Gallium

Yksinkertainen aine gallium on pehmeä hauras metalli , jonka väri on hopeanvalkoinen (muiden lähteiden mukaan vaaleanharmaa) ja jossa on sinertävä sävy. Kuuluu kevytmetallien ryhmään .

Historia

D. I. Mendelejev ennusti tieteellisesti galliumin olemassaolon . Kun hän loi kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän vuonna 1869, hän jätti avoimia paikkoja kolmannen ryhmän tuntemattomille alkuaineille - alumiinin ja piin analogeille ( ekaaalumiinia ja ekasilikonia) [3] . Mendelejev kuvasi tarkasti viereisten, hyvin tutkittujen elementtien ominaisuuksiin perustuen paitsi tärkeimpien fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien lisäksi myös löytömenetelmän - spektroskopian . Erityisesti 11. joulukuuta (29. marraskuuta, vanhaan tyyliin) 1870 päivätyssä artikkelissa, joka julkaistiin Journal of the Russian Chemical Society -lehdessä [ 4] , Mendelejev ilmoitti, että ekaaalumiinin atomipaino on lähellä 68:aa, ominaispaino on noin 6 g/cm3 .

Ekaaalumiinin (odotettu) ja galliumin ominaisuudet [5]

Omaisuus	Ekaalumiini	Gallium
Atomimassa	~68	69,723
Tietty painovoima	5,9 g/ cm3	5,904 g/ cm3
Sulamislämpötila	Matala	29,767 °C
Oksidin kaava	M2O3 _ _ _	Ga2O3 _ _ _
Oksiditiheys	5,5 g/ cm3	5,88 g/ cm3
Hydroksidi	amfoteerinen	amfoteerinen

Gallium löydettiin pian, eristettiin yksinkertaisena aineena, ja ranskalainen kemisti Paul Émile Lecoq de Boisbaudran tutki sitä . 20. syyskuuta 1875 . Pariisin tiedeakatemian kokouksessa luettiin Lecoq de Boisbaudranin kirje uuden alkuaineen löytämisestä ja sen ominaisuuksien tutkimuksesta. Kirjeessä kerrottiin, että 27. elokuuta 1875 kello 15 ja 16 välillä hän löysi merkkejä uudesta yksinkertaisesta kappaleesta sinkkiseosnäytteestä , joka oli tuotu Pierrefitten kaivoksesta Argelèsin laaksossa ( Pyreneet ). Joten tutkiessaan näytteen spektriä Lecoq de Boisbaudran paljasti kaksi uutta purppuraa viivaa, jotka vastasivat aallonpituuksia 404 ja 417 millimetrin miljoonasosaa ja osoittavat tuntemattoman alkuaineen läsnäolon mineraalissa. Samassa kirjeessä hän ehdotti uuden alkuaineen nimeämistä Gallium [6] . Alkuaineen eristämiseen liittyi huomattavia vaikeuksia, koska uuden alkuaineen pitoisuus malmissa oli alle 0,2 %. Tämän seurauksena Lecoq de Boisbaudran onnistui saamaan uuden alkuaineen alle 0,1 g:n määränä ja tutkimaan sitä. Uuden alkuaineen ominaisuudet osoittautuivat samanlaisiksi kuin sinkin.

Ilonmyrskyn aiheutti viesti elementin nimestä Ranskan kunniaksi sen roomalaisen nimen mukaan. Mendelejev, saatuaan tiedon löydöstä julkaistusta raportista, havaitsi, että uuden alkuaineen kuvaus on lähes täsmälleen sama kuin hänen aiemmin ennustama ekaaalumiinin kuvaus. Hän lähetti Lecoq de Boisbaudranille tästä kirjeen, jossa huomautti, että uuden metallin tiheys oli määritetty väärin ja sen pitäisi olla 5,9-6,0 eikä 4,7 g/cm 3 . Perusteellinen tarkistus osoitti, että Mendeleev oli oikeassa, ja Lecoq de Boisbaudran itse kirjoitti tästä:

Mielestäni ..., ei tarvitse huomauttaa, että uuden elementin tiheydellä on poikkeuksellista merkitystä Mendelejevin teoreettisten näkemysten vahvistamisen kannalta.

— Lainaus. mukaan [7]

Galliumin löytö ja pian sen jälkeen seuranneet germaniumin ja skandiumin löydöt vahvistivat jaksollisen lain asemaa osoittaen selvästi sen ennustavan potentiaalin. Mendelejev kutsui Lecoq de Boisbaudrania yhdeksi "jaksollisen lain vahvistajista".

Nimen alkuperä

Paul Emile Lecoq de Boisbaudran nimesi elementin kotimaansa Ranskan kunniaksi sen latinankielisen nimen Gallia ( Gallia ) mukaan [8] .

