Галій - рідкий метал

Галій

ГАЛЛІЙ-я; м.[від лат. Gallia - Франція] Хімічний елемент (Ga), м'який легкоплавкий метал сріблясто- білого кольору(застосовується у виробництві напівпровідників).

Галій

(Лат. Gallium), хімічний елементІІІ групи періодичної системи. Назва від Gallia – латинська назва Франції. Сріблясто-білий легкоплавкий ( tпл 29,77ºC) метал; густина (г/см 3) твердого металу 5,904, рідкого 6,095; tстос 2205ºC. На повітрі хімічно стійкий. У природі розсіяний, зустрічається разом із Al. Застосовують переважно (на 97%) у виробництві напівпровідникових матеріалів (GaAs, GaSb, GaP, GaN).

ГАЛІЙ

ГАЛІЙ (лат. Gallium, від Gallia - латинського назви Франції), Ga (читається «Галій»), хімічний елемент з атомним номером 31, атомна маса 69,723.
Природний галій складається з двох ізотопів 69 Ga (61,2% за масою) та 71 Ga (38,8%). Конфігурація зовнішнього електронного шару 4 s 2 p 1 . Ступінь окиснення +3, +1 (валентності I, III).
Розташований у групі IIIА періодичної системи елементів, у 4-му періоді.
Радіус атома 0,1245 нм, радіус іона Ga 3+ 0,062 нм. Енергії послідовної іонізації 5,998, 20,514, 30,71, 64,2 та 89,8 еВ. Електронегативність по Полінгу (див.ПОЛІНГ Лайнус) 1,6.
Історія відкриття
Вперше існування цього елемента передбачено Д. І. Менделєєвим (див.Менделєєв Дмитро Іванович) 1871 року на підставі відкритого ним періодичного закону. Він назвав його екаалюміній. У 1875 П. Е. Лекок де Буабодран (див.ЛЕКОК ДЕ БУАБОДРАН (Поль Еміль)виділив галій із цинкових руд.
Де Буабодран визначив щільність галію - 4,7 г/см 3 , що не відповідало передбаченому Д. І. Менделєєвим значенням 5,9 г/см 3 . Уточнене значення густини галію (5,904 г/см 3) збіглося з передбаченням Менделєєва.
Знаходження у природі
Зміст у земної кори 1,8 · 10 -3% за масою. Галій відноситься до розсіяних елементів. У природі зустрічається як дуже рідкісних мінералів: зенгеїта Ga(OH) 3 , галита CuGaS 2 та інших. Є супутником алюмінію (див.АЛЮМІНІЙ), цинку (див.ЦИНК (хімічний елемент), Німеччина (див.НІМЕЧЧИНИ), заліза (див.ЗАЛІЗО); міститься у сфалеритах (див.СФАЛЕРИТ), нефелін (див.НЕФЕЛІН), натролити, бокситах, (див.Боксити)германіті, у вугіллі та залізних рудах деяких родовищ.
Отримання
Основне джерело галію - алюмінієві розчини, які отримують при переробці глинозему. Після видалення більшої частини Al і багаторазового концентрування утворюється лужний розчин, що містить Ga та Al. Галій виділяють електролізом цього розчину.
Фізичні та хімічні властивості
Галій - легкоплавкий світло-сірий метал із синюватим відтінком. Розплав Ga може перебувати в рідкому стані за температури нижче температури плавлення (29,75 °C). Температура кипіння 2200 °C, це пояснюється тим, що в рідкому галії щільна упаковка атомів з координаційним числом 12. Для її руйнування треба витратити багато енергії.
Кристалічна решіткастійкої a-модифікації утворена двоатомними молекулами Ga 2 пов'язаними між собою ван-дер-ваальсовими силами (див.МІЖМОЛЕКУЛЯРНА ВЗАЄМОДІЯ), Довжина зв'язку 0,244 нм.
Стандартний електродний потенціал пари Ga 3+ /Ga дорівнює -0,53В, Ga знаходиться в електрохімічному ряду до водню (див.ВОДОРОД).
За хімічними властивостями галій подібний до алюмінію.
На повітрі Ga покривається оксидною плівкою, що захищає від подальшого окиснення. З миш'яком (див.МИШ'ЯК), фосфором (див.ФОСФОР), сурмою (див.СУРМА)утворює арсенід, фосфід та антимонід галію, з сіркою (див.СІРА), селеном (див.СЕЛЕН), телуром (див.ТЕЛЛУР)- халькогеніди. При нагріванні Ga реагує з киснем (див.КИСНЕД). З хлором (див.ХЛОР)та бромом (див.БРІМ)галій взаємодіє при кімнатній температурі, з йодом (див.ІОД)- При нагріванні. Галогеніди галію, утворюють димери Ge 2 X 6 .
Галій утворює полімерні гідриди:
4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl.
Стійкість іонів падає серед BH 4 – - AlH 4 – - GaH 4 – . Іон BH 4 – стійкий у водному розчині, AlH 4 – та GaH 4 – швидко гідролізуються:
GaH 4 - + 4H 2 O = Ga(OH) 3 + OH - + 4H 2
При нагріванні під тиском Ga реагує з водою:
2Ga + 4H 2 O = 2GaOOH + 3H 2
З мінеральними кислотами Ga повільно реагує з виділенням водню:
2Ga + 6HCl = 2GaCl 3 + 3H 2
Галій розчиняється в лугах з утворенням гідроксогалатів:
2Ga + 6H 2 O + 2NaOH = 2Na + 3H 2
Оксид і гідроксид галію виявляють амфотерні властивості, хоча основні властивості у них порівняно з Al посилені:
Ga 2 O 3 + 6HCl = 2GaCl 2 ,
Ga 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na
Ga 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaGaO 2 + CO 2
При підлужуванні розчину будь-якої солі галію виділяється гідроксид галію змінного складу Ge 2 O 3 · x H 2 O:
Ga(NO 3) 2 + 3NaOH = Ga(OH) 3 + 3NaNO 3
При розчиненні Ga(OH) 3 і Ga 2 O 3 в кислотах утворюються аквакомплекси 3+ , тому з водних розчинівсолі галію виділяються у вигляді кристалогідратів, наприклад, хлорид галію GaCl 3 ·6H 2 O, галійкалієві галун KGa(SO 4) 2 ·12H 2 O. Аквакомплекси галію в розчинах безбарвні.
Застосування
Близько 97% галію, що отримується промисловістю, використовується для отримання сполук з напівпровідниковими властивостями, наприклад, арсеніду галію GaAs. Металевий галій застосовують у радіоелектроніці для «холодного паяння» керамічних та металевих деталейдля легування Ge і Si, отримання оптичних дзеркал. Ga може замінювати Hg у випрямлячах електричного струму. Евтектичний сплав галію з індиєм використовують у радіаційних контурах реакторів.
Особливості звернення
Галій – малотоксичний елемент. Через низьку температуру плавлення зливки Ga рекомендується транспортувати в пакетах з поліетилену, який погано змочується рідким галієм.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Синоніми:

Дивитись що таке "Галлій" в інших словниках:

Метал, просте тіло, існування якого передбачав Менделєєв і відкрито Лекок де Буободраном. Словник іноземних слів, що увійшли до складу російської мови Чудінов А.Н., 1910. ГАЛІЙ нерозкладний мінерал, синьо-білого кольору; твердий, … Словник іноземних слів російської мови

- (Gallium), Ga, хімічний елемент III групи періодичної системи, атомний номер 31, атомна маса 69,72; метал. Галій відкрито французьким хіміком П. Лекоком де Буабодраном у 1875 році. Сучасна енциклопедія

Ga (лат. Gallium * a. gallium; н. Gallium; ф. gallium; і. galio), хім. елемент III групи періодич. системи Менделєєва, ат. н. 31, ат. м. 69,73. Складається з двох стабільних ізотопів 69Ga (61,2%) та 71Ga (38,8%). Передбачено у 1870 Д. І.… … Геологічна енциклопедія

галій– я, м. gallium m. Від латів. назви Франції, де було відкрито 1875 р. хіміком Лекоком де Буадбодраном. ЕС. Хімічний елемент, м'який лікоплавкий сріблясто білий метал; застосовується замість ртуті для виготовлення манометрів та високотемпературних … Історичний словникгалицизмів російської мови

Галій- (Gallium), Ga, хімічний елемент III групи періодичної системи, атомний номер 31, атомна маса 69,72; метал. Галій відкрито французьким хіміком П. Лекоком де Буабодраном у 1875 році. Ілюстрований енциклопедичний словник

Що складає 29,76 про С. Якщо помістити його в теплу долоню, воно поступово починає переходити з твердого стану рідку форму.

Короткий екскурс в історію

Як називається метал, що плавиться у руці? Як було зазначено вище, такий матеріал відомий під визначенням галій. Його теоретичне існування передбачив у далекому 1870 вітчизняний учений, автор таблиці хімічних елементів - Дмитро Менделєєв. Основою виникнення такого припущення стало вивчення їм властивостей численних металів. На той час жодному теоретику не могло спасти на думку, що метал, який плавиться в руках, існує насправді.

