Dom > Matematika > Gdje se vadi galij? Galij


Gdje se vadi galij? Galij




Galij je element glavne podskupine treće skupine četvrte periode periodnog sustava kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, s atomskim brojem 31. Označava se simbolom Ga (lat. Galij). Spada u grupu lakih metala. Jednostavna tvar galij je mekan, duktilni srebrno-bijeli metal s plavičastom nijansom.

Atomski broj - 31

Atomska masa - 69.723

Gustoća, kg/m³ - 5910

Talište, ° S - 29,8

Toplinski kapacitet, kJ / (kg ° S) - 0,331

Elektronegativnost - 1,8

Kovalentni polumjer, Å - 1,26

1. ionizacija potencijal, ev - 6.00

Povijest otkrića galija

Francuski kemičar Paul Emile Lecoq de Boisbaudran ušao je u povijest kao pronalazač tri nova elementa: galija (1875.), samarija (1879.) i disprozija (1886.). Prvo od tih otkrića donijelo mu je slavu.

U to vrijeme, izvan Francuske, bio je malo poznat. Imao je 38 godina, uglavnom se bavio spektroskopskim istraživanjima. Lecoq de Boisbaudran bio je dobar spektroskopist, a to je u konačnici dovelo do uspjeha: otkrio je sva tri svoja elementa spektralnom analizom.

Godine 1875. Lecoq de Boisbaudran istraživao je spektar cinkove mješavine donesene iz Pierrefittea (Pireneji). Upravo u tom spektru otkrivena je nova ljubičasta linija. Nova linija ukazivala je na prisutnost nepoznatog elementa u mineralu, i, sasvim prirodno, Lecoq de Boisbaudran je dao sve od sebe da izolira taj element. To nije bilo lako učiniti: sadržaj novog elementa u rudi bio je manji od 0,1%, au mnogočemu je bio sličan cinku*. Nakon dugotrajnih eksperimenata, znanstvenik je uspio dobiti novi element, ali u vrlo maloj količini. Toliko malen (manji od 0,1 g) da Lecoq de Boisbaudran nije mogao u potpunosti proučiti njegova fizikalna i kemijska svojstva.

Najava otkrića galija - tako je u čast Francuske (Gallija - njeno latinsko ime) nazvan novi element - pojavila se u izvješćima Pariške akademije znanosti.

Ovu poruku pročitao je D.I. Mendeljejev je u galiju prepoznao ekaaluminij, koji je predvidio pet godina ranije. Mendeljejev je odmah pisao Parizu. "Metoda otkrića i izolacije, kao i nekoliko opisanih svojstava, sugeriraju da novi metal nije ništa više od ekaaluminija", stoji u njegovom pismu. Zatim je ponovio predviđena svojstva za taj element. Štoviše, nikada ne držeći zrno galija u rukama, a da ga nije vidio u očima, ruski kemičar je tvrdio da je pronalazač elementa pogriješio, da gustoća novog metala ne može biti jednaka 4,7, kako piše Lecoq de Boisbaudran , - mora biti više oko 5,9...6,0 g/cm3! Ali iskustvo je pokazalo suprotno: otkrivač je bio u zabludi. Otkriće prvog od elemenata koje je predvidio Mendeljejev značajno je ojačalo položaj periodičkog zakona.

Nalaz Galijau prirodi

Prosječni sadržaj galija u zemljinoj kori je 19 g/t. Galij je tipičan element u tragovima s dvostrukom geokemijskom prirodom. Jedini galijev mineral, CuGaS 2 galit, vrlo je rijedak. Geokemija galija usko je povezana s geokemijom aluminija, što je posljedica sličnosti njihovih fizikalno-kemijskih svojstava. Glavni dio galija u litosferi zatvoren je u mineralima aluminija. Zbog bliskosti svojih kristalokemijskih svojstava s glavnim elementima koji tvore stijene (Al, Fe, itd.) i široke mogućnosti izomorfizma s njima, galij ne stvara velike akumulacije, unatoč značajnoj Clarke vrijednosti. Razlikuju se sljedeći minerali s visokim udjelom 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%), klorit (0 - 0,001%), feldspati (0 - 0,01%), nefelin (0 - 0,1%), hekmanit (0,01 - 0,07%), natrolit (0 - 0,1%).

Fizička svojstva Galija

Možda najpoznatije svojstvo galija je njegovo talište koje iznosi 29,76 °C. To je drugi najtaljiviji metal u periodnom sustavu (nakon žive). To vam omogućuje taljenje metala dok ga držite u ruci. Galij je jedan od rijetkih metala koji se šire kada se talina skrutne (ostali su Bi, Ge).

Kristalni galij ima nekoliko polimorfnih modifikacija, međutim, samo je jedna (I) termodinamički stabilna, ima ortorombsku (pseudotetragonalnu) rešetku s parametrima a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Ostale modifikacije galija (β, γ, δ, ε) kristaliziraju iz prehlađenog raspršenog metala i nestabilne su. Pri povišenom tlaku uočene su još dvije polimorfne strukture galija II i III koje imaju kubičnu i tetragonalnu rešetku.

Gustoća galija u čvrstom stanju pri T=20°C iznosi 5,904 g/cm³.

Jedna od značajki galija je širok temperaturni raspon za postojanje tekućeg stanja (od 30 do 2230 °C), dok ima nizak tlak pare na temperaturama do 1100÷1200 °C. Specifični toplinski kapacitet čvrstog galija u temperaturnom području T=0÷24 °C iznosi 376,7 J/kg K (0,09 cal/g deg.), u tekućem stanju pri T=29÷100 °C - 410 J/ kg K (0,098 cal/g deg).

