Галий что за металл

Галлий

Галлий – металл, химический элемент таблицы Менделеева. В природе встречается не часто. Однако ценится благодаря особенным характеристикам.

Что это за металл

Галлий (лат. название gallium) – это химический элемент, который редко встречается. Латинский символ – Ga. Атомным номером является 31. В науке Менделеева относится к 4-ому периоду, 3-й основной группе.

Металлическое твердое вещество имеет серебристо-белый оттенок, способно с легко принимать жидкую форму. Может быть синеватым. Кристаллизуется в стабильном состоянии. Также есть 6 других модификаций, у каждой из которых есть определенные характеристики.

В природе галлий присутствует в небольшом количестве. Чаще всего встречается в различных разновидностях руд. Минерал признан редким, ведь он представляет собой побочный продукт, который появляется при создании цинка или алюминия. Арсенид, сфалерит, нитрид, галлит – соединения с Gallia (GaCl, Zn, Fe Al, OH, 2Ga).

ГАЛЛИЙ и РТУТЬ. Металл-хищник, но у него есть сердце.

Его история

Существование галлия подтвердил Д. И. Менделеев. Химическая таблица была разработана в 1869 году. Менделеев основывался на том, что самостоятельно изобрел и подтвердил Периодический закон, но не смог полностью его проработать. Изначально оставил свободные места, ведь понимал, что некоторые вещества еще не выявлены, не изучены, но их потребуется добавить в таблицу.

Такие элементы являются аналогами алюминия и кремния. Менделеев учитывал свойства элементов, расположенных по соседству, ведь они были изучены, их характеристики учитывали. Это позволило описать свойства, а не только способ обнаружения.

Менделеев предсказал, что характеристики будут следующими:

• атомный вес близок к 68;
• примерный показатель удельного веса – 6 граммов на кубический сантиметр;
• легкоплавкость.

Прошло совсем немного времени, галлий открыли, выделили отдельно. Изучением химического элемента занимался французский знаток химии, а именно – Поль Эмиль Лекок де Буабодран. В 1875 году было проведено значимое исследование. Для него применяли цинковую обманку, которую специально привезли из Пиренеев.

В спектре обнаружили фиолетовую линию. Это свидетельствовало о наличии в минерале неизвестного химического элемента. Для выделения потребовалось приложить много усилий. Однако процент содержания был очень низким, показатель составлял менее 0,1%. В результате химик получил элемент в размере меньше 0,1 грамма и провел исследования.

Новый элемент по характеристикам был похож на цинк.

В 1875 году проводилось заседание ученых в Париже. Тогда официально зачитали письмо, которое было написано Буабодраном. Менделеев узнал о значимом факте благодаря публикации доклада, понял, что описание химического элемента почти повторяет экаалюминий. Менделеев написал Буабодрану, чтобы уточнить плотность обнаруженного металла. В дальнейшем была проведена тщательная проверка, и ученый оказался прав.

Что если сделать Свечу из Галлия и зажечь ее? Свеча из металла Галлия! alex boyko

Важная информация

Открытие галлия, а в дальнейшем – германия и скандия, подтвердили основы Периодического закона. Менделеев считал, что Буабодран подтвердил прежние разработки и назвал металл.

Свойства галлия

Важно учитывать физические и химические свойства. Они являются особенными, определяют отличия металла.

Физические

Похож на свинец. В сухом воздухе изменений параметров не происходит. Физические свойства учитывают для успешного применения галлия в разных ситуациях. Для взаимодействия с хлором и бромом требуется обычная температура, с йодом – повышенная.

• кристаллическая решетка – орторомбическая;
• молярная масса равна 69,7 г/моль;
• плотность – 5,904 г/см 3 ;
• теплоемкость – 377 Дж/кг*к;
• сопротивление – 53,4*10 -6 ом*см;
• количество изотопов – 2;
• радиус атома – 141 Пм;
• потенциал плавления (Пл) – 5,59 КДж/моль (Эв);
• конфигурация ионов — 1s22s22p63s23p63d104s24p1;
• Электроотрицательность – 1,8;
• Степень окисления – III;
• T кипения – 2477 К.