Можливість синтезу надзвичайно легкоплавкого матеріалу, поява якого пророкував Менделєєв, довів французький вчений Еміль Лекок де Буабодран. В 1875 йому вдалося виділити галій з цинкової руди. Під час дослідів із матеріалом учений отримав метал, який плавиться у руках.

Відомо, що Еміль Буабодран зазнавав значних труднощів із виділенням нового елемента з цинкової руди. У ході перших дослідів йому вдалося видобути лише 0,1 грама галію. Однак навіть цього виявилося достатньо, щоб підтвердити дивовижна властивістьматеріалу.

Де зустрічається галій у природі

Галій відноситься до елементів, які не зустрічаються у вигляді покладів руд. Матеріал дуже розсіяний у земній корі. У природі він зустрічається у складі вкрай рідкісних мінералів, таких як галліт та зенгеїт. У ході лабораторних дослідів невелику кількість галію можна виділити із руд цинку, алюмінію, германію, заліза. Іноді його знаходять у бокситах, покладах вугілля, інших родовищах корисних копалин.

Як отримують галій

В даний час вчені найчастіше синтезують метал, що плавиться в руках, з алюмінієвих розчинів, що видобуваються під час переробки глинозему. В результаті видалення основної маси алюмінію та проведення процедури неодноразового концентрування металів отримують лужний розчин, в якому знаходиться незначна частка галію. Виділяють такий матеріал із розчину шляхом електролізу.

Сфера застосування

Галій досі не знайшов застосування у промисловості. Виною всьому широке використанняалюмінію, який має схожі властивості у твердому вигляді. Незважаючи на це, галій виглядає перспективним матеріалом, оскільки має відмінні напівпровідникові якості. Такий метал потенційно може бути використаний для виробництва елементів транзисторів, високотемпературних випрямлячів струму, сонячних батарей. Галій виглядає чудовим рішенням для виготовлення покриттів оптичних дзеркал, які будуть мати найвищу відбивну здатність.

Головною перешкодою на шляху до застосування галію в промислових масштабахзалишається висока вартість його синтезу з руд та мінералів. Ціна за тонну такого металу на світовому ринку становить понад 1,2 мільйона доларів.

На сьогоднішній день галій знайшов ефективне застосування лише у сфері медицини. Метал у рідкій формі застосовується з метою уповільнення втрати кісткової маси у людей, що страждають від онкологічних недуг. Його використовують для швидкої зупинки кровотеч за наявності глибоких ран на тілі потерпілих. У разі закупорка судин галієм не призводить до утворення тромбів.

Як зазначалося вище, галій - метал, який плавиться у руках. Оскільки температура, що потрібна для переходу матеріалу в рідкий стан, становить трохи більше 29 про, його досить потримати в долонях. Через деякий час спочатку твердий матеріалпочне плавитися буквально на очах.

Досить захоплюючий експеримент можна провести із затвердінням галію. Представлений метал має властивість розширюватися в ході затвердіння. Для проведення цікавого досвідудосить помістити рідкий галій у скляну бульбашку. Далі потрібно почати охолоджувати ємність. Через деякий час можна помітити, як у бульбашці утворюватимуться кристали металу. Вони матимуть синюватий колір, на відміну від сріблястого відтінку, який характерний для матеріалу в рідкому стані. Якщо не припиняти охолодження, галій, що кристалізується, в кінцевому підсумку розірве скляну бульбашку.

На закінчення

Ось ми з'ясували, який метал плавиться в руці. Сьогодні галій можна знайти у продажу для проведення власних дослідів. Однак поводитися з матеріалом слід вкрай обережно. Твердий галій є нетоксичною речовиною. Однак тривалий контакт з матеріалом у рідкій формі може призвести до непередбачуваних наслідків для здоров'я, аж до зупинки дихання, паралічу кінцівок і входження людини в стан коми.

Галій

Галій– це хімічний елемент з атомним номером 31. Належить до групи легких металів та позначається символом “Ga”. Галій в чистому виглядіне зустрічається в природі, проте його сполуки в мізерно малих кількостях містяться в бокситах та цинкових рудах. Галій – м'який пластичний метал сріблястого кольору. При низьких температурахзнаходиться у твердому стані, але плавиться вже при температурі, що не набагато перевищує кімнатну (29,8°C). На відео нижче можна побачити, як ложка з галію плавиться у чашці з гарячим чаєм.

1. З моменту відкриття елемента в 1875 і до настання ери напівпровідників, галій в основному використовувався для створення легкоплавких сплавів.