Električni otpor u čvrstom i tekućem stanju je 53,4 10 −6 ohm cm (pri T=0 °C) i 27,2 10 −6 ohm cm (pri T=30 °C). Viskoznost tekućeg galija pri različitim temperaturama je 1,612 poisa pri T=98°C i 0,578 poisa pri T=1100°C. Površinska napetost izmjerena na 30 °C u atmosferi vodika iznosi 0,735 N/m. Koeficijenti refleksije za valne duljine od 4360 Å i 5890 Å su 75,6% odnosno 71,3%.

Prirodni galij sastoji se od dva izotopa 69 Ga (61,2%) i 71 Ga (38,8%). Presjek zahvata toplinskog neutrona je 2,1·10 −28 m² odnosno 5,1·10 −28 m².

Galij je nisko toksičan element. Zbog niskog tališta, ingote galija preporuča se transportirati u polietilenskim vrećama, koje su slabo namočene talinom galija. Svojedobno se metal čak koristio i za izradu plombi (umjesto amalgamskih plombi). Ova primjena temelji se na činjenici da kada se bakreni prah pomiješa s rastaljenim galijem, dobije se pasta koja se stvrdne nakon nekoliko sati (zbog stvaranja intermetalnog spoja) i tada može izdržati zagrijavanje do 600 stupnjeva bez taljenja.

Na visokim temperaturama galij je vrlo agresivna tvar. Na temperaturama iznad 500 °C nagriza gotovo sve metale osim volframa, kao i mnoge druge materijale. Kvarc je otporan na rastaljeni galij do 1100°C, ali može nastati problem jer je kvarc (kao i većina drugih stakala) jako ovlažljiv ovim metalom. To jest, galij će se jednostavno zalijepiti za stijenke kvarca.

Kemijska svojstva Galija

Kemijska svojstva galija bliska su svojstvima aluminija. Oksidni film koji se stvara na površini metala na zraku štiti galij od daljnje oksidacije. Kada se zagrijava pod tlakom, galij reagira s vodom, tvoreći spoj GaOOH reakcijom:

2Ga + 4H2O = 2GaOOH + 3H2.

Galij stupa u interakciju s mineralnim kiselinama uz oslobađanje vodika i stvaranje soli, a reakcija se odvija čak i ispod sobne temperature:

2Ga + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2

Produkti reakcije s alkalijama i kalijevim i natrijevim karbonatima su hidroksogalati koji sadrže Ga (OH) 4 - i, moguće, Ga (OH) 6 3 - i Ga (OH) 2 - ione:

2Ga + 6H2O + 2NaOH = 2Na + 3H2

Galij reagira s halogenima: reakcija s klorom i fluorom događa se na sobnoj temperaturi, s bromom - već na -35 ° C (oko 20 ° C - s paljenjem), interakcija s jodom počinje kada se zagrije.

Galij ne stupa u interakciju s vodikom, ugljikom, dušikom, silicijem i borom.

Na visokim temperaturama galij je sposoban uništiti različite materijale i njegovo djelovanje je jače od taline bilo kojeg drugog metala. Dakle, grafit i volfram otporni su na djelovanje taline galija do 800 ° C, alundum i berilijev oksid BeO - do 1000 ° C, tantal, molibden i niobij otporni su do 400 ÷ 450 ° C.

S većinom metala galij tvori galide, osim bizmuta, kao i metala podskupina cinka, skandija i titana. Jedan od galida V 3 Ga ima prilično visoku temperaturu supravodljivog prijelaza od 16,8 K.

Galij stvara polimerne hidride:

4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl.

Stabilnost iona opada u seriji BH 4 - → AlH 4 - → GaH 4 - . Ion BH 4 - stabilan u vodenoj otopini, AlH 4 - i GaH 4 - brzo hidroliziraju:

GaH 4 - + 4H 2 O \u003d Ga (OH) 3 + OH - + 4H 2 -

Kada se Ga (OH) 3 i Ga 2 O 3 otope u kiselinama, nastaju aqua kompleksi 3+, stoga se galijeve soli izoliraju iz vodenih otopina u obliku kristalnih hidrata, na primjer, galijev klorid GaCl 3 * 6H 2 O , kalij galij stipsa KGa (SO 4) 2 * 12H2O.

Zanimljiva je interakcija galija sa sumpornom kiselinom. Prati ga oslobađanje elementarnog sumpora. U tom slučaju sumpor obavija površinu metala i sprječava njegovo daljnje otapanje. Međutim, ako se metal ispere vrućom vodom, reakcija će se nastaviti i nastavit će se sve dok na galiju ne izraste nova "koža" od sumpora.

Osnovne veze Galija
  • Ga2H6- hlapljiva tekućina, t pl −21,4 °C, tp t 139 °C. U eterskoj suspenziji s litij ili talij hidratom stvara spojeve LiGaH 4 i TlGaH 4. Nastaje kao rezultat obrade tetrametildigalana trietilaminom. Postoje banana veze, kao u diboranu
  • Ga2O3- bijeli ili žuti prah, t pl 1795 °C. Postoji u obliku dvije modifikacije. α- Ga 2 O 3 - bezbojni trigonalni kristali gustoće od 6,48 g / cm³, slabo topljivi u vodi, topljivi u kiselinama. β- Ga 2 O 3 - bezbojni monoklinski kristali gustoće od 5,88 g / cm³, slabo topljivi u vodi, kiselinama i alkalijama. Dobiva se zagrijavanjem metalnog galija na zraku na 260 °C ili u atmosferi kisika, ili kalciniranjem galij nitrata ili sulfata. ΔH° 298(arr) -1089,10 kJ/mol; ΔG° 298(arr) -998,24 kJ/mol; S° 298 84,98 J/mol*K. Pokazuju amfoterna svojstva, iako su glavna svojstva, u usporedbi s aluminijem, poboljšana:

Ga 2 O 3 + 6HCl \u003d 2GaCl 2 Ga 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na Ga 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaGaO 2 + CO 2

  • Ga(OH)3- taloži se u obliku želatinastog taloga tijekom obrade otopina soli trovalentnog galija s hidroksidima i karbonatima alkalnih metala (pH 9,7). Otapa se u koncentriranom amonijaku i koncentriranoj otopini amonijevog karbonata, taloži se kuhanjem. Zagrijavanjem se galijev hidroksid može pretvoriti u GaOOH, zatim u Ga 2 O 3 *H 2 O i na kraju u Ga 2 O 3. Može se dobiti hidrolizom soli trovalentnog galija.
  • GaF3- Bijeli prah. t pl> 1000 ° C, t kip 950 ° C, gustoća - 4,47 g / cm³. Slabo topljiv u vodi. Poznati kristalni GaF 3 ·3H 2 O. Dobiva se zagrijavanjem galijeva oksida u atmosferi fluora.
  • GaCl3- bezbojni higroskopni kristali. t pl 78 ° C, t kip 215 ° C, gustoća - 2,47 g / cm³. Dobro otopimo u vodi. Hidrolizira u vodenim otopinama. Dobiva se izravno iz elemenata. Koristi se kao katalizator u organskim sintezama.
  • GaBr3- bezbojni higroskopni kristali. t pl 122 ° C, t kip 279 ° C gustoća - 3,69 g / cm³. Otapa se u vodi. Hidrolizira u vodenim otopinama. Slabo topljiv u amonijaku. Dobiva se izravno iz elemenata.
  • GaI 3- higroskopne svijetložute iglice. t pl 212 ° C, t kip 346 ° C, gustoća - 4,15 g / cm³. Hidrolizira toplom vodom. Dobiva se izravno iz elemenata.
  • GaS 3- žuti kristali ili bijeli amorfni prah s t pl 1250 °C i gustoćom 3,65 g/cm³. U interakciji je s vodom, dok potpuno hidrolizira. Dobiva se interakcijom galija sa sumporom ili sumporovodikom.
  • Ga2(SO4)318H20- bezbojna, u vodi vrlo topiva tvar. Dobiva se interakcijom galija, njegovog oksida i hidroksida sa sumpornom kiselinom. Sa sulfatima alkalnih metala i amonijem, lako formira stipse, na primjer, KGa (SO 4) 2 12H 2 O.
  • Ga(NO3)38H20- bezbojni kristali, topljivi u vodi i etanolu. Zagrijavanjem se raspada u galijev (III) oksid. Dobiva se djelovanjem dušične kiseline na galijev hidroksid.
Dobivanje galija

Glavni izvor galija je proizvodnja aluminija. Galij se tijekom prerade boksita Bayerovom metodom koncentrira u cirkulirajućim matičnim tekućinama nakon izdvajanja Al(OH) 3 . Galij se iz takvih otopina izolira elektrolizom na živinoj katodi. Iz alkalne otopine dobivene nakon obrade amalgama vodom taloži se Ga(OH) 3 koji se otapa u alkaliji, a galij se izolira elektrolizom.

S soda-vapnenom metodom prerade boksita ili nefelinske rude, Galij se koncentrira u posljednjim frakcijama sedimenata koji se oslobađaju tijekom karbonizacije. Za dodatno obogaćivanje, talog hidroksida tretira se vapnenim mlijekom. U tom slučaju najveći dio Al ostaje u talogu, a Galij prelazi u otopinu iz koje se propuštanjem CO 2 izolira galijev koncentrat (6-8% Ga 2 O 3); potonji se otapa u lužini, a galij se izolira elektrolitički.

Zaostala anodna legura Al procesa rafiniranja metodom troslojne elektrolize također može poslužiti kao izvor galija. U proizvodnji cinka izvori Galija su sublimati (Weltz oksidi) koji nastaju tijekom prerade jalovine luženja cinkove gadovine.

Tekući galij dobiven elektrolizom alkalne otopine, ispran vodom i kiselinama (HCl, HNO 3), sadrži 99,9-99,95% Ga. Čistiji metal dobiva se taljenjem u vakuumu, zonskim taljenjem ili izvlačenjem monokristala iz taline.

Upotreba galija

Galijev arsenid GaAs je obećavajući materijal za poluvodičku elektroniku.

Galijev nitrid koristi se u stvaranju poluvodičkih lasera i LED dioda u plavom i ultraljubičastom rasponu. Galijev nitrid ima izvrsna kemijska i mehanička svojstva tipična za sve spojeve nitrida.

Kao element skupine III, koji pridonosi povećanju vodljivosti "rupe" u poluvodiču, galij (čistoće najmanje 99,999%) koristi se kao dodatak germaniju i siliciju. Intermetalni spojevi galija s elementima V skupine - antimonom i arsenom - sami imaju svojstva poluvodiča.

Izotop galij-71 najvažniji je materijal za detekciju neutrina i u tom smislu pred tehnologijom je vrlo hitan zadatak izdvajanja izotopa iz prirodne smjese kako bi se povećala osjetljivost detektora neutrina. Budući da je sadržaj 71 Ga u prirodnoj mješavini izotopa oko 39,9%, izolacija čistog izotopa i njegova uporaba kao detektora neutrina može povećati osjetljivost detekcije za 2,5 puta.