On dokumentoimaton legenda, jonka mukaan elementin nimessä sen löytäjä implisiittisesti säilytti sukunimensä ( Lecoq ). Elementin latinankielinen nimi ( Gallium ) on konsonanssi sanan gallus - "kukko" (lat.) kanssa [9] . On huomionarvoista, että kukko le coq (ranskalainen) on Ranskan symboli.

Luonnossa oleminen

Keskimääräinen galliumpitoisuus maankuoressa on 19 g/t. Gallium on tyypillinen hivenaine, jolla on kaksoisgeokemiallinen luonne. Kiteen kemiallisten ominaisuuksiensa läheisyyden vuoksi tärkeimpien kiviä muodostavien alkuaineiden (Al, Fe jne.) ja niiden kanssa olevan laajan isomorfismin mahdollisuuden vuoksi gallium ei muodosta suuria kertymiä merkittävästä clarke -arvosta huolimatta . Seuraavat mineraalit, joissa on korkea galliumpitoisuus, erotellaan: sfaleriitti (0-0,1 %), magnetiitti (0-0,003 %), kasiteriitti (0-0,005 %), granaatti (0-0,003 %), beryyli (0-0,003 % ) ), turmaliini (0-0,01%), spodumeeni (0,001-0,07%), flogopiitti (0,001-0,005%), biotiitti (0-0,1%), muskoviitti (0-0,01%), serikiitti (0-0,005%), Lepidoliitti (0,001-0,03%), kloriitti (0-0,001%), maasälpä (0-0,01%), nefeliini (0-0,1%), hekmaniitti (0,01-0,07%), natroliitti (0-0,1%). Meriveden galliumin pitoisuus on 3⋅10 −5 mg/l [10] .

Talletukset

Galliumesiintymiä tunnetaan Lounais-Afrikassa, Venäjällä ja IVY-maissa [11] .

Fysikaaliset ominaisuudet

Kiteisellä galliumilla on useita polymorfisia muunnelmia, mutta vain yksi (I) on termodynaamisesti stabiili, sillä siinä on ortorombinen ( pseudotetragonaalinen ) hila parametrien a = 4,5186 Å , b = 7,6570 Å , c = 4,5256 Å [2] . Muut galliumin modifikaatiot ( β , γ , δ , ε ) kiteytyvät alijäähtyneestä dispergoidusta metallista ja ovat epästabiileja. Korotetussa paineessa havaittiin kaksi muuta gallium II:n ja III:n polymorfista rakennetta, joissa oli vastaavasti kuutio- ja tetragonaalinen hila [2] .

Galliumin tiheys kiinteässä tilassa lämpötilassa 20 ° C on 5,904 g / cm³ , nestemäisen galliumin ( t pl. \u003d 29,8 ° C ) tiheys on 6,095 g / cm³ , eli jähmettymisen aikana tilavuus galliumin määrä lisääntyy. Tämä ominaisuus on melko harvinainen, sillä sitä osoittavat vain muutamat yksinkertaiset aineet ja yhdisteet (erityisesti vesi , pii , germanium , antimoni , vismutti ja plutonium ). Gallium kiehuu 2230 °C:ssa. Yksi galliumin ominaisuuksista on laaja lämpötila-alue nestemäisen olomuodon olemassaololle (30-2230 °C), kun taas sillä on alhainen höyrynpaine jopa 1100-1200 °C:n lämpötiloissa . Kiinteän galliumin ominaislämpökapasiteetti lämpötila-alueella T = 0-24°C on 376,7 J /kg K ( 0,09 cal /g deg. ), nestemäisessä tilassa lämpötilassa T = 29-100°C , ominaislämpökapasiteetti on 410 J/kg K ( 0,098 cal/g astetta ).

Sähköinen resistiivisyys kiinteässä ja nestemäisessä tilassa on vastaavasti 53,4⋅10-6 ohm ·cm (lämpötilassa T = 0 °C ) ja 27,2⋅10-6 ohm·cm (lämpötilassa T = 30 ° C ). Nestemäisen galliumin viskositeetti eri lämpötiloissa on 1,612 senttipoisia lämpötilassa T = 98 °C ja 0,578 senttipoisia lämpötilassa T = 1100 °C . Pintajännitys mitattuna 30 °C:ssa vetyatmosfäärissä on 0,735 N/m . Heijastuskertoimet aallonpituuksille 4360 Å ja 5890 Å ovat vastaavasti 75,6 % ja 71,3 %.

Isotoopit

Luonnongallium koostuu kahdesta stabiilista isotoopista 69 Ga ( isotooppien määrä 60,11 at. % ) ja 71 Ga ( 39,89 at. % ). Termisten neutronien sieppauspoikkileikkaus on 2,1 barn ja 5,1 barn [ 2 ] .

