simob o'rnini bosuvchi galyumning qattiq sirtlarni yaxshi namlash qobiliyatidan foydalaniladi. Bunday nasoslar vakuumni simob nasoslariga qaraganda yaxshiroq "ushlaydi".

Yadro reaktorlarida galliydan foydalanishga urinishlar qilingan, ammo bu urinishlar natijalarini muvaffaqiyatli deb hisoblash qiyin. Galliy nafaqat neytronlarni faol ravishda ushlaydi (kesmasi 2,71 omborni ushlaydi), shuningdek, yuqori haroratlarda ko'pchilik metallar bilan reaksiyaga kirishadi.

Galliy atom materialiga aylanmadi. To'g'ri, uning sun'iy radioaktiv izotopi 72 Ga (yarim umri 14,2 soat) suyak saratoniga tashxis qo'yish uchun ishlatiladi. Gallium-72 xlorid va nitrat o'simta tomonidan adsorbsiyalanadi va bu izotopning radiatsiyaviy xususiyatini aniqlash orqali shifokorlar xorijiy shakllanishlarning hajmini deyarli aniq aniqlaydilar.

Ko'rib turganingizdek, 31-sonli elementning amaliy imkoniyatlari juda keng. Galliyni olish qiyinligi sababli ularni hali to'liq ishlatish mumkin emas - juda kam uchraydigan element (er qobig'i og'irligining 1,5 10 -3%) va juda tarqoq. Bir nechta mahalliy galyum minerallari ma'lum. Uning birinchi va eng mashhur minerali - gallit CuGaS 2 faqat 1956 yilda topilgan. Keyinchalik juda kam uchraydigan yana ikkita mineral topilgan.

Odatda, galiy rux, alyuminiy, temir rudalarida, shuningdek, ko'mirda - kichik nopoklik sifatida mavjud. Va xarakterli narsa: bu nopoklik qanchalik katta bo'lsa, uni olish shunchalik qiyin bo'ladi, chunki u xossalariga o'xshash metallarning (alyuminiy, sink) rudalarida galyum ko'proq. Erdagi galliyning asosiy qismi alyuminiy minerallari tarkibida mavjud.

Galiy

Galiy atom raqami 31 bo'lgan kimyoviy element. U engil metallar guruhiga kiradi va "Ga" belgisi bilan belgilanadi. Galiy tabiatda sof holda uchramaydi, lekin uning birikmalari boksit va rux rudalarida arzimas miqdorda uchraydi. Galiy yumshoq, egiluvchan, kumush rangli metalldir. Past haroratlarda u qattiq holatda, lekin xona haroratidan (29,8 ° C) ancha yuqori bo'lmagan haroratda eriydi. Quyidagi videoda galyum qoshig'i bir chashka issiq choyda qanday erishini ko'rishingiz mumkin.

1. 1875-yilda element kashf qilinganidan boshlab yarimoʻtkazgichlar davri paydo boʻlgunga qadar galyum birinchi navbatda past eriydigan qotishmalar hosil qilish uchun ishlatilgan.

2. Hozirgi vaqtda barcha galiy mikroelektronikada qo'llaniladi.

3. Galliy arsenid, ishlatiladigan asosiy element birikmasi, mikroto'lqinli sxemalar va infraqizil ilovalarda qo'llaniladi.

4. Gallium nitridi ko'k va ultrabinafsha diapazonida yarimo'tkazgichli lazerlar va LEDlarni yaratishda kamroq qo'llaniladi.

5. Galliyning fanga ma'lum biologik roli yo'q. Ammo, galyum birikmalari va temir tuzlari biologik tizimlarda xuddi shunday harakat qilganligi sababli, galiy ionlari ko'pincha tibbiy dasturlarda temir ionlarini almashtiradi.

6. Hozirgi vaqtda tarkibida galiy bo'lgan farmatsevtika va radiofarmatsevtik preparatlar ishlab chiqilgan.

Balki galliyning eng mashhur xususiyati uning erish nuqtasidir, u 29,76 °C. U davriy sistemada eruvchanligi boʻyicha ikkinchi oʻrinda turadi (simobdan keyin). Galliy metallining erituvchanligi va past toksikligi ushbu fotosuratni olish imkonini berdi. Aytgancha, galyum eritma qotib qolganda kengayadigan oz sonli metallardan biridir (boshqalari Bi, Ge).