2. В даний час весь галій використовується в мікроелектроніці.

3. Арсенід галію, основне використовуване з'єднання елемента, застосовується в мікрохвильових схемах та інфрачервоних додатках.

4. Нітрид галію використовується менше, при створенні напівпровідникових лазерів та світлодіодів синього та ультрафіолетового діапазону.

5. У галію немає відомої науки біологічної ролі. Але, оскільки сполуки галію і солі заліза подібно поводяться в біологічних системах, іони галію часто замінюють іони заліза у медичному застосуванні.

6. В даний час розроблено фармацевтичні та радіофармацевтичні препарати, які містять галій.

Хімія

Галій №31

Підгрупа галію. Зміст кожного з членів цієї підгрупи в земній корі по ряду галій (4-10-4%) -індій (2-10-6) - талій (8-10-7) зменшується. Усі три" елементи надзвичайно розпорошені, і знаходження у вигляді певних мінералів для них не характерне. Навпаки, незначні домішки їх сполук містять руди багатьох металів. Отримують Ga, In і Тi з відходів при переробці подібних руд.
У вільному стані галій, індій та талій є сріблясто-білі метали. Їхні найважливіші константи зіставлені нижче:
Ga In Tl

Фізичні властивості галію

Щільність, g/cjH3 5,9 7,3 11,9
Температура плавлення, °З. . . 30 157 304
Температура кипіння, °С... . 2200 2020 1475
Електропровідність (Hg = 1). . 2 11 6

За твердістю галійблизький до свинцю, In і Тi - ще м'якше 6-13.
У сухому повітрі галій та індій не змінюються, а талій покривається сірою плівкою оксиду. При розжарюванні всі три елементи енергійно з'єднуються з киснем та сіркою. З хлором і бромом вони взаємодіють вже за нормальної температури, з йодом - лише за нагріванні. Розташовуючись у ряді напруг біля заліза, Ga, In і Тi розчинні в кислотах.14' 15
Звичайна валентність галію та індія дорівнює трьом. Талій дає похідні, в яких він три-і одновалентний. 18
Окиси галію та його аналогів - біла Ga 2 O 3 , жовта 1п203 і коричнева Т1203 - у воді нерозчинні - відповідні їм гідроокиси Е (ОН)3 (які можуть бути отримані виходячи з солей) являють собою драглисті опади, практично нерозчинні у воді, розчиняються в кислотах. Білі гідроксиду Ga та In розчинні також у розчинах сильних лугів з утворенням аналогічних алюмінатів галлатів та індатів. Вони мають, отже, амфотерний характер, причому кислотні властивості виражені у 1п(ОН) 3 слабше, а у Ga(OH) 3 сильніше, ніж у Аl(ОН) 3 . Так, крім сильних лугів, Ga(OH) 3 розчинна міцних розчинах NH 4 OH. Навпаки, червоно-коричнева Ti(ОН) 3 в лугах не розчиняється.
Іони Ga"" та In" безбарвні, іон Тi" має жовте забарвлення. Солі більшості кислот, що виробляються від них, добре розчиняються у воді, але сильно гідролізовані; З розчинних солей слабких кислот багато хто піддається практично повному гідролізу. У той час як похідні нижчих валентностей Ga та In для них не типові, для талію найбільш характерні саме ті сполуки, в яких він одновалентний. Тому солі Т13+ мають помітно виражені окисні властивості.

Закис талію (Т120) утворюється в результаті взаємодії елементів за високих температур. Вона є чорним гігроскопічним порошком. З водою закис талію утворює жовтий гідрат закису (Т10Н), який при нагріванні легко відщеплює воду і переходить назад у Т120.
Гідрат закиси талію добре розчинний у воді і є сильною основою. Солі, що утворюються ним, в більшості безбарвні і
кристалізуються без води. Хлорид, бромід та іодид майже нерозчинні, але деякі інші солі розчинні у воді. Довільні TiOН та слабких кислот внаслідок гідролізу дають у розчині лужну реакцію. При дії сильних окислювачів (наприклад, хлорної води) одновалентний талій окислюється до тривалентного.57-66
За хімічними властивостями елементів та його сполук підгрупа галію багато в чому схожа " на підгрупу германію. Так, для Ge і Ga більш стійка вища валентність, для РЬ і Т1 нижча, хімічний характер гідроксидів у рядах Ge-Sn-РЬ і Ga-In-Тi Іноді виявляються далі більш тонкі риси подібності, наприклад мала розчинність галоїдних (Cl, Br, I) солей як РЬП, так і Т. При всьому тому між елементами обох підгруп є і суттєві відмінності (частково обумовлені їх різною валентністю) кислотний характер гідроксиду Ga та його аналогів виражений значно слабше, ніж у відповідних елементів підгрупи германію, на противагу PbF 2 фтористий талій добре розчинний і т. д.