Niiden lisäksi tunnetaan 29 galliumin keinotekoista radioaktiivista isotooppia , joiden massaluvut ovat 56 Ga - 86 Ga ja joissa on vähintään 3 isomeeristä tilaa ytimissä . Galliumin pisimpään elävät radioaktiiviset isotoopit ovat 67 Ga ( puoliintumisaika 3,26 päivää) ja 72 Ga (puoliintumisaika 14,1 tuntia).

Kemialliset ominaisuudet

Galliumin kemialliset ominaisuudet ovat lähellä alumiinin kemiallisia ominaisuuksia , mutta galliummetallin reaktiot ovat yleensä paljon hitaampia alhaisemman kemiallisen aktiivisuuden vuoksi. Metallin pinnalle ilmassa muodostuva oksidikalvo suojaa galliumia lisähapettumiselta.

Gallium reagoi hitaasti kuuman veden kanssa, syrjäyttäen vedyn siitä ja muodostaen gallium(III)hydroksidia :

Käytännössä tätä reaktiota ei tapahdu metallipinnan nopean hapettumisen vuoksi.

${\mathsf {2Ga+6H_{2}O\rightarrow 2Ga(OH)_{3}+3H_{2}\uparrow ))$

Kun saatetaan reagoimaan tulistetun höyryn (350 °C) kanssa, muodostuu yhdiste GaOOH (galliumoksidihydraatti tai metagallihappo):

{\mathsf {2Ga+4H_{2}O{\xrightarrow {^{o}t}}2GaOOH+3H_{2}}}

Gallium on vuorovaikutuksessa mineraalihappojen kanssa vapauttaen vetyä ja muodostaen suoloja :

Käytännössä reaktio tapahtuu vain väkevien mineraalihappojen kanssa ja kiihtyy suuresti kuumentamalla.

{\mathsf {2Ga+6HCl\rightarrow 2GaCl_{3}+3H_{2}\uparrow ))

Reaktiotuotteet alkalien sekä kalium- ja natriumkarbonaattien kanssa ovat hydroksogallaatteja , jotka sisältävät Ga(OH) 4 - ja Ga(OH) 6 3 - ioneja :

\mathsf{2Ga + 6H_2O + 2NaOH \nuoli oikealle 2Na[Ga(OH)_4] + 3H_2}

Gallium reagoi halogeenien kanssa : reaktio kloorin ja bromin kanssa tapahtuu huoneenlämpötilassa, fluorin kanssa - jo -35 ° C: ssa (noin 20 ° C - syttyessä), vuorovaikutus jodin kanssa alkaa kuumennettaessa.

Kuumentamalla suljetussa kammiossa korkeissa lämpötiloissa voidaan saada epästabiileja gallium(I)halogenideja - GaCl , GaBr , GaI :

{\mathsf {2Ga+GaI_{3}\xrightarrow {98^{o}C} 3GaI}}

Gallium ei ole vuorovaikutuksessa vedyn , hiilen , typen , piin ja boorin kanssa .

Korkeissa lämpötiloissa gallium pystyy tuhoamaan erilaisia materiaaleja ja sen toiminta on voimakkaampaa kuin minkään muun metallin sula. Joten grafiitti ja volframi kestävät galliumsulan vaikutusta 800 ° C: een asti, alundumi ja berylliumoksidi BeO - jopa 1000 ° C, tantaali , molybdeeni ja niobium kestävät jopa 400-450 ° C.

Useimpien metallien kanssa gallium muodostaa gallideja, lukuun ottamatta vismuttia , sekä sinkki- , skandium- ja titaani -alaryhmien metalleja . Yhdellä gallidista, V 3 Ga , on melko korkea suprajohtava siirtymälämpötila 16,8 K.

Gallium muodostaa hydridogallaatteja:

{\mathsf {4LiH+GaCl_{3}\rightarrow Li[GaH_{4}]+3LiCl))

Ionin stabiilisuus heikkenee sarjassa BH 4 − → AlH 4 − → GaH 4 − . Ioni BH 4 - stabiili vesiliuoksessa, AlH 4 - ja GaH 4 - hydrolysoituvat nopeasti :

{\mathsf {[GaH_{4}]^{-}+4H_{2}O\rightarrow Ga(OH)_{3}+OH^{-}+4H_{2}\uparrow ))

Orgaanisia galliumyhdisteitä edustavat alkyyli- (esimerkiksi trimetyyligallium ) ja aryyli- (esimerkiksi trifenyyligallium ) johdannaiset, joilla on yleinen kaava GaR3 , sekä niiden halogeenialkyyli- ja haloaryylianalogit GaHal 3− n Rn . Orgaaniset galliumyhdisteet ovat epästabiileja vedelle ja ilmalle, mutta ne eivät kuitenkaan reagoi yhtä kiivaasti kuin organoalumiiniyhdisteet.

