Факты О Галлии

{h1}

Свойства, источники и применение элемента галлия, включая сканирование галлия, арсенид галлия и нитрид галлия.

Галлий - это мягкий серебристый металл, используемый в основном в электронных схемах, полупроводниках и светодиодах (светодиодах). Это также полезно в высокотемпературных термометрах, барометрах, фармацевтических препаратах и ​​испытаниях ядерной медицины. Элемент не имеет известной биологической ценности.

Природный элемент

В природе галлий никогда не встречается в качестве свободного элемента и не может быть найден в значительном количестве в любых минералах. Скорее, он существует в следовых количествах в различных соединениях, включая цинковые руды и бокситы. По данным PeriodicTable.com, по весу галлий составляет около 0,0019% земной коры. Однако его легко получить плавлением, и, по данным Chemicool, большая часть коммерческого галлия извлекается как побочный продукт производства алюминия и цинка. Крупнейшими производителями галлия являются Австралия, Россия, Франция и Германия.

Только факты

  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 31
  • Атомный символ (в периодической таблице элементов): Ga
  • Атомный вес (средняя масса атома): 69,723
  • Плотность: 5,91 грамм на кубический сантиметр
  • Фаза при комнатной температуре: твердая
  • Точка плавления: градусов 85,57 градусов по Фаренгейту (29,76 градусов по Цельсию)
  • Точка кипения: 3,999 F (2,204 C)
  • Количество изотопов (атомов одного и того же элемента с разным числом нейтронов): 24, период полураспада которых известен
  • Наиболее распространенные изотопы: два стабильных Ga-69 (естественная численность 60,1%) и Ga-71 (естественная численность 39,9%).

Электронная конфигурация и элементные свойства галлия.

Электронная конфигурация и элементные свойства галлия.

Предоставлено: Грег Робсон / Creative Commons, Андрей Маринкас Шаттерсток

Уникальный металл

На периодической таблице элементов галлий сгруппирован в семью Бора (группа 13), которая включает полуметалл бор (B) и металлы алюминий (Al), галлий, индий (In) и таллий (Tl), согласно химии LibreTexts. Все пять из этих элементов имеют три электрона на уровне своей внешней энергии.

Галлий является постпереходным металлом. Это металлические элементы, расположенные между переходными металлами и металлоидами (неметаллами) в периодической таблице. У постпереходных металлов есть некоторые признаки переходных металлов, но они, как правило, более мягкие и ведут себя хуже. Постпереходные металлы включают некоторые элементы семейства бора - алюминий, индий и таллий - но также олово (Sn), свинец (Pb) и висмут (Bi).

Галлий обладает некоторыми уникальными качествами. Например, хотя это твердое вещество при комнатной температуре (около 77 F / 22 C), оно все еще настолько мягкое, что его можно порезать ножом. Кроме того, он имеет низкую температуру плавления, равную 85,57 F (29,76 C) - менее чем на 10 градусов выше комнатной температуры - поэтому, если бы вы собрали кусок галлия, он буквально растаял бы от тепла вашей руки. Затем, если вы установите его обратно, он снова затвердеет.

Даже при такой низкой температуре плавления температура кипения галлия довольно высока при 3999 F (2204° C), что дает ему одно из самых больших соотношений между температурой плавления и температурой кипения любого элемента. При низких температурах галлий является хрупким твердым веществом, которое довольно легко разрушается и, подобно стеклу, он конхоидально разрушается (не следует естественным плоскостям разделения).

Пользы

Галлий используется в основном в электронике. Фактически, по данным Chemistry Explained, около 95 процентов всего произведенного галлия используется для производства арсенида галлия (GaAs), соединения, используемого в микроволновых и инфракрасных цепях, полупроводниках и синих и фиолетовых светодиодах. Арсенид галлия может генерировать лазерный свет непосредственно от электричества и используется в солнечных панелях, в том числе и в Mars Exploration Rover. Составной нитрид галлия (GaN) используется в качестве полупроводника в технологии Blu-ray, мобильных телефонах и датчиках давления для сенсорных переключателей.

Галлий легко связывается с большинством металлов и обычно используется для изготовления легкоплавких сплавов. Это один из четырех металлов (включая ртуть, рубидий и цезий), которые являются жидкими при или около комнатной температуры. Из этих четырех металлов галлий является наименее реакционноспособным и наименее токсичным, что делает его наиболее безопасным и экологически безопасным выбором для высокотемпературных термометров, барометров, систем теплопередачи и устройств охлаждения и обогрева.