Галій доповнення

Усі три члени аналізованої підгрупи відкриті з допомогою спектроскопа: 1 талій - 1861 р., індій - 1863 р. і галій - 1875 р. Останній із цих елементів за 4 року по його відкриття було передбачено і описаний Д. І. Менделєєвим (VI § 1). Природний галій складається з ізотопів з масовими числами 69 (60,2%) та 71 (39,8); індій-113 (4,3) та 115 (95,7); талій - 203 (29,5) та 205 (70,5%).
В основному стан атоми елементів підгрупи галію мають будову зовнішніх електронних оболонок 4s2 34p (Ga), 5s25p (In), 6s26p (Tl) і одновалентні, i Порушення тривалентних станів вимагає витрати 108 (Ga), 100 (In) або 1 ) ккал/г-атом. Послідовні енергії іонізації дорівнюють 6,00; 20,51; 30,70 для Ga; 5,785; 18,86; 28,03 для In: 6,106; 20,42; 29,8 ев для Т1. Спорідненість атома талію до електрона оцінюється в 12 ккал/г-атом.
Для галію відомий рідкісний мінерал галліт (CuGaS 2). Сліди цього елемента постійно містяться у цинкових рудах. Значно великі його кількості: Е (до 1,5%) було виявлено в золі деяких кам'яного вугілля. Однак основною сировиною для промислового отриманнягалію служать боксити, які зазвичай містять незначні його домішки (до 0,1%). Витягується він електролізом із лужних рідин, що є проміжним продуктом переробки природних бокситів на технічний глинозем. Розміри щорічного світового виробітку галію обчислюються поки небагатьма тоннами, але можуть бути значно збільшені.
Індій отримують головним чином як побічний продукт при комплексній переробці сірчистих руд Zn, Pb і Сі. Його щорічне світове вироблення становить кілька десятків тонн.
Талій концентрується головним чином у піриті (FeS2). Тому шлами сірчанокислотного виробництва є гарною сировиною для одержання цього елемента. Щорічне світове вироблення талію менше, ніж Індія, але також обчислюється десятками тонн.
Для виділення Ga, In і Т1 у вільному стані застосовується або електроліз розчинів їх солей, або розжарювання оксидів струму водню. Теплоти плавлення та випаровування металів мають такі значення: 1,3 та 61 (Ga), 0,8 та 54 (In), 1,0 та 39 ккал/г-атом (Т1). Теплоти їх сублімації (при 25 °С) становлять 65 (Ga), 57 (In) і 43 ккал/г-атом (Т1). У парах всі три елементи складаються майже винятково з одноатомних молекул.
Кристалічні грати галію утворені не окремими атомами (як зазвичай для металів), а двоатомними молекулами (rf = 2,48A). Вона є, таким чином, цікавим випадком співіснування молекулярної та металевої структур (III § 8). Молекули Ga2 зберігаються і в рідкому галії, щільність якого (6,1 г/см) більша за щільність твердого металу (аналогія з водою і вісмутом). Підвищення тиску супроводжується зниженням температури плавлення галію. При високих тисках, окрім звичайної модифікації (Gal), встановлено існування двох інших форм. Потрійні точки (з рідкою фазою) лежать для Gal-Gall при 12 тис. ат і 3 °С, а для Gall-Gall - при 30 тис. ат і 45 °С.
Галій дуже схильний до переохолодження, і його вдавалося утримувати у рідкому стані до -40 °С. Багаторазове повторення швидкої кристалізації переохолодженого розплаву може бути методом очищення галію. У дуже чистому стані (99,999%) він був отриманий шляхом електролітичного рафінування, а також відновленням воднем ретельно очищеного GaCl3. Висока точкакипіння та досить рівномірне розширення при нагріванні роблять галій цінним матеріалом для заповнення високотемпературних термометрів. Незважаючи на його зовнішню схожість із ртуттю, взаємна розчинність обох металів порівняно невелика (в інтервалі від 10 до 95 °С вона змінюється від 2,4 до 6,1 атомного відсотка для Ga в Hg і від 1,3 до 3,8 атомного відсотка для Hg у Ga). На відміну від ртуті рідкий галій не розчиняє лужні металиі добре змочує багато неметалевих поверхонь. Зокрема, це відноситься до скла, нанесенням на яке галію можуть бути отримані дзеркала, що сильно відбивають світло (проте є вказівка на те, що дуже чистий галій, що не містить домішки індію, скло не змочує). Нанесення галію на пластмасову основу іноді використовується для швидкого отримання радіосхем. Сплав 88% Ga і 12% Sn плавиться при 15 °С, а деякі інші містять сплави галій (наприклад, 61,5% Bi, 37,2 - Sn і 1,3 - Ga) були запропоновані для пломбування зубів. Вони не змінюють свого об'єму з температурою та добре тримаються. Галій можна використовувати також як ущільнювач для вентилів у вакуумній техніці. Однак слід мати на увазі, що при високих температурах він агресивний по відношенню і до скла, і до багатьох металів.
У зв'язку з можливістю розширення виробництва галію стає актуальною проблемоюасиміляції (тобто освоєння практикою) цього елемента та його сполук, що потребує проведення дослідницьких робітдля пошуку областей їх раціонального використання. По галію є оглядова стаття та монографії.
Стисливість індія дещо вища, ніж у алюмінію (при 10 тис. ат обсяг становить 0,84 вихідного). З підвищенням тиску зменшується його опір (до 0,5 від вихідного при 70 тис. ат) і зростає температура плавлення (до 400°С при 65 тис. ат). Палички металевого індія при згинанні хрумтять, подібно до олов'яних. На папері він залишає темну межу. Важливе застосування індію пов'язане з виготовленням германієвих випрямлячів змінного струму (X § 6 дод. 15). Завдяки своїй легкоплавкості він може грати роль мастила у підшипниках.