Kun Ga (OH) 3 ja Ga 2 O 3 liuotetaan happoihin, muodostuu vesikomplekseja [Ga (H 2 O) 6 ] 3+ , joten galliumsuolat eristetään vesiliuoksista esimerkiksi kiteisten hydraattien muodossa. , galliumkloridi GaCl 3 6H 2 O, kaliumgalliumaluna KGa(SO 4 ) 2 12H 2 O. Liuoksissa olevat galliumvesikompleksit ovat värittömiä.

Reagoi kaliumdikromaatin ja väkevän rikkihapon (vähintään 50 %) liuoksen kanssa suhteessa noin 1:1. Kun galliumin pinnalla saavutetaan vaadittu reagoivien aineiden pitoisuus, ilmaantuu pintajännitysilmiö, josta saatujen aineiden määrän jatkuvan muutoksen vuoksi pisara nestemäistä metallia saa kyvyn "pulsoida". Nämä laajennukset ja supistukset muistuttavat sydämen työtä, josta tämä kokemus sai nimen "Gallium Heart". Tällä reaktiolla ei ole käytännön merkitystä tieteelle ja se on osoitus tästä metallista.

Haetaan

Metallisen galliumin saamiseksi käytetään useammin harvinaista galliittia CuGaS 2 :ta (kuparin ja galliumsulfidin sekoitus). Sen jälkiä löytyy jatkuvasti sfaleriitistä , kalkopyriitistä ja germaniitista [12] . Huomattavasti suurempia määriä (jopa 1,5 %) löydettiin joidenkin bitumihiilen tuhkasta. Pääasiallinen galliumin lähde ovat kuitenkin bauksiitin (yleensä pieniä epäpuhtauksia (jopa 0,1 %)) ja nefeliinin käsittelyn aikana valmistetut alumiinioksidin liuokset . Galliumia voidaan saada myös käsittelemällä polymetallimalmeja, hiiltä. Se uutetaan elektrolyysillä alkalisista nesteistä, jotka ovat välituote luonnonbauksiitin jalostuksessa kaupalliseksi alumiinioksidiksi. Galliumin pitoisuus emäksisessä aluminaattiliuoksessa Bayer-prosessissa tapahtuneen hajoamisen jälkeen: 100-150 mg/l , sintrausmenetelmän mukaan: 50-65 mg/l . Näiden menetelmien mukaan gallium erotetaan suurimmasta osasta alumiinia karbonoimalla, jolloin se väkevöityy viimeiseen sakkafraktioon. Sitten rikastettu sakka käsitellään kalkilla, gallium liukenee, josta raakametalli vapautuu elektrolyysillä . Saastunut gallium pestään vedellä, suodatetaan sitten huokoisten levyjen läpi ja kuumennetaan tyhjiössä haihtuvien epäpuhtauksien poistamiseksi. Erittäin puhtaan galliumin saamiseksi käytetään kemiallisia (suolojen välisiä reaktioita), sähkökemiallisia (liuosten elektrolyysi) ja fysikaalisia (hajoamis) menetelmiä. Erittäin puhtaassa muodossa (99,999 %) se saatiin elektrolyyttisellä puhdistuksella sekä huolellisesti puhdistetun GaCl3:n vetypelkistyksellä .

Gallium on alumiinituotannon sivutuote.

Perusliitännät

Ga 2 H 6 on haihtuva neste, t pl −21,4 °C, kp t 139 °C. Eetterisuspensiossa litiumhydridin tai talliumhydridin kanssa muodostaa LiGaH 4- ja TlGaH 4 -yhdisteitä (tetrahydridogallaatteja). Muodostuu käsittelemällä tetrametyylidigallaania trietyyliamiinilla . On olemassa banaanisidoksia , kuten diboraanissa .
Ga 2 O 3 - valkoinen tai keltainen jauhe, t pl 1795 °C. Se on olemassa kahden muunnelman muodossa: α -Ga 2 O 3 - värittömät trigonaaliset kiteet, joiden tiheys on 6,48 g / cm³, liukenevat heikosti veteen, liukenevat happoihin; β -Ga 2 O 3 - värittömät monokliiniset kiteet, joiden tiheys on 5,88 g / cm³, liukenevat heikosti veteen, happoihin ja emäksiin. Valmistettu kuumentamalla metallista galliumia ilmassa 260 °C:ssa tai happiatmosfäärissä tai kalsinoimalla galliumnitraattia tai -sulfaattia. ΔH ° 298(arr) -1089,10 kJ/mol; ΔG ° 298(arr) -998,24 kJ/mol; S ° 298 84,98 J/mol K. Niillä on amfoteerisia ominaisuuksia, vaikka tärkeimmät ominaisuudet alumiiniin verrattuna ovat parantuneet:

{\mathsf {Ga_{2}O_{3}+6HCl\rightarrow 2GaCl_{3}+3H_{2}O))