С жидким галлием может быть довольно сложно работать, поскольку он цепляется за стекло, кожу и большинство других материалов (кроме графита, кварца и тефлона). Он также расширяется при замерзании, поэтому его нельзя хранить в стеклянных контейнерах.

Галлий также используется в некоторых фармацевтических и радиофармацевтических препаратах. Например, радиоактивный изотоп Ga-67 используется в качестве теста ядерной медицины для выявления воспаления, инфекции или рака в организме.

Нитрат галлия используется во многих фармацевтических препаратах и ​​для лечения гиперкальциемии, заболевания, которое может привести к росту опухолей костей. Галлий также был предложен для лечения рака, инфекционных и воспалительных заболеваний. Тем не менее, согласно данным Chemistry LibreTexts, воздействие большого количества галлия может вызвать раздражение горла или грудной клетки, а пары могут привести к серьезным заболеваниям.

открытие

До того, как галлий был обнаружен, он был предсказан российским химиком и изобретателем Дмитрием Менделеевым, создателем периодической таблицы элементов. По словам Chemicool, он назвал отсутствующий элемент eka-aluminium, потому что знал, что он будет ниже алюминия в таблице Менделеева в рамке 31.

Элемент был впервые обнаружен французским химиком Паулем-Эмилем Лекоком де Буасбаудраном в 1875 году, который изучал спектры химических элементов в течение 15 лет (спектры - это линии, полученные при нагревании химических элементов), согласно объяснению Chemistry Explained. Поскольку каждый элемент создает свой собственный различимый набор линий или спектров, этот метод был надежным способом идентификации элементов.

Лекок де Буабодран задался вопросом, можно ли найти элемент 31 в цинковых рудах. Цинк с атомным номером 30 находится рядом с галлием в периодической таблице. В августе 1875 года, используя спектроскоп, Лекок де Буасбаудран действительно нашел немного галлия, но только в очень небольших количествах. Он сообщил, что спектр нового элемента был составлен из узкого, хорошо видимого, фиолетового луча, согласно Объясненной Химии.

Позже в том же году Лекок де Буасбаудран получил чистый галлий путем электролиза гидроксида галлия в гидроксиде калия, согласно лаборатории Джефферсона. Затем Лекок де Буабодран получил несколько тонн цинковой руды для своих исследований. По данным Chemistry Explained, из этой руды он смог произвести несколько граммов почти чистого галлия. Lecoq de Boisbaudran предложил название галлия для нового элемента, которое происходит от латинского слова «Gallia», что означает Франция.

Кто знал?

  • Жидкий галлий нельзя хранить в стеклянной или металлической таре, поскольку при замерзании он расширяется на 3,1 процента.
  • Галлий обладает самой большой жидкостью из всех металлов.
  • Нейтринная обсерватория в Италии использует большое количество трихлорида галлия для изучения солнечных нейтрино, образующихся на солнце. По данным Университета Висконсин-Мэдисон, нейтрино - это частицы, созданные в первую секунду вселенной - еще до появления атомов - и они постоянно вырабатываются в результате ядерных реакций Солнца и других звезд.
  • В чистом виде извлеченный галлий имеет ярко-серебристый цвет. Как твердое тело, это сине-серый.
  • Другой необычной чертой галлия является то, что он может быть переохлажден довольно легко. Переохлаждение - это охлаждение вещества ниже его точки замерзания без превращения его в твердое вещество.
  • По данным LibreTexts, около 95 процентов потребления галлия приходится на электронную промышленность. Арсенид галлия и нитрид галлия составляют около 98% потребления галлия в Соединенных Штатах.
  • Галлий использовался в ядерных бомбах для стабилизации кристаллической структуры.
  • При нанесении на стекло галлий превращается в блестящее зеркало.
  • Температура кипения галлия более чем в восемь раз превышает его температуру плавления по абсолютной шкале - самое большое соотношение между температурой плавления и температурой кипения любого элемента.

Дополнительные ресурсы

  • Лос-Аламосская национальная лаборатория: галлий
  • Лаборатория Джефферсона: Элемент Галлий
  • Королевское химическое общество: галлий





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com