Dodatak galija u staklenu masu omogućuje dobivanje stakala s visokim indeksom loma svjetlosnih zraka, a stakla na bazi Ga 2 O 3 dobro propuštaju infracrvene zrake.

Galij je skup, 2005. godine tona galija je na svjetskom tržištu koštala 1,2 milijuna američkih dolara, a zbog visoke cijene, a ujedno i velike potražnje za ovim metalom, vrlo je važno uspostaviti njegovu potpunu ekstrakciju u proizvodnji aluminija. i preradu ugljena na tekuće gorivo.

Tekući galij odbija 88% svjetlosti koja pada na njega, čvrsti - malo manje. Stoga je zrcala od galija vrlo jednostavno proizvesti - premaz od galija može se nanijeti čak i četkom.

Galij ima niz legura koje su tekuće na sobnoj temperaturi, a jedna od njegovih legura ima talište od 3 °C, no s druge strane, galij (legure u manjoj mjeri) je vrlo agresivan za većinu konstrukcijskih materijala (pukotine i erozija legura na visokim temperaturama), a kao rashladno sredstvo je neučinkovito, a često i jednostavno neprihvatljivo.

Bilo je pokušaja korištenja galija u nuklearnim reaktorima, ali se rezultati tih pokušaja teško mogu smatrati uspješnim. Ne samo da galij prilično aktivno hvata neutrone (presjek hvatanja od 2,71 barna), on također reagira na povišenim temperaturama s većinom metala.

Galij nije postao atomski materijal. Istina, njegov umjetni radioaktivni izotop 72 Ga (s poluživotom od 14,2 sata) koristi se za dijagnosticiranje raka kostiju. Galij-72 klorid i nitrat adsorbira tumor, a fiksiranjem zračenja karakterističnog za ovaj izotop, liječnici gotovo točno određuju veličinu stranih formacija.

Galij je izvrstan lubrikant. Na bazi galija i nikla, galija i skandija stvorena su praktično vrlo važna ljepila za metale.

Metalni galij također se puni u kvarcne termometre (umjesto živine) za mjerenje visokih temperatura. To je zato što galij ima mnogo višu točku vrelišta od žive.

Galijev oksid sastavni je dio niza strateški važnih laserskih materijala.

Proizvodnja galija u svijetu

Njegova svjetska proizvodnja ne prelazi dvjesto tona godišnje. Uz iznimku dvaju nedavno otkrivenih nalazišta - 2001. u Gold Canionu, Nevada, SAD i 2005. u Unutarnjoj Mongoliji, Kina - galija nema nigdje u svijetu u industrijskim koncentracijama. (U potonjem ležištu utvrđena je prisutnost 958 tisuća tona galija u ugljenu - to je udvostručenje svjetskih resursa galija).

Svjetski resursi galija samo u boksitu procjenjuju se na više od 1 milijun tona, au spomenutom nalazištu u Kini 958 tisuća tona galija u ugljenu – udvostručenje svjetskih resursa galija).

Nema mnogo proizvođača galija. GEO Gallium jedan je od vodećih na tržištu galija. Njegovi glavni pogoni do 2006. sastojali su se od tvornice u Stadeu (Njemačka), koja proizvodi oko 33 tone godišnje, tvornice u Salindresu, koja prerađuje 20 tona godišnje (Francuska) i u Pinjarri (Zapadna Australija) - potencijal (ali nije pušten u rad u sustav) kapaciteta do 50 tona/god.

2006. pozicija proizvođača broj 1 je oslabila - poduzeće Stade kupili su britanski MCP i američki Recapture Metals.

Japanska tvrtka Dowa Mining jedini je svjetski proizvođač primarnog galija iz koncentrata cinka kao nusproizvoda proizvodnje cinka. Ukupni kapacitet Dowa Mininga za proizvodnju sirovina procjenjuje se na do 20 tona godišnje. U Kazahstanu tvornica aluminija u Kazahstanu u Pavlodaru ima ukupni kapacitet do 20 tona godišnje.

Kina je postala vrlo ozbiljan dobavljač galija. U Kini postoje 3 glavna proizvođača primarnog galija - Geatwall Aluminium Co. (do 15 tona godišnje), Shandong Aluminium Plant (oko 6 tona godišnje) i Guizhou Aluminium Plant (do 6 tona godišnje). Postoji i niz koprodukcija. Sumitomo Chemical je osnovao zajedničko ulaganje u Kini s kapacitetom do 40 tona godišnje. Američka tvrtka AXT osnovala je zajedničko ulaganje s najvećim kineskim poduzećem za proizvodnju aluminija Shanxi Aluminium Factory Beijing JiYa semiconductor Material Co. s kapacitetom do 20 tona / godišnje.

Proizvodnja galija u Rusiji

U Rusiji je struktura proizvodnje galija određena formiranjem aluminijske industrije. Dvije vodeće grupe koje su najavile spajanje - Russian Aluminium i SUAL - vlasnici su nalazišta galija stvorenih u rafinerijama glinice.

Ruski aluminij: Rafinerija glinice Nikolaev u Ukrajini (klasična Bayerova hidrokemijska metoda za preradu tropskog boksita, kapacitet lokacije - do 12 tona galija / godišnje) i Rafinerija glinice Achinsk u Rusiji (prerada sinteriranjem nefelinskih sirovina - urtita iz Kiya- Šaltirsko ležište Krasnojarskog teritorija, kapacitet odjeljka je 1,5 tona galija godišnje).