{\mathsf {Ga_{2}O_{3}+2NaOH+3H_{2}O\rightarrow 2Na[Ga(OH)_{4}]}}

{\mathsf {Ga_{2}O_{3}+Na_{2}CO_{3}\rightarrow 2NaGaO_{2}+CO_{2))}

Ga (OH) 3 - saostuu hyytelömäisenä sakan muodossa käsiteltäessä kolmiarvoisten galliumsuolojen liuoksia alkalimetallihydroksideilla ja -karbonaateilla (pH 9,7). Liukenee väkevään ammoniakkiin ja väkevään ammoniumkarbonaattiliuokseen , saostuu keitettäessä. Kuumentamalla galliumhydroksidi voidaan muuttaa GaOOH :ksi , sitten Ga 2 O 3 · H 2 O:ksi ja lopuksi Ga 2 O 3 :ksi . Voidaan saada kolmenarvoisen galliumin suolojen hydrolyysillä.
GaF 3 on valkoinen jauhe, jonka t pl >950 °C, kp t 1000 °C, tiheys 4,47 g/cm³. Liukenee heikosti veteen. Tunnettu kiteinen GaF 3 · 3H 2 O. Saadaan kuumentamalla galliumoksidia fluoriatmosfäärissä.
GaCl 3 - värittömät hygroskooppiset kiteet, joiden t pl 78 °C, t kip 215 °C, tiheys 2,47 g / cm³. Liuotetaan hyvin veteen. Hydrolysoituu vesiliuoksissa. Sitä käytetään katalyyttinä orgaanisissa synteeseissä. Vedetön GaCl 3 , kuten AlCl 3 , savuaa kosteassa ilmassa .
GaBr 3 - värittömät hygroskooppiset kiteet, joiden t pl 122 °C, t kip 279 °C, tiheys 3,69 g / cm³. Liukenee veteen. Hydrolysoituu vesiliuoksissa. Liukenee heikosti ammoniakkiin. Saatu suoraan elementeistä.
GaI 3 - hygroskooppiset vaaleankeltaiset neulat, joiden t pl 212 ° C, t kip 346 ° C, tiheys 4,15 g / cm³. Hydrolysoituu lämpimällä vedellä. Saatu suoraan elementeistä.
Ga 2 S 3 - keltaiset kiteet tai valkoinen amorfinen jauhe, jonka t pl 1250 °C ja tiheys 3,65 g / cm³. Se on vuorovaikutuksessa veden kanssa samalla kun se hydrolysoituu kokonaan. Saatu galliumin vuorovaikutuksesta rikin tai rikkivedyn kanssa.
Ga 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O on väritön, vesiliukoinen aine. Se saadaan galliumin, sen oksidin ja hydroksidin vuorovaikutuksesta rikkihapon kanssa. Alkalimetallien ja ammoniumin sulfaattien kanssa muodostuu helposti alunaa , esimerkiksi KGa(SO 4 ) 2 12H 2 O.
Ga(NO 3 ) 3 8H 2 O ovat värittömiä kiteitä, jotka liukenevat veteen ja etanoliin. Kuumennettaessa se hajoaa muodostaen gallium(III)oksidia. Saatu typpihapon vaikutuksesta galliumhydroksidiin.

Sovellus

Gallium on kallista, vuonna 2005 maailmanmarkkinoilla tonni galliumia maksoi 1,2 miljoonaa dollaria , ja korkean hinnan ja samalla tämän metallin suuren tarpeen vuoksi on erittäin tärkeää saada aikaan sen täydellinen louhinta alumiinituotannossa. ja hiilen käsittely nestemäisessä polttoaineessa. Noin 97 % maailman galliumin tuotannosta menee erilaisiin puolijohdeyhdisteisiin [2] [13] .

Galliumissa on useita lejeerinkejä, jotka ovat huoneenlämmössä nestemäisiä (ns. gallum ) [2] , ja yhden sen lejeeringistä sulamispiste on -19 °C ( galinstan , In-Ga-Sn eutektinen). Gallameja käytetään korvaamaan myrkyllistä elohopeaa tyhjiölaitteiden nestetiivisteenä ja diffuusioliuoksissa, voiteluaineena kvartsi-, lasi- ja keraamisten osien liittämisessä. Toisaalta gallium (lejeeringit vähäisemmässä määrin) on erittäin aggressiivinen useimpia rakennemateriaaleja kohtaan (seosten halkeilu ja eroosio korkeassa lämpötilassa). Esimerkiksi alumiiniin ja sen metalliseoksiin verrattuna gallium on voimakas lujuuden vähentäjä (katso adsorptiolujuuden vähentäminen, Rebinder-efekti ). Tämän galliumin ominaisuuden osoittivat ja tutkivat yksityiskohtaisesti P. A. Rebinder ja E. D. Shchukin alumiinin kosketuksessa galliumin tai sen eutektisten metalliseosten kanssa (nestemetallihaurastuminen). Lisäksi alumiinin kostuttaminen nestemäisellä galliumkalvolla aiheuttaa sen nopean hapettumisen, kuten tapahtuu elohopeaan sekoitetun alumiinin kanssa. Gallium liuottaa sulamispisteessä noin 1 % alumiinista, joka saavuttaa kalvon ulkopinnan, jossa se hapettuu välittömästi ilman vaikutuksesta. Nestepinnalla oleva oksidikalvo on epävakaa eikä suojaa lisähapettumiselta.