Зачастую соли кислот хорошо растворяются в воде, но являются гидролизованными. Из растворимых солей многие подвергаются почти полному гидролизу.

Химические

Рассеянные частицы GaAS образуются в земной коре, содержащей залежи металла. В условиях лаборатории реагирует с щелочными растворами. При этом выделяется водород. Гидролизуется металл в алюминатном состоянии до двух валентной формы, образуя пленку.

Галлиевые элементы напоминают германий и алюминий. Несмотря на это, есть и разница. Например, галлий от германия отличается кислотным характером гидроокисей и его аналогов, но он выражен слабее, а фтористиый таллий хорошо растворяется.

По свойствам можно сравнить с алюминием. В большинстве случаев химических реакций не происходит, что обусловлено свойствами материала. Однако порой металл ярко горит, образует пламя, происходит образование оксида. Главные условия – чистый воздух, высокое давление. С водой — устойчив, ведь происходит образование нерастворимового гидроксида галлия.

Если же сплавить галлий с алюминием и он будет жидким, то при комнатной температуре происходит снижение точки плавления, поэтому реакция с водой бурная. Галлий при нагревании взаимодействует с галогенами. Это обуславливает появление солевых растворов.

Галлий является атмосферным элементом. По этой причине возможно его растворение в кислотах и основаниях, отличающихся выделением водорода. Металл медленно разбавляется, если применяются разбавленные кислоты. Если для разбавления применять царскую воду и каустическую соду с высоким показателем концентрации, разбавление происходит быстро. Для пассирования требуется азотная кислота.

Полезная информация

Характеристики многих металлов меняются под влиянием жидкого галлия. По этой причине металл важно хранить в особенных условиях. Также обязательно учитывают температурный режим. Иначе это будет негативно сказываться на характеристиках галлия.

Месторождения

Как получают

Способы получения постепенно совершенствуются благодаря научному прогрессу, пониманию свойств металла. Несмотря на это, определенные проблемы по-прежнему остаются. Чаще всего галлий достаточно сложно получить. Обычно требуются растворы глиноземного производства. Основные материалы (боксит, нефелин) тщательно перерабатываются.

Уровень галлия в полученном растворе может быть разным. Порой отличие достигает 2 раз. Это зависит от того, какой вариант применяется – разложение или спекание. Галлий удается отделить от алюминия карбонизацией, после чего проводится концентрация фракции осадка. Его обязательно обрабатывают.

Для этого в наилучшей степени подходит известь. Галлий после этого процесса становится раствором. Хороший вариант получения металла – электролиз.

Галлий получают по-разному. Например, можно проводить переработку руды и угля. В этом случае металл будет побочным продуктом. По этой причине большое количество не удастся получить.

Зачастую галлий удается получить, но только в загрязненном виде. Это негативно влияет на характеристики и свойства металла. По этой причине требуется дополнительная обработка. Она состоит из нескольких значимых этапов.

Галлий обязательно промывают с применением подходящей жидкости. Также предполагается фильтрация через специальные конструкции. На следующем этапе происходит нагрев вакуумным способом. В результате галлий удается очистить. Летучие примеси устраняются.

Порой галлий должен отличаться высоким показателем чистоты. Для этого также доступны разные способы, в том числе физический, химический и электрохимический.

Такие способы отличаются высоким уровнем эффективности.

Области применения

Сфера использования галлия во многом определяется характеристиками и свойствами металла.

Современные технологии позволяют по-разному использовать металл:

• Галлий часто заменяет ядовитую ртуть. Однако есть определенные отличия. Металл будет значимым для вакуумного оборудования. К тому же материал проявляет стойкость к повышенному температурному режиму.
• Порой используется смазка. Она эффективна при соединении деталей из разных материалов.
• Сплав галлия с индием. Такой вариант позволяет создавать топливо для атомного оборудования.
• Внешний слой зеркал, рассчитанных для применения в особенных ситуациях.
• Разные модификации галлия могут быть компонентами лазерного оборудования. Диапазон работы является синим и ультрафиолетовым. Также возможно создание электронных устройств, если они работают на сверхвысоких частотах.
• Природный изотоп-71 позволяет опознать присутствие нейтрино;
• Применяют в полупроводниковых устройствах, в термометрах, в различных областях электроники.