Gallodent, galiy-qalay evtektik
Galliy metall kam zaharli hisoblanadi; Ushbu dastur mis kukuni eritilgan galliy bilan aralashtirilganda, bir necha soatdan keyin qotib qoladigan (intermetalik birikma hosil bo'lishi tufayli) va keyin eritmasdan 600 darajaga qadar qizdirishga bardosh beradigan pasta olinishiga asoslanadi. Gallium juda mo'rt (u shisha kabi sinishi mumkin).

Katta galliy kristallari
Galliyning yana bir qiziq xususiyati uning erishining o'ta sovutish qobiliyatidir. Eritilgan galliyni erish nuqtasidan taxminan 10-30 darajaga qadar sovutish mumkin va u suyuq bo'lib qoladi, lekin agar siz qattiq galliy yoki quruq muzning bir bo'lagini bunday eritmaga tashlasangiz, undan katta kristallar darhol o'sishni boshlaydi. Fotosuratda qotib qolgan galyum ingoti ko'rsatilgan. Fotosuratda kristallanish uchta joyda boshlangani va bir vaqtning o'zida uchta yirik monokristal o'sa boshlagani aniq ko'rinib turibdi, ular keyin uchrashib, ingot hosil qilgan (bu tortishishdan taxminan ikki soat o'tgach sodir bo'lgan).

Galiy qoshiq
Uy qurilishi galyum qoshig'i. Ushbu qoshiqning erishi videosi:

Yuqori haroratli galiyli termometr Galliy kvartsli termometr Termometrdagi galiy
Galliyning yana bir qo'llanilishi.
Galliy juda keng harorat oralig'ida suyuq holatda bo'ladi va nazariy jihatdan galyum termometrlari 2000 darajagacha bo'lgan haroratni o'lchashi mumkin. Galliyni termometrik suyuqlik sifatida ishlatish juda uzoq vaqt oldin taklif qilingan. Gallium termometrlari allaqachon 1200 darajagacha bo'lgan haroratni o'lchaydi, ammo o'rtacha odam laboratoriyada bu termometrlarni ko'pincha ko'ra olmaydi.
Bunday termometrlar bir necha sabablarga ko'ra keng qo'llanilmaydi. Birinchidan, yuqori haroratlarda galyum juda agressiv moddadir. 500 ° C dan yuqori haroratlarda u volframdan tashqari deyarli barcha metallarni, shuningdek, boshqa ko'plab materiallarni korroziyaga olib keladi. Kvars 1100 ° S gacha bo'lgan erigan galliyga chidamli, ammo kvarts (va boshqa ko'plab ko'zoynaklar) bu metall tomonidan juda namlanganligi sababli muammo paydo bo'lishi mumkin. Ya'ni, galliy shunchaki termometrning devorlariga ichkaridan yopishib qoladi va haroratni bilib bo'lmaydi. Termometr 28 darajadan pastroq soviganida yana bir muammo paydo bo'lishi mumkin. Galliy qotib qolganda, u o'zini suv kabi tutadi - u kengayadi va shunchaki termometrni ichkaridan yorib yuborishi mumkin. Xo'sh, yuqori haroratli galyum termometrini hozir juda kamdan-kam topish mumkin bo'lgan oxirgi sabab - bu texnologiya va elektronikaning rivojlanishi. Hech kimga sir emaski, raqamli termometrdan foydalanish suyuq termometrga qaraganda ancha qulay. Masalan, platina-platina-rodiy termojuftlari bilan jihozlangan zamonaviy harorat sozlagichlari suyuqlik termometrlari uchun erishib bo'lmaydigan aniqlik bilan -200 dan +1600 ° C gacha bo'lgan haroratni o'lchash imkonini beradi. Bunga qo'shimcha ravishda, termojuft boshqaruvchidan sezilarli masofada joylashgan bo'lishi mumkin.

Galliy ko'p metallar bilan past eriydigan evtektik qotishmalar hosil qiladi, ularning ba'zilari xona haroratidan past haroratlarda eriydi.
Galliy-indiy qotishmasi 15,7 ° S haroratda eriydi, ya'ni xona haroratida u suyuqlikdir. Bunday qotishmani tayyorlash uchun metallar aralashmasini erimaguncha qizdirish ham shart emas, shunchaki galliy va indiy bo'laklarini mahkam siqish kifoya. Videodan ko'rinib turibdiki, ikkita metalning (katta silindr - galliy, kichiki - indiy) aloqa nuqtasidan evtektik qotishma tomiza boshlaydi.