Galliumia ja sen eutektista seosta indiumin kanssa käytetään jäähdytysaineena reaktoripiireissä [2] .

Galliumia voidaan käyttää erikoispeilien voiteluaineena ja pinnoitteena. Galliumin ja nikkelin pohjalta on luotu käytännön kannalta tärkeitä gallium- ja skandiummetalliliimoja .

Galliummetallia täytetään myös kvartsilämpömittareihin (elohopean sijasta ) korkeiden lämpötilojen mittaamiseksi. Tämä johtuu siitä, että galliumilla on paljon korkeampi kiehumispiste kuin elohopealla [14] .

Galliumoksidi on osa useita tärkeitä granaattiryhmän lasermateriaaleja - GSHG ( gadolinium-skandium- galliumgranaatti), YSGG ( yttrium-skandium- galliumgranaatti ) jne.

Galliumarsenidi GaAs käytetään aktiivisesti mikroaaltoelektroniikassa , puolijohdelasereissa .

Galliumnitridi GaN:ää käytetään puolijohdelaserien ja LEDien sekä ultravioletti- ja violettisäteilyn luomiseen. Indiumilla seostettua galliumnitridiä , InGaN :a , käytetään tehokkaiden sinisten , violettien ja vihreiden LEDien valmistukseen . Lisäksi valkoisia LEDejä valmistetaan pinnoittamalla siniset LEDit fosforilla , joka on tehokas valonlähde . Tällaisia LED-valoja käytetään laajalti valaistukseen. Optoelektroniikan lisäksi galliumnitridia käytetään tehoelektroniikassa tehokkaiden suurnopeuksien transistoreiden luomiseen [15] sekä HEMT -transistoreihin mikroaaltoelektroniikassa [16] . Galliumnitridillä on erinomaiset kemialliset ja mekaaniset ominaisuudet, jotka ovat tyypillisiä kaikille nitridiyhdisteille.

LED-valoissa, puolijohdelasereissa ja muissa optoelektroniikan ja aurinkosähkön sovelluksissa käytetään myös muita galliumtyypin A III B V puolijohdeyhdisteitä : indium-galliumnitridi , indium-galliumarsenidi , indium-gallium-alumiininitridi , galliumantimonidi , galliumarsenidi -fosfidi , arsenidi -indiumgalliumantimonidifosfidi, galliumfosfidi , alumiinigalliumarsenidi jne.

Pietsomateriaalina käytetään langasiittia (LGS, lantaanigalliumsilikaatti).

Gallium-71- isotooppi , joka muodostaa noin 39,9 % isotooppien luonnollisesta seoksesta, on materiaali neutriinojen havaitsemiseen . Sen käyttäminen neutriinoilmaisimena voi lisätä tunnistusherkkyyttä kertoimella 2,5.

Gallium-plutonium-seosta (galliumpitoisuus luokkaa 3-3,5 at.%) käytetään plutoniumydinpommeissa stabiloimaan plutoniumin kiderakennetta deltafaasissa laajalla lämpötila-alueella. Lisäksi galliumin lisääminen lisää plutoniumin korroosionkestävyyttä ja melkein mitätöi sen lämpölaajenemiskertoimen; tässä tapauksessa, toisin kuin alumiinilla, galliumilla on pieni poikkileikkaus (α, n)-reaktiolle. Erityisesti Nagasakiin pudotettu Fat Man -pommi sisälsi galliumstabiloitua plutoniumia [17] .

Matalan sulamispisteen vuoksi galliumharkot suositellaan kuljetettavaksi polyeteenipusseissa , jotka nestemäinen gallium kostuttaa huonosti.

Lääketieteessä

Lääketieteessä galliumia käytetään estämään luukatoa syöpäpotilailla ja pysäyttämään nopeasti verenvuodon syistä haavoista aiheuttamatta verihyytymiä. Lisäksi gallium on voimakas antibakteerinen aine ja nopeuttaa haavan paranemista [18] .

Biologinen rooli

Ei näytä biologista roolia.

Ihon kosketus galliumin kanssa johtaa siihen, että siihen jää erittäin hienojakoisia metallihiukkasia. Ulkoisesti se näyttää harmaalta täplältä. Kun yrität poistaa sen, se tahrii vielä enemmän. Paras tapa poistaa tahrat käsistä tai pinnoilta on käyttää nestesaippuaa.