Галлий является особенным металлом, служит температурным стабилизатором, исключает риск коррозии.

Легкоплавкость – не всегда плюс. Она приводит к проблемам при хранении продукции, перемещению вещества. По этой причине порой кусочки галлия важно упаковать в полиэтилен, ведь металл не влияет на данную упаковку.

Элемент успешно используется в современной медицине.

Важным является в следующих ситуациях:

• Препараты галлия улучшают состояние суставов, костей у людей.
• Удается останавливать даже обильные кровотечения. При этом исключается риск тромбообразования.
• Галлий позволяет эффективно бороться с разными бактериями.
• Галлий способствует быстрому и безболезненному затягиванию ран.

Такое активное и успешное применение методов с использованием галлия обусловлено учетом характеристик и свойств металла.

Биологическое воздействие

Точных доказательств относительно токсического влияния нет. Диапазон оценок оказывается разным.

• Возбуждение. Впоследствии сменяется заторможенной реакцией на внешние факторы.
• Нарушения двигательной функции.
• Нарушение дыхания. Темп может меняться в любую сторону.

В самых сложных ситуациях бывают паралич нижних конечностей, кома и летальный исход. Если же правильно использовать галлий в медицинских целях, удается отметить высокий показатель эффективности.

Цель – учитывать основные характеристики галлия.

Владислав Суркин

В моём личном блоге я познакомлю вас с особенностями разных драгоценных камней, влиянием зодиакальных камней в отношении каждого знака зодиака, а также целебными свойствами некоторых из них.

Источник: 1kamni.ru

Галлий – польза, особенности и опасность металла

Этот металл не относится к редким, но на мировых биржах за него расплачиваются миллионами. Галлий – материал номер один для нового тысячелетия.

Что представляет собой

• Галлий – это химический элемент, занимающий ячейку №31 таблицы Менделеева.
• Относится к легким металлам.
• Чистый галлий – это мягкий, серебристо-серого с синеватостью цвета, хрупкий металл.
• По составу – конгломерат двух изотопов (оба стабильны). Синтезировано три десятка радиоактивных единиц.

Как был открыт

Существование вещества предсказал Дмитрий Менделеев (1869 год):

• Заполняя свою таблицу, он знал, что должны появиться новые химические элементы, которые заполнят пустующие ячейки.
• Одно из них назвал экаалюминием, предсказал основные свойства: удельный вес, легкоплавкость.

Через шесть лет все подтвердилось. Французский химик Эмиль де Буабодран выделил из цинковой руды, добытой в Пиренеях, простое вещество, описал его свойства.

О новизне просигнализировала фиолетовость линий в спектре элемента.

Ученый предложил именовать элемент галлием – по латинизированному названию Франции (Галлия). Так он и вошел в историю.

Нахождение в природе

Галлий как металл в природе отсутствует, микродозы его соединений содержат цинковые руды и бокситы. Рассеянный элемент, не формирующий мегаскоплений.

Галлием богаты два десятка минералов, среди которых – полудрагоценные самоцветы гранат, берилл, турмалин, сподумен.

Элемент не особо редок – тонна земной коры содержит 19 г галлия, литр морской воды – 3 мкг.

Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%

Физико-химические характеристики

Еще Менделеев установил сходство химических свойств галлия с алюминием. Но «галлиевые» реакции идут неспешно, спокойно.

Металл наделен небанальными характеристиками:

• Структура кристаллической решетки меняется в зависимости от температуры и давления.
• Затвердевая, вещество расширяется. Такой феномен редкость, им наделены всего несколько элементов, включая кремний и воду.
• Особенность галлия – жидкая форма в температурном диапазоне 2200 единиц (начинает плавиться при 25°C). Недаром обрел репутацию «жидкого металла».