SUAL: Kapaciteti u Kamensk-Uralskom (Bayerova tehnologija sinteriranja boksita regije boksitnih ruda Sjevernog Urala, kapacitet lokacije - do 2 tone galija godišnje), u tvornici glinice Boksitogorsk (prerađuje boksite Lenjingradske regije sinterovanjem, kapacitet - 5 tona galija / godišnje, trenutno u naftalici) i Pikalevsky aluminijev oksid (prerađuje koncentrate nefelina iz apatit-nefelinskih ruda Murmanske regije sinterovanjem, kapacitet lokacije je 9 tona galija / godišnje). Ukupno, sva poduzeća Rusala i SUAL-a mogu proizvesti više od 20 tona godišnje.

Stvarna proizvodnja je manja - primjerice, 2005. godine iz Rusije je izvezeno 8,3 tone galija, a iz Ukrajine 13,9 tona galija iz Nikolajevske rafinerije glinice.

U pripremi materijala korišteni su podaci tvrtke Kvar.


A ovdje je još jedna upotreba galija. Istina, u ovakvom obliku za mene je to bilo prilično neočekivano.
Galij je u tekućem stanju u vrlo širokom temperaturnom rasponu, a, u teoriji, galijevi termometri mogu mjeriti temperature do 2000 stupnjeva. Po prvi put, uporaba galija kao termometrijske tekućine predložena je prije dosta vremena. Na primjer, čitao sam o tome u priručniku iz šezdesetih, a također sam ga vidio mnogo puta u popularnoznanstvenim knjigama o kemiji (osobito u Popularnoj biblioteci kemijskih elemenata). Rečeno je da galijevi termometri već mjere temperaturu do 1200 stupnjeva, ali običnom čovjeku nije često moguće vidjeti te termometre uživo u laboratoriju.
Mislim da takvi toplomjeri nisu u širokoj upotrebi iz više razloga. Prvo, na visokim temperaturama, galij je vrlo agresivna tvar. Na temperaturama iznad 500 °C nagriza gotovo sve metale osim volframa, kao i mnoge druge materijale. Kvarc je otporan na rastaljeni galij do 1100°C, ali može nastati problem jer je kvarc (kao i većina drugih stakala) jako ovlažljiv ovim metalom. To jest, galij će se jednostavno zalijepiti za stijenke termometra iznutra i bit će nemoguće znati temperaturu. Drugi problem može nastati kada se termometar ohladi ispod 28 stupnjeva. Kada se skrutne, galij se ponaša kao voda - širi se i može jednostavno razbiti termometar iznutra. Pa, posljednji razlog zašto je visokotemperaturni galijev termometar sada vrlo rijedak je razvoj tehnologije i elektronike. Nije tajna da je digitalni termometar mnogo praktičniji za korištenje od tekućeg. Suvremeni regulatori temperature, zajedno s, na primjer, termoparovima platina-platina-rodij, omogućuju mjerenje temperatura u rasponu od -200 do +1600°C s točnošću nedostižnom za tekuće termometre. Osim toga, termoelement se može nalaziti na znatnoj udaljenosti od regulatora.
Toplomjer sa fotografije pronašao sam na njemačkoj ebay aukciji nakon otprilike godinu i pol dana potrage.

Što je 29,76 o C. Ako ga stavite na topli dlan, postupno počinje prelaziti iz krutog stanja u tekući oblik.

Kratak izlet u povijest

Kako se zove metal koji se topi u ruci? Kao što je gore navedeno, takav materijal je poznat pod definicijom galija. Njegovo teoretsko postojanje predvidio je još 1870. godine ruski znanstvenik, autor tablice kemijskih elemenata - Dmitrij Mendeljejev. Osnova za nastanak takve pretpostavke bilo je njegovo proučavanje svojstava brojnih metala. U to vrijeme niti jedan teoretičar nije mogao zamisliti da metal koji se topi u rukama postoji u stvarnosti.

Mogućnost sintetiziranja izuzetno topljivog materijala, čiju je pojavu predvidio Mendeljejev, dokazao je francuski znanstvenik Emile Lecoq de Boisbaudran. Godine 1875. uspio je izolirati galij iz cinkove rude. Tijekom pokusa s materijalom, znanstvenik je dobio metal koji se topi u njegovim rukama.

Poznato je da je Émile Boisbaudran imao značajnih poteškoća u izolaciji novog elementa iz cinkove rude. Tijekom prvih pokusa uspio je izdvojiti samo 0,1 gram galija. Međutim, i to je bilo dovoljno za potvrdu nevjerojatnih svojstava materijala.

Gdje se galij nalazi u prirodi?

Galij je jedan od elemenata koji se ne pojavljuju kao ležišta rude. Materijal je vrlo raspršen u zemljinoj kori. U prirodi se nalazi u izuzetno rijetkim mineralima kao što su galit i zengeit. Tijekom laboratorijskih pokusa može se izdvojiti mala količina galija iz ruda cinka, aluminija, germanija i željeza. Ponekad se nalazi u boksitu, naslagama ugljena i drugim mineralnim naslagama.

Kako se dobiva galij

Trenutno znanstvenici najčešće sintetiziraju metal koji se topi u rukama iz aluminijskih otopina koje se iskopavaju tijekom prerade glinice. Kao rezultat uklanjanja glavne mase aluminija i provođenja postupka ponovljene koncentracije metala, dobiva se alkalna otopina u kojoj postoji beznačajan udio galija. Izdvojite takav materijal iz otopine elektrolizom.