Gallium on joidenkin lähteiden mukaan vähän myrkyllistä [2] , toisten mukaan erittäin myrkyllistä [19] . Myrkytyksen kliininen kuva: lyhytaikainen jännitys, sitten letargia, liikkeiden koordinoinnin heikkeneminen, adynamia , arefleksia , hengityksen hidastuminen, sen rytmihäiriö. Tätä taustaa vasten havaitaan alaraajojen halvaantuminen , sitten kooma , kuolema . Inhalaatioaltistuminen galliumia sisältävälle aerosolille pitoisuudella 50 mg/m³ aiheuttaa ihmisillä munuaisvaurioita sekä 10–25 mg/kg galliumsuoloja laskimoon. Proteinuria , atsotemia , heikentynyt urean puhdistuma havaitaan [20] .

Muistiinpanot

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Alkuaineiden atomipainot 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , no. 5 . - s. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Fedorov P. I. Gallium // Chemical Encyclopedia : in 5 osa / Ch. toim. I. L. Knunyants . - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja , 1988. - T. 1: A - Darzana. - S. 479-481. — 623 s. - 100 000 kappaletta. - ISBN 5-85270-008-8 .
↑ K. A. Gempel. Harvinaisten metallien käsikirja . - Ripol Classic, 2013. - 935 s. — ISBN 9785458283069 . Arkistoitu 14. kesäkuuta 2018 Wayback Machineen
↑ Mendelejev D. I. Alkuaineiden luonnollinen järjestelmä ja sen soveltaminen tunnistamattomien alkuaineiden ominaisuuksien osoittamiseen // Journal of the Russian Chemical Society. - 1871. - T. III . - S. 25-56 . Arkistoitu alkuperäisestä 17. maaliskuuta 2014.
↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. Chemistry of the Elements ( (englanti) . - 2nd. - Butterworth-Heinemann, 1997. - S. 217. - ISBN 978-0-08-037941-8 .
↑ de Boisbaudran, Lecoq. Caractères chimiques et spectroscopiques d'un nouveau métal, le gallium, découvert dans une blende de la mine de Pierrefitte, vallée d'Argelès (Pyrénées) (ranska) // Comptes rendus hebdomadaires dedesdeses'séances sciences :lehti. - 1875. - Voi. 81 . - s. 493-495 .
↑ Sulimenko L.M. Gallium Arkistoitu 23. elokuuta 2011 Wayback Machinessa / Popular Library of Chemical Elements. T. 1. - M.: Nauka, 1983. - S. 409
↑ Tamara Aroseva. Tekniset tieteet. Oppikirja erikoisalan kielestä . Litraa, 1.11.2017. — 233 s. — ISBN 9785457841086 . Arkistoitu 22. joulukuuta 2017 Wayback Machineen
↑ Sam Keen. Kadonnut lusikka eli hämmästyttäviä tarinoita Mendelejevin jaksollisen järjestelmän elämästä . - Litraa, 2017-09-05. — 483 s. — ISBN 9785457936737 . Arkistoitu 22. joulukuuta 2017 Wayback Machineen
↑ JP Riley ja Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
↑ Gallium . Haettu 20. syyskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 25. toukokuuta 2013. (määrätön)
↑ Gallium . Maailman ympäri. Haettu 21. marraskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 14. marraskuuta 2012. (määrätön)
↑ Gennadi Avlasenko, Julia Dobrynya, Dmitri Kovzun. Kiehtovaa kemiaa . - Litraa, 2017-09-05. - 98 s. — ISBN 9785457933699 . Arkistoitu 22. joulukuuta 2017 Wayback Machineen
↑ N. L. Glinka. Yleinen kemia . - Ripol Classic, 1954. - 733 s. — ISBN 9785458331661 . Arkistoitu 22. joulukuuta 2017 Wayback Machineen
↑ STPOWER GaN -transistorit - STMicroelectronics
↑ GaN HEMT - galliumnitriditransistori - Infineon Technologies
↑ Sublette, Cary. Kohta 6.2.2.1 . Nuclear Weapons FAQ (9. syyskuuta 2001). (määrätön)
↑ Israelissa he oppivat pysäyttämään veren nestemäisen metallin avulla . Haettu 29. maaliskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 9. huhtikuuta 2016. (määrätön)
↑ * Dymov A. M., Savostin A. P. Galliumin analyyttinen kemia. M., 1968;
↑ Kemistin ja tekniikan uusi hakuteos. Haitallisia aineita. Osa 1. Epäorgaaniset yhdisteet. . Käyttöpäivä: 20. syyskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 14. heinäkuuta 2010. (määrätön)