Введення невеликої кількості індію в сплави міді сильно підвищує їх стійкість до дії морської води, а присадка індію до срібла посилює його блиск і попереджає потьмяніння на повітрі. Сплавам для пломбування зубів добавка індія надає підвищеної міцності. Електролітичне покриття індій інших металів добре оберігає їх від корозії. Сплав індію з оловом (1:1 по масі) добре спаює скло зі склом або металом, а сплав складу 24% In і 76% Ga плавиться при 16°С. Сплав, що плаває при 47 °С 18,1% In з 41,0 - Bi, 22,1 - РЬ, 10,6 - Sn і 8,2 - Cd знаходить медичне використання при складних переломах кісток (замість гіпсу). З хімії Індія є монографія
Стисливість талію приблизно така сама, як ідія, але йому відомі дві алотропические модифікації (гексагональна і кубічна), точка переходу між якими лежить при 235 °З. Під високим тискомз'являється ще одна. Потрійна точка всіх трьох форм лежить за 37 тис. ат і 110°С. Цьому тиску відповідає стрибкоподібне зменшення приблизно в 1,5 рази електроопору металу (при 70 тис. ат становить близько 0,3 від звичайного). Під тиском 90 тис. ат третя форма талію плавиться при 650 °С.
Талій використовується головним чином для виготовлення сплавів з оловом і свинцем, що мають високу кислотостійкість. Зокрема, сплав складу 70% РЬ, 20% Sn та 10% Т1 добре витримує дію сумішей сірчаної, соляної та азотної кислот. По талію є монографія.
Стосовно води галій і компактний індій стійкі, а талій у присутності повітря повільно руйнується нею з поверхні. З азотною кислотоюгалій реагує лише повільно, а талій дуже енергійно. Навпаки, сірчана, і особливо соляна, кислота легко розчиняє Ga і In, тоді як Т1 взаємодіє з ними значно повільніше (внаслідок утворення поверхні захисної плівкиважкорозчинних солей). Розчини сильних лугів легко розчиняють галію, лише повільно діють на індій і не реагують з талієм. Галій помітно розчиняється також у NH4OH. Летючі сполуки всіх трьох елементів фарбують безбарвне полум'я в характерні кольори: Ga - майже непомітний для ока темно-фіолетовий (Л. = 4171 А), In -в темно-синій (Л, = 4511 А), Т1 - в смарагдово-зелений (А = 5351 А).
Галій та індій, мабуть, не отруйні. Навпаки, талій сильно отруйний, причому характером дії схожий на РЬ і As. Вражає він нервову систему, травний тракт та нирки. Симптоми гострого отруєннявиявляються не одразу, а через 12-20 годин. При повільному розвитку хронічному отруєнні(у тому числі і через шкіру) спостерігається насамперед збудження та розлад сну. У медицині препаратами талію користуються видалення волосся (при лишаях тощо. п.). Солі талію знайшли застосування в складах, що світяться, як речовини, що збільшують тривалість світіння. Вони виявилися також гарним засобомпроти мишей та щурів.
У ряді напруг галій розташовується між Zn та Fe, а індій та талій – між Fe та Sn. Переходам Ga і In за схемою Е+3 + Зе = Е відповідають нормальні потенціали: -0,56 і -0,33 (у кислому середовищі) або -1,2 і -1,0 (у лужному середовищі). Талій переводиться кислотами в одновалентний стан (нормальний потенціал -0,34 в). Перехід Т1+3 + 2е = Т1+ характеризується нормальним потенціалом + 1,28 у кислому середовищі або +0,02 в - у лужному.
Теплоти утворення оксидів Е203 галію та його аналогів зменшуються по ряду 260 (Ga), 221 (In) і 93 ккал/моль (Т1). При нагріванні на повітрі галій практично окислюється лише до GaO. Тому Ga203 зазвичай отримують зневодненням Ga (ОН) з. .Індій при нагріванні на повітрі утворює 1п203, а талій - суміш Т1203 і Т120 з тим великим змістомвищого окисЛу, ніж нижча температура. Націло до Т1203 талій може бути окислений дією озону.
Розчинність оксидів Е203 у кислотах збільшується по ряду Ga - In - Tl. У тому ряду зменшується міцність зв'язку елемента з киснем: Ga203 плавиться при 1795°С без розкладання, 1п203 перетворюється на 1п304 лише від 850 °З, а дрібно роздроблена Т1203 починає відщеплювати кисень близько 90 °З. Однак для повного переведення Т1203 в Т120 необхідні набагато вищі температури. Під надмірним тиском кисню 1п203 плавиться за 1910 °З, а Т1203 - за 716 °З.
Теплоти гідратації оксидів за схемою Е203 + ЗН20 = 2Е(ОН)3 становлять +22 ккал (Ga), +1 (In) та -45 (Т1). Відповідно до цього легкість відщеплення гідроксидами води зростає від Ga до Т1: якщо Ga(OH)3 повністю зневоднюється лише при прожарюванні, то Т1(ОН)3 переходить у Т1203 навіть при стоянні під рідиною, з якої вона була виділена.
При нейтралізації кислих розчинів солей галію його гідроокис осаджується приблизно в інтервалі pH = 3-4. Свіжоосаджена Ga(OH)3 добре розчинна в міцних розчинах аміаку, але в міру її старіння розчинність дедалі більше знижується. Її изоэлектрическая точка лежить за pH = 6,8, а ПР = 2 10~37. Для 1п(ОН)3 було знайдено ПР = 110-31, а для Т1(ОН)3-110~45.
Для других і третіх констант дисоціації Ga(OH)3 за кислотним та основним типами були визначені наступні значення:

H3Ga03 / С2 = 5-10_І К3 = 2-10-12
Ga(OH)3 К2“2. Ю-П / Сз = 4 -10 12
Таким чином, гідроксид галію є випадком електроліту, дуже близького до ідеальної амфотерності.

Відмінність кислотних властивостей гідроксиду галію та його аналогів виразно проявляється при їх взаємодії з розчинами сильних лугів (NaOH, КОН). Гідроокис галію легко розчиняється з утворенням галлатів типу M, стійких і в розчині, і у твердому стані. При нагріванні вони легко втрачають воду (сіль Na - при 120, Сіль - при 137 ° С) і переходять у відповідні безводні солі типу MGa02. Для одержуваних розчинів галлатів двовалентних металів (Са, Sr) характерний інший тип - M3 ■ 2Н20, які теж майже нерозчинні. Водою вони повністю гідролізуються.
Гідроокис талію легко пептизується сильними лугами (з утворенням негативного золя), але нерозчинна в них і талатів не дає. Сухим шляхом (сплавленням оксидів з відповідними карбонатами) похідні типу МЭ02 були отримані для всіх трьох елементів підгрупи галію. Однак у разі талію вони виявилися сумішами оксидів.
1. Ефективні радіуси іонів Ga3+, In3* та Т13* рівні відповідно 0,62, 0,92 та 1,05 А. У водному середовищі вони безпосередньо оточені, мабуть, шістьма молекулами води. Такі гідратовані іони дещо дисоційовані за схемою Е(ОН2)а Г*Е(ОН2)5 ОН + Н, причому їх константи дисоціації оцінюються в 3 10-3°(Ga) і 2 10-4 (In).
2. Галоїдні солі Ga3+, In3* та Т13*' загалом схожі на відповідні солі А13*. Крім фторидів, вони порівняно легкоплавкі і добре розчиняються у воді, а й у ряді органічних розчинників. Пофарбовані лише жовті Gal3
Сформулював свій періодичний закон і склав періодичну ж таблицю, багато металів були науці ще не відомі.

Це, втім, не завадило хіміку побудувати свою періодичну систему, залишивши порожні клітини ще не відкритих елементів. Ці "білі плями" незабаром були заповнені. Про один із таких передбачених Менделєєвим елементів і піде сьогодні мова.

Знайомтеся: галій, 31 номер у таблиці. Третя група, легкоплавкий метал, близький за властивостями до алюмінію та кремнію. Менделєєв як досить докладно описав властивості цього металу, а й майже зі стовідсотковою точністю вказав його атомний вагу.

Відкриття та походження назви

Галій був відкритий і виділений у вигляді речовини французьким хіміком Полем Емілем Лекоком де Буабодраном. Сталося це в 1875 році, вчений досліджував зразки цинкової обманки, привезені з Піренеїв. Дослідження проводилися методом спектроскопії та вчений помітив у спектрі руди фіолетову лінію, що свідчить про присутність у мінералі невідомого елемента.

Виділення елемента у чистому вигляді зажадало чимало праці, оскільки вміст його у руді було менше 0,1%. Зрештою, Лекоку де Буабодрану вдалося отримати менше 0,1 грама чистої речовини та дослідити її. Виявлений французом елемент за властивостями виявився багато в чому подібним до цинку.

на черговому засіданніПаризької академії наук, що відбулося 20 вересня 1875 року, було зачитано листа Лекока де Буабодрана, в якому повідомлялося про відкриття нового елемента та вивчення його властивостей. Також хімік повідомляв, що назвав нововідкритий елемент на честь Франції. латинській назві- Галлія (Gallia).

Коли Менделєєв прочитав опубліковану доповідь, присвячену цьому відкриття, він зазначив, що опис властивостей нового елемента майже точно співпадає з описом передбаченого ним раніше екаалюмінію. Менделєєв не забарився повідомити про це Лекоку де Буабодрану, вказавши, що щільність нового металу визначена невірно і має бути 5,9-6,0, а не 4,7 г/см3. Ретельна перевірка показала правоту Менделєєва.

Видобуток галію

У природі галій великих родовищ не утворює. У деяких мінералах галій міститься відносно великих (для цього металу): гранат, сфалерит, турмалін, берил, польові шпати, нефелін.

Найбагатше джерело галію - мінерал германіт, руда, що складається з сульфіду міді, яка може містити 0,5-0,7% галію. Крім цього, галій отримують при переробці бокситу та нефеліну. Також цей метал можна отримати за допомогою переробки поліметалевих руд, вугілля.

Забруднений галій промивають водою, після цього фільтрують через пористі пластини та нагрівають у вакуумі для того, щоб видалити леткі домішки. Для отримання галію високої чистоти використовують хімічний (реакції між солями), електрохімічний (електроліз розчинів) та фізичний (розкладання) методи.

Родовища, на яких ведеться видобуток галію, знаходяться, головним чином у Південно-Західній Африці, а також у Росії та деяких країнах СНД.

Властивості галію

Галій – м'який пластичний метал сріблястого кольору. При низьких температурах знаходиться в твердому стані, але плавиться вже при температурі, що не набагато перевищує кімнатну (29,8 ° C).

Взагалі широкий температурний інтервал існування рідкого стану цього металу (від 30 до 2230 °C) є однією з особливостей галію. Хімічні властивостігалію близькі до властивостей алюмінію. У зв'язку з легкоплавкістю перевезення галію здійснюється в поліетиленових пакетах.

До появи напівпровідників галій використовувався для створення легкоплавких сплавів. Сьогодні галій використовується, головним чином, в мікроелектроніці у складі напівпровідників. Нітрід галію використовується у створенні напівпровідникових лазерів та світлодіодів синього та ультрафіолетового діапазону.

Галій - чудовий мастильний матеріал. На основі галію та нікелю, галію та скандію створені дуже важливі в практичному плані металеві клеї. Металічним галієм заповнюють кварцові термометри для вимірювання високих температур, замінюючи цим металом ртуть. Це з тим, що галій має значно більше високу температурукипіння порівняно з ртуттю.

Галій - один із самих дорогих металів. Так, у 2005 році на світовому ринку тонна галію коштувала 1,2 млн доларів США. У зв'язку з його високою вартістюі з великою потребою в цьому металі, дуже важливо налагодити його повне вилучення при алюмінієвому виробництві та переробці кам'яного вугілля на рідке паливо.

Поділіться статтею з друзями:

Схожі статті