Prijave

Galij do danas nije pronašao industrijsku upotrebu. To je zbog raširene upotrebe aluminija, koji ima slična svojstva u krutom obliku. Unatoč tome, galij izgleda kao obećavajući materijal, budući da ima izvrsna svojstva poluvodiča. Takav se metal potencijalno može koristiti za proizvodnju tranzistorskih elemenata, visokotemperaturnih ispravljača i solarnih baterija. Galij se čini kao izvrsno rješenje za izradu optičkih zrcalnih prevlaka koje će imati najveću refleksivnost.

Glavna prepreka korištenju galija u industrijskim razmjerima ostaje visoka cijena njegove sinteze iz ruda i minerala. Cijena tone takvog metala na svjetskom tržištu iznosi više od 1,2 milijuna dolara.

Do danas je galij pronašao učinkovitu primjenu samo u području medicine. Metal u tekućem obliku koristi se za usporavanje gubitka koštane mase kod ljudi koji boluju od raka. Koristi se za brzo zaustavljanje krvarenja kod izrazito dubokih rana na tijelu žrtve. U potonjem slučaju, začepljenje krvnih žila galijem ne dovodi do stvaranja krvnih ugrušaka.

Kao što je gore navedeno, galij je metal koji se topi u rukama. Budući da je temperatura potrebna za prijelaz materijala u tekuće stanje nešto više od 29 ° C, dovoljno ga je držati na dlanovima. Nakon nekog vremena, prvobitno čvrsti materijal počet će se topiti pred našim očima.

Prilično fascinantan pokus može se izvesti sa skrućivanjem galija. Prikazani metal ima tendenciju širenja tijekom skrućivanja. Za izvođenje zanimljivog eksperimenta dovoljno je staviti tekući galij u staklenu bočicu. Zatim morate početi hladiti posudu. Nakon nekog vremena možete primijetiti kako se u mjehuriću počinju stvarati metalni kristali. Oni će imati plavičastu boju, za razliku od srebrnaste nijanse koja je karakteristična za materijal u tekućem stanju. Ako se hlađenje ne zaustavi, kristalizirajući galij će na kraju rasprsnuti stakleni mjehurić.

Konačno

Tako smo saznali koji se metal topi u ruci. Danas se galij može naći u prodaji za vlastite eksperimente. Međutim, s materijalom se mora postupati vrlo pažljivo. Čvrsti galij je netoksičan. Međutim, produljeni kontakt s materijalom u tekućem obliku može dovesti do najnepredviđenijih zdravstvenih posljedica, sve do zaustavljanja disanja, paralize udova i ulaska osobe u komu.

Svatko čije je znanje na satu kemije ocijenjeno izvrsnim, sigurno zna za postojanje takvog kemijskog elementa iz poznate tablice kao što je galij. Godine 1875., tijekom istraživanja, u uzorcima cinka otkriven je novi kemijski element.

metalni galij

Galij je metal boje čelika koji je na niskim temperaturama u čvrstom stanju. Međutim, čim temperatura poraste na 29 stupnjeva, metal se počinje pretvarati u tekuću tvar. S obzirom na to da je temperatura ljudskog tijela iznad 30 stupnjeva, možete gledati kako se čvrsti galij pretvara u tekući metal na vašem dlanu.

Ali ni tu se svojstva galija ne iscrpljuju. Može izdržati temperature do 2230 stupnjeva, zbog čega je najpogodniji materijal u proizvodnji visokotemperaturnih termometara. Danas svatko tko se želi uvjeriti u svojstva ovog neobičnog elementa No31 iz periodnog sustava može kupiti galij.

Galij je mekan i krt metal koji lako mijenja oblik te ga je u prirodi nemoguće pronaći u čistom obliku. Mnogi se pitaju gdje nabaviti galij, jer ovaj element nije lako rudariti, što znači da bi njegova cijena trebala biti prilično visoka. Galij možete kupiti u Moskvi i drugim gradovima Rusije putem internetske trgovine.

Galij

Element se transportira u posebnim plastičnim bočicama, budući da metal može promijeniti svoj oblik nekoliko puta dok ne stigne na odredište. No, ne naručuju svi galij da bi zadovoljili svoj interes. Svatko tko zna gdje se koristi galij odavno je mogao pronaći njegovu upotrebu u svakodnevnom životu.

Dostupno talište galija omogućuje taloženje elementa na bilo kojoj ravnini. To je galij Gallium Ga koji vam omogućuje da jednostavnu površinu pretvorite u zrcalnu. Okrenite ogledalo i na poleđini ćete vidjeti srebrni premaz, ovo je ovaj element.

Znajući gdje kupiti galij, lako možete obnoviti površinu starih ogledala, ukloniti ogrebotine i zamračenje. Premaz se također koristi u proizvodnji vitraja i zanata od prozirnog materijala (plastike ili stakla). Pa, dodavanjem metala izravno u sastav stakla, možete dobiti izvrstan reflektirajući pribor.

Primjena galija našla je svoje mjesto u stomatologiji. Također je odličan materijal za protupožarne alarme. Zbog toga počinje djelovati i bez otvorene vatre. Oštar porast sobne temperature može poslužiti kao alarm za takav uređaj.

Netoksični element, siguran za zdravlje, uspješno se koristi u sastavu za punjenje zuba. Međutim, izravna interakcija metala s ljudskim tijelom bit će štetna. Stoga, kada kupujete tekući metalni galij, poduzmite sve mjere opreza i nemojte ga koristiti kao igračku za djecu.

Vrijedno je kupiti metalni galij za provođenje eksperimenata u nastavi kemije. Nastavnik će znati objasniti učenicima i jasno dokazati da je galij element koji može mijenjati svoj oblik i stanje. Cijena galija omogućuje vam kupnju ovog elementa za upotrebu u nastavi kemije.