Kirjallisuus

Sheka I. A., Chaus I. S., Mntyureva T. T. Gallium. K., 1963;
Eremin N. I. Gaul. M., 1964;
Rustamov P.G. Gallium chalcogenides. Baku, 1967;
Dymov A. M., Savostin A. P. Galliumin analyyttinen kemia. M., 1968;
Ivanova R. V. Galliumin kemia ja tekniikka. M., 1973;
Kogan B. I., Vershkovskaya O. V., Slavikovskaya I. M. Gaul. Geologia, sovellus, taloustiede. M., 1973;
Yatsenko S. P. Gaul. vuorovaikutus metallien kanssa. M., 1974;
Uutto- ja sorptioprosessit galliumin kemiallisessa tekniikassa. Alma-Ata, 1985;
Harvinaisten alkuaineiden ja hivenaineiden kemia ja teknologia. Ed. K. A. Bolshakova, 2. painos, osa 1, M., 1976, s. 223-244;
Fedorov P.I., Mokhosoev M.V., Alekseev F.P. Galliumin, indiumin ja talliumin kemia. Novosib., 1977.

Linkit

Gallium on Webelements Arkistoitu 9. joulukuuta 2006 Wayback Machinessa
Gallium kemiallisten elementtien suositussa kirjastossa arkistoitu 13. helmikuuta 2006 Wayback Machinessa

Sanakirjat ja tietosanakirjat

Suuri tanskalainen
Hienoa norjalaista
Iso venäläinen
Suuri Neuvostoliitto (1 painos)
Brockhaus ja Efron
maailman ympäri
Pieni Brockhaus ja Efron
Britannica (verkossa)
Brockhaus
Treccani
Universalis

Bibliografisissa luetteloissa
BNE : XX536285 BNF : 11955437j GND : 4155859-5 J9U : 987007558076805171 LCCN : sh85052848 LNB : 000302873 NDL : 00562254 NKC : ph301361

D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä

klo

vrt

alkalimetallit	maa-alkalimetallit	Lantanidit	aktinidit	siirtymämetallit
kevyet metallit	Puolimetallit	ei-metallit	Halogeenit	jalokaasut

Metallien sähkökemiallisen toiminnan sarja
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Tl , Co _ Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au _

Galliumyhdisteet _

galliumantimonidi (GaSb) galliumarsenaatti ( GaAsO4 ) Galliumarsenidi (GaAs) Galliumasetaatti (Ga(CH 3 COO) 3 ) gallium(I)bromidi (GaBr) gallium(II)bromidi (GaBr 2 ) gallium(III)bromidi ( GaBr3 ) Gallates Galliumhydroksidi (Ga(OH) 3 ) Galliumhydroksiasetaatti (Ga( CH3COO ) 3 3Ga(OH) 3 3H2O ) _ Digallan (Ga 2 H 6 ) Vetydikloorigallaatti (I) (H[GaCl 2 ]) Gallium(I)jodidi (GaI) Gallium(II)jodidi (GaI 2 ) Gallium(III)jodidi (GaI 3 ) Galliummetahydroksidi (GaO(OH)) Galliumnitraatti (Ga(NO 3 ) 3 ) galliumnitridi (GaN) Galliumoksalaatti (Ga 2 (C 2 O 4 ) 3 ) Galliumoksidi-volframaatti (Ga 2 O 3 2WO 3 8H2O ) _ Galliumoksidiasetaatti (4Ga(CH 3 COO) 3 2Ga2O3 _ _ _ 5H2O ) _ Galliummolybdaattioksidi ( 2Ga2O3 _ _ 3MoO 3 15H2O ) _ Galliumoksidikloridi (GaOCl) Gallium(I)oksidi (Ga 2 O) Gallium(III)oksidi (Ga 2 O 3 ) Gallium(III)perkloraatti (Ga(ClO 4 ) 3 ) Galliumselenaatti (Ga 2 (SeO 4 ) 3 ) Gallium(I)selenidi ( Ga2Se ) gallium(II)selenidi (GaSe) Gallium(III ) selenidi ( Ga2Se3 ) Galliumsulfaatti (Ga 2 (SO 4 ) 3 ) Gallium(I)sulfidi ( Ga2S ) Gallium(II)sulfidi (GaS) Gallium(III ) sulfidi ( Ga2S3 ) Gallium(II)telluridi (GaTe) Gallium(III ) telluridi ( Ga2Te3 ) Tetrametyylidigallaani ( Ga2H2 ( CH3 ) 4 ) _ _ Vetytetrakloorigallaatti (III) (H[GaCl 4 ]) Gallium(III)tiosyanaatti (Ga(NCS) 3 ) Trimetyyligallium (Ga(CH 3 ) 3 ) Trifenyyligallium ( Ga ( C6H5 ) 3 ) Trietyyligallium (Ga(C 2 H 5 ) 3 ) Galliumfosfaatti (GaPO 4 ) galliumfosfidi (GaP) galliumfluoridi ( GaF 3 ) Gallium(II)kloridi (GaCl 2 ) Gallium(III)kloridi ( GaCl3 )