Qiziqarli tajribani faqat eritish bilan emas, balki galliyning qattiqlashishi bilan ham amalga oshirish mumkin. Birinchidan, galliy qotib qolganda kengayadigan oz sonli moddalardan biri (xuddi suv kabi), ikkinchidan, erigan metallning rangi qattiq moddaning rangidan ancha farq qiladi.
Shisha flakonga oz miqdorda suyuq galliyni to'kib tashlang va ustiga qattiq galyumning kichik qismini qo'ying (kristallanish uchun urug', chunki galliy o'ta sovutishga qodir). Videoda metall kristallari qanday o'sishni boshlagani aniq ko'rsatilgan (ular kumush-oq eritmadan farqli o'laroq mavimsi rangga ega). Biroz vaqt o'tgach, kengaygan galliy pufakchani yorib yuboradi.
Videoning o'rta qismi (galliy kristallarining o'sishi) video juda uzoq bo'lmasligi uchun o'n marta tezlashtirilgan.

Xuddi simob singari, eritilgan galyumdan "uruvchi yurak" ham yasalishi mumkin, garchi galyum temirdan ko'ra ko'proq elektromusbat metall bo'lganligi sababli, u aksincha ishlaydi. Tirnoqning uchi eritilgan galyum tomchisiga tegsa, u sirt tarangligining pasayishi tufayli "tarqaladi". Va tirnoq bilan aloqa uzilishi bilanoq, sirt tarangligi kuchayadi va tomchi tirnoqqa tegguncha yana yig'iladi.

Qiziqqanlar yuklab olishlari mumkin

TA’RIF

Galiy- davriy sistemaning o'ttiz birinchi elementi. Belgilanishi - Lotin "gallium" dan Ga. To'rtinchi davrda joylashgan, IIIA guruhi. Metalllarga ishora qiladi. Yadro zaryadi 31 ga teng.

Galliy kamdan-kam uchraydigan element bo'lib, tabiatda muhim konsentratsiyalarda uchramaydi. U asosan rux konsentratlaridan rux eritilgandan keyin olinadi.

Erkin holatda galyum kumushsimon oq rangli (1-rasm) yumshoq metalldir, erish nuqtasi past. U havoda ancha barqaror, suvni parchalamaydi, lekin kislota va ishqorlarda oson eriydi.

Guruch. 1. Galiy. Tashqi ko'rinish.

Galliyning atom va molekulyar massasi

Moddaning nisbiy molekulyar massasi (M r) - berilgan molekulaning massasi uglerod atomi massasining 1/12 dan necha marta katta ekanligini va elementning nisbiy atom massasi (A r) ni ko'rsatadigan raqam. kimyoviy element atomlarining o'rtacha massasi uglerod atomining 1/12 massasidan necha marta katta.

Galliy erkin holatda monotomik Ga molekulalari shaklida mavjud bo'lganligi sababli, uning atom va molekulyar massalari qiymatlari mos keladi. Ular 69,723 ga teng.

Galliyning izotoplari

Ma'lumki, tabiatda galiy ikki turg'un 69 Ga (60,11%) va 71 Ga (39,89%) ko'rinishida bo'lishi mumkin. Ularning massa raqamlari mos ravishda 69 va 71 ga teng. Galliy 69 Ga izotopi atomining yadrosida o'ttiz bir proton va o'ttiz sakkiz neytron, 71 Ga izotopi esa bir xil miqdordagi proton va qirq neytronni o'z ichiga oladi.

Galliyning massa raqamlari 56 dan 86 gacha bo'lgan sun'iy beqaror radioaktiv izotoplari, shuningdek yadrolarning uchta izomer holati mavjud bo'lib, ular orasida yarimparchalanish davri 3,26 kun bo'lgan eng uzoq umr ko'radigan 67 Ga izotopi mavjud.

Galiy ionlari

Galliy atomining tashqi energiya darajasida valentlik bo'lgan uchta elektron mavjud:

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

Kimyoviy o'zaro ta'sir natijasida galyum o'zining valentlik elektronlarini beradi, ya'ni. ularning donoridir va musbat zaryadlangan ionga aylanadi:

Ga 0 -2e → Ga 2+;

Ga 0 -3e → Ga 3+.

Galliy molekulasi va atomi

Erkin holatda galyum monoatomik Ga molekulalari shaklida mavjud. Galliy atomi va molekulasini tavsiflovchi ba'zi xususiyatlar:

Galliy qotishmalari

Alyuminiyga galliy qo'shib, issiq ishlov berish oson bo'lgan qotishmalar olinadi; Galiy-oltin qotishmalari tish protezlari va zargarlik buyumlarida qo'llaniladi.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

2-MISA