I naravno, galij je odličan način za loše učenje u školi. Doista, u tekućem stanju, metal je vrlo sličan živi, ​​ali ovaj element nije otrovan i potpuno je siguran za kratku interakciju s kožom. Iznenadite svoje prijatelje pokazujući kako se čvrsta legura u vašim dlanovima pretvara u tekuću masu.

Galij u St. Petersburgu možete kupiti samo u internetskoj trgovini, jer se element ne može naći na policama. Ne znaju svi koliko košta galij, a neupućenim prijateljima lako možete ispričati bilo koju smiješnu izmišljenu priču o tome kako ste ga nabavili.

Za odrasle će ovo biti izvrsna prilika da svojoj djeci ispričate gdje se koristi galij i objasnite kako se od običnog stakla izrađuje zrcalna površina. I premda upotreba u svakodnevnom životu nije velika, ali svaki će učenik ovo iskustvo s tekućim-krutim metalom pamtiti cijeli život.

Težina sadržaja plastične bočice je mala. Sadrži samo 20 grama 99,9% galija. Ali za vizualni eksperiment ne treba vam više, a svatko može kupiti galij po niskoj cijeni.

Tekući metal Galij. Osobitosti

  • Prodaje se u zatvorenoj plastičnoj ambalaži;
  • Bit će to sjajan eksponat za sat kemije;
  • Pomaže obnoviti površinu zrcala;
  • Lako prelazi iz krutog u tekuće stanje i obrnuto;
  • To će vam dati priliku da utjelovite sve kreativne fantazije u proizvodnji vitraža.

Ako znate gdje kupiti galij, možete svjedočiti jednostavnoj, ali misterioznoj reakciji elementa. Kap tekuće tvari na dlanu izgledat će smiješno, jer se metal ne topi u stanje vode i može lako promijeniti oblik u vašoj ruci. Ne zaboravite poduzeti mjere opreza kada koristite ovu čarobnu tvar. Po niskoj cijeni, metalni galij vrijedi kupiti za svakoga tko želi držati mali komad magičnog elementa u svojim rukama.

Tehnički podaci

  • Materijal: galij 99,99%;
  • Talište: 29°C;
  • Težina: 20g

Oprema

  • 1 x Galij u zatvorenoj plastičnoj ambalaži.

Galij

GALIJ-ja; m.[od lat. Galija - Francuska] Kemijski element (Ga), mekani topljivi srebrnobijeli metal (koristi se u proizvodnji poluvodiča).

Galij

(lat. Gallium), kemijski element III skupine periodnog sustava. Ime je iz Galije, latinskog naziva za Francusku. Srebrnasto bijeli topljivi ( t tt 29,77°C) metal; gustoća (g / cm 3) čvrstog metala 5,904, tekućeg 6,095; t kip 2205ºC. Kemijski otporan na zrak. Rasprostranjen u prirodi, pronađen zajedno s Al. Uglavnom se koriste (97%) u proizvodnji poluvodičkih materijala (GaAs, GaSb, GaP, GaN).