Расплавляемость при комнатной температуре – признак, по которому галлий легко отличить от остальных металлов.

• На воздухе обзаводится пленкой-оксидом.
• Не взаимодействует с кремнием, бором, газами (азотом, угле-, водородом).
• С большинством металлов образует галлиды.

Нагретый галлий разрушает материалы сильнее любого расплавленного металла.

Свойства атома Название, символ, номер Атомная масса
(молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойства Ковалентный радиус Радиус иона Электроотрицательность Электродный потенциал Степени окисления Энергия ионизации
(первый электрон) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) Температура плавления Температура кипения Уд. теплота плавления Уд. теплота испарения Молярная теплоёмкость Молярный объём Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки Параметры решётки Температура Дебая Прочие характеристики Теплопроводность Номер CAS

Галлий / Gallium (Ga), 31

69,723(1) а. е. м. (г/моль)

[Ar] 3d10 4s2 4p1

141 пм

126 пм

(+3e) 62 (+1e) 81 пм

1,81 (шкала Полинга)

(+1) +3

578,7 (6,00) кДж/моль (эВ)

5,91 г/см³

302,9146 К (29,7646°C)

2477 К (2203,85°C)

5,59 кДж/моль

270,3 кДж/моль

26,07 Дж/(K·моль)

11,8 см³/моль

орторомбическая

a=4,519 b=7,658 c=4,526 Å

240 K

(300 K) 28,1 Вт/(м·К)

7440-55-3

Особо опасен галлий для алюминия и меди. Он пропитывает их насквозь, внедряясь в кристаллическую структуру. Алюминий окисляется, затем рассыпается.

Галлий держат подальше от электроники, алюминиевых радиаторов, конденсаторов, ноутбуков с корпусом из алюминиевого сплава, других деталей.

Технология производства

Основой производства металлического галлия часто служит минерал галлит (формула CuGaS2), а также уголь, нефелины, бокситы.

Традиционный способ получения продукта – из глиноземов, выделенных переработкой бокситов:

• Жидкие щелочи (полуфабрикат при переработке бокситов) подвергают электролизу либо спекают. Насыщенность галлием раствора (на литр) достигает 110-140 либо 52-63 мг.
• Карбонизацией извлекают алюминий, получая насыщенный осадок.
• Осадок известкуют, получая галлиевый раствор.
• Из раствора почти готовый металл «достают» электролизом.
• С целью нейтрализации летучих примесей продукт окатывают водой, фильтруют, подогревают в вакуумной печи.

Особо чистый материал (примесей не более 0,0001%) получают рафинированием либо восстановлением водородом.

За килограмм галлия на мировом рынке выкладывают $1200-1400. Такая цена актуализирует проблему отладки 100% извлечения галлия из бокситов либо жидкого топлива из каменного угля.

Где используется

До цифровой эры галлий использовался как компонент легкоплавких сплавов. Сегодня главная сфера применения металла (96,7%) – микроэлектроника.

Промышленность

На практике эксплуатируются полезные свойства галлия:

• Металл – «дублер» ядовитой ртути в вакуумных аппаратах, термометрах, работающих при высоких температурах.
• Смазка при соединении деталей из керамики, кварца, стекла.
• Сплав металла с индием – топливо атомных установок.
• Внешний слой зеркал специального назначения.
• Оксид, арсенид, нитрид галлия – компонент лазерной аппаратуры синего и ультрафиолетового диапазона, электроники, работающей на сверхвысоких частотах.
• Природный изотоп-71 опознает присутствие нейтрино.

Металл – температурный стабилизатор, «щит» от коррозии для плутония как компонента атомных бомб. (Такую сбросили на Нагасаки).

Легкоплавкость – не всегда достоинство. Она затрудняет хранение, перемещение вещества и продукции из него. Для устранения этого недостатка кусочки галлия упаковывают в полиэтилен, на который галлий не воздействует.

Медицина

Элемент нашел применение в медицине:

Источник: jgems.ru