GALIJ

GALIJ (lat. Gallium, od Gallia - latinski naziv za Francusku), Ga (čita se "galij"), kemijski element s atomskim brojem 31, atomske mase 69,723.
Prirodni galij sastoji se od dva izotopa 69 Ga (61,2 % mase) i 71 Ga (38,8 %). Konfiguracija vanjskog elektronskog sloja 4 s 2 str jedan . Oksidacijsko stanje je +3, +1 (valencije I, III).
Nalazi se u skupini IIIA periodnog sustava elemenata, u 4. periodi.
Polumjer atoma je 0,1245 nm, polumjer iona Ga 3+ je 0,062 nm. Sekvencijalne energije ionizacije 5,998, 20,514, 30,71, 64,2 i 89,8 eV. Elektronegativnost prema Paulingu (cm. PAULING Linus) 1,6.
Povijest otkrića
Postojanje ovog elementa prvi je put predvidio D. I. Mendeljejev (cm. MENDELEEV Dmitrij Ivanovič) 1871. na temelju periodičkog zakona koji je on otkrio. Nazvao ga je ekaaluminij. Godine 1875. P. E. Lecoq de Boisbaudran (cm. Lecoq de Boisbaudran Paul Emil) izolirani galij iz cinkove rude.
De Boisbaudran je odredio gustoću galija - 4,7 g / cm 3, što nije odgovaralo vrijednosti koju je predvidio D. I. Mendeleev od 5,9 g / cm 3. Pročišćena vrijednost gustoće galija (5,904 g/cm3) poklopila se s Mendeljejevljevim predviđanjem.
Biti u prirodi
Sadržaj u zemljinoj kori je 1,8 10 -3% mase. Galij je element u tragovima. U prirodi se javlja u obliku vrlo rijetkih minerala: zengeit Ga(OH) 3 , galit CuGaS 2 i drugi. Suputnik je aluminija (cm. ALUMINIJ), cinkov (cm. CINK (kemijski element), Njemačka (cm. GERMANIJ), žlijezda (cm.ŽELJEZO); nalazi u sfaleritu (cm. sfalerit), nefelin (cm. NEFELIN), trolit, boksit, (cm. KUTIJE) germanit, u ugljenu i željeznim rudama nekih ležišta.
Priznanica
Glavni izvor galija su aluminatne otopine dobivene preradom glinice. Nakon uklanjanja većeg dijela Al i ponovljenog koncentriranja, nastaje alkalna otopina koja sadrži Ga i Al. Galij se izolira elektrolizom te otopine.
Fizička i kemijska svojstva
Galij je svijetlo sivi metal s niskim talištem i plavkaste nijanse. Talina Ga može biti u tekućem stanju na temperaturi nižoj od tališta (29,75 °C). Vrelište je 2200 ° C, to je zbog činjenice da u tekućem galiju postoji gusto pakiranje atoma s koordinacijskim brojem 12. Potrebno je puno energije da se uništi.
Kristalnu rešetku stabilne a-modifikacije čine dvoatomne molekule Ga 2 povezane zajedno van der Waalsovim silama (cm. MEĐUMOLEKULARNA INTERAKCIJA), duljina veze 0,244 nm.
Standardni elektrodni potencijal para Ga 3+ /Ga je –0,53 V, Ga je u elektrokemijskom nizu do vodika (cm. VODIK).
Po kemijskim svojstvima galij je sličan aluminiju.
Na zraku je Ga prekriven oksidnim filmom koji sprječava daljnju oksidaciju. S arsenom (cm. ARSEN), fosfor (cm. FOSFOR), antimon (cm. ANTIMON) sa sumporom tvori galijev arsenid, fosfid i antimonid (cm. SUMPOR), selen (cm. SELEN), telur (cm. TELUR)- halkogenidi. Kada se zagrijava, Ga reagira s kisikom (cm. KISIK). S klorom (cm. KLOR) i brom (cm. BROM) galij reagira na sobnoj temperaturi s jodom (cm. IOD)- kada se zagrije. Galijevi halogenidi tvore dimere Ge 2 X 6.
Galij stvara polimerne hidride:
4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl.
Stabilnost iona opada u seriji BH 4 – - AlH 4 – - GaH 4 – . Ion BH 4 - stabilan u vodenoj otopini, AlH 4 - i GaH 4 - brzo hidroliziraju:
GaH 4 - + 4H 2 O \u003d Ga (OH) 3 + OH - + 4H 2
Kada se zagrijava pod tlakom, Ga reagira s vodom:
2Ga + 4H2O = 2GaOOH + 3H2
S mineralnim kiselinama Ga polagano reagira uz oslobađanje vodika:
2Ga + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2
Galij se otapa u alkalijama uz stvaranje hidroksogalata:
2Ga + 6H2O + 2NaOH = 2Na + 3H2
Galijev oksid i hidroksid pokazuju amfoterna svojstva, iako su njihova glavna svojstva poboljšana u usporedbi s Al:
Ga 2 O 3 + 6HCl \u003d 2GaCl 2,
Ga 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na
Ga 2 O 3 + Na 2 CO 3 \u003d 2NaGaO 2 + CO 2
Kada se otopina bilo koje galijeve soli alkalizira, oslobađa se galijev hidroksid promjenjivog sastava Ge 2 O 3 x H2O:
Ga (NO 3) 2 + 3NaOH \u003d Ga (OH) 3 Í + 3NaNO 3
Kada se Ga (OH) 3 i Ga 2 O 3 otope u kiselinama, nastaju aqua kompleksi 3+, stoga se galijeve soli izoliraju iz vodenih otopina u obliku kristalnih hidrata, na primjer, galijev klorid GaCl 3 6H 2 O, kalij galij stipsa KGa (SO 4) 2 12H 2 O. Galij akva kompleksi u otopinama su bezbojni.
Primjena
Oko 97% galija proizvedenog u industriji koristi se za dobivanje spojeva s poluvodičkim svojstvima, na primjer, galijev arsenid GaAs. Metalni galij koristi se u radioelektronici za "hladno lemljenje" keramičkih i metalnih dijelova, za dopiranje Ge i Si te za dobivanje optičkih zrcala. Ga može zamijeniti Hg u ispravljačima električne struje. Eutektička legura galija s indijem koristi se u radijacijskim krugovima reaktora.
Značajke cirkulacije
Galij je nisko toksičan element. Zbog niskog tališta, ingote Ga preporuča se transportirati u polietilenskim vrećama, koje su slabo namočene tekućim galijem.

enciklopedijski rječnik. 2009 .

Sinonimi:

Pogledajte što je "galij" u drugim rječnicima:

    Metal, jednostavno tijelo, čije je postojanje predvidio Mendeljejev, a otkrio Lecoq de Bouaubaudran. Rječnik stranih riječi uključenih u ruski jezik. Čudinov A.N., 1910. GALIJ je nerazgradiv mineral, plavo-bijele boje; čvrsto,…… Rječnik stranih riječi ruskog jezika

    - (galij), Ga, kemijski element III skupine periodnog sustava, atomski broj 31, atomska masa 69,72; metal. Galij je otkrio francuski kemičar P. Lecoq de Boisbaudran 1875. godine ... Moderna enciklopedija

    Ga (lat. Gallium * a. gallium; n. Gallium; f. gallium; i. galio), kem. skupina III element periodični. Mendelejevljev sustavi, na. n. 31, na. m. 69.73. Sastoji se od dva stabilna izotopa 69Ga (61,2%) i 71Ga (38,8%). Predvidio 1870. D. I. ... ... Geološka enciklopedija

    galij- ja, m. galij m. Od lat. ime Francuske, gdje ga je 1875. otkrio kemičar Lecoq de Boisbaudran. ES. Kemijski element, mekani topljivi srebrnobijeli metal; koristi se umjesto žive za proizvodnju manometara i visokotemperaturnih ... ... Povijesni rječnik galicizama ruskog jezika

    Galij- (galij), Ga, kemijski element III skupine periodnog sustava, atomski broj 31, atomska masa 69,72; metal. Galij je otkrio francuski kemičar P. Lecoq de Boisbaudran 1875. ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik