Наука
Advertisement
Галлий / Gallium (Ga)
Атомный номер 31
Внешний вид 150px
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
69,723 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 141 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
578,7 (6,00) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ar] 3d10 4s2 4p1
Химические свойства
Ковалентный радиус 126 пм
Радиус иона (+3e) 62 (+1e) 81 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,81
Электродный потенциал 0
Степени окисления 3
Термодинамические свойства
Плотность 5,91 г/см³
Удельная теплоёмкость 0,372 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 28,1 Вт/(м·K)
Температура плавления 302,93 K
Теплота плавления 5,59 кДж/моль
Температура кипения 2 676 K
Теплота испарения 270,3 кДж/моль
Молярный объём 11,8 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки орторомбическая
Период решётки 4,510 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая 240,00 K

История

Впервые существование этого элемента предсказано Д. И. Менделеевым в 1871 на основании открытого им периодического закона. Он предсказал его плотность — 5,9 г/см³. В 1875 году французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран (Р. Е. Lecoq de Boisbaudran) выделил этот элемент из цинковых руд. Де Буабодран определил плотность галлия — 4,7 г/см³, что не соответствовало значению, предсказанному Менделеевым. Уточненное значение плотности галлия (5,904 г/см³) совпало с предсказанием Менделеева.

Происхождение названия

Д. И. Менделеев назвал этот элемент эка-алюминием. Поль Эмиль Лекок де Буабодран назвал его в честь своей родины Франции, по её латинскому названию — Галлия (Gallia). Примечательно так же, что cимвол Франции — петух (по-французски — le coq), так что в названии элемента его первооткрыватель неявно увековечил и свою фамилию. Кроме того на латыни «петух» — gallus.

Нахождение в природе

Содержание в земной коре 1,8·10-30% по массе. Галлий относится к рассеянным элементам. В природе встречается в виде очень редких минералов: зенгеита Ga(OH)3, галлита CuGaS2 и других. Является спутником алюминия, цинка, германия, железа; содержится в сфалеритах, нефелине, натролите, бокситах, германите, в углях и железных рудах некоторых месторождений.

Получение

Основной источник галлия — алюминатные растворы, получаемые при переработке глинозёма. После удаления большей части алюминия и многократного концентрирования образуется щелочной раствор, содержащий галлий и алюминий. Галлий выделяют электролизом этого раствора.

Физические и химические свойства

Галлий — легкоплавкий светло серый металл с синеватым оттенком. Расплав галлия может находиться в жидком состоянии при температуре ниже температуры плавления (29,75 °C). Температура кипения — 2200 °C, это объясняется тем, что в жидком галлии плотная упаковка атомов с координационным числом 12. Для ее разрушения надо затратить много энергии.

Кристаллическая решетка образована двухатомными молекулами Ga2, связанными между собой ван-дер-ваальсовыми силами, длина связи 0,244 нм.

Стандартный электродный потенциал пары Ga3+/Ga равен −0,53 В, Ga находится в электрохимическом ряду до водорода.

По химическим свойствам галлий сходен с алюминием. На воздухе Ga покрывается оксидной пленкой, предохраняющей от дальнейшего окисления. С мышьяком, фосфором, сурьмой образует арсенид, фосфид и антимонид галлия, с серой, селеном, теллуромхалькогениды. При нагревании Ga реагирует с кислородом. С хлором и бромом галлий взаимодействует при комнатной температуре, с иодом — при нагревании. Галогениды галлия образуют димеры Ge2X6.

Галлий образует полимерные гидриды:

4LiH + GaCl3 = Li[GaH4] + 3LiCl.

Устойчивость ионов падает в ряду BH4- → AlH4- → GaH4-. Ион BH4- устойчив в водном растворе, AlH4- и GaH4- быстро гидролизуются:

GaH4- + 4H2O = Ga(OH)3 + OH- + 4H2-.

При нагревании под давлением галлий реагирует с водой:

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

С минеральными кислотами Ga медленно реагирует с выделением водорода:

2Ga + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2↑.

Галлий растворяется в щелочах с образованием гидроксогаллатов:

2Ga + 6H2O + 2NaOH = 2Na[Ga(OH)4] + 3H2↑.

Оксид и гидроксид галлия проявляют амфотерные свойства, хотя основные свойства у них по сравнению с алюминием усилены:

Ga2O3 + 6HCl = 2GaCl2;

Ga2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Ge(OH)4];

Ga2O3 + Na2CO3 = 2NaGaO2 + CO2.

При подщелачивании раствора какой-либо соли галлия выделяется гидроксид галлия переменного состава Ge2O3·xH2O:

Ga(NO3)2 + 3NaOH = Ga(OH)3 + 3NaNO3.

При растворении Ga(OH)3 и Ga2O3 в кислотах образуются аквакомплексы [Ga(H2O)6]3+, поэтому из водных растворов соли галлия выделяются в виде кристаллогидратов, например, хлорид галлия GaCl3·6H2O, галлийкалиевые квасцы KGa(SO4)2·12H2O. Аквакомплексы галлия в растворах бесцветны.

Применение

Арсенид галлия GaAs — перспективный материал для полупроводниковой электроники.

Изотоп галлий-71 является важнейшим материалом для регистрации нейтрино, и в этой связи перед техникой стоит весьма актуальная задача выделения этого изотопа из природной смеси в целях повышения чувствительности детекторов нейтрино. Так как содержание 71Ga составляет в природной смеси изотопов около 39,9 %, то выделение чистого изотопа и использование его в качестве детектора нейтрино способно повысить чувствительность регистрации в 2,5 раза.

Галлий дорог, в 2005 году на мировом рынке тонна галлия стоила 1,2 млн долларов США, и в связи с высокой ценой и в то же время с большой потребностью в этом металле очень важно наладить его полное извлечение при алюминиевом производстве и переработке каменных углей на жидкое топливо.

Галлий имеет ряд сплавов, жидких при комнатной температуре, и один из его сплавов имеет температуру плавления 3 °C, но с другой стороны галлий (сплавы в меньшей степени) весьма агрессивен к большинству конструкционных материалов (растрескивание и размывание сплавов при высокой температуре), и как теплоноситель он малоэффективен, а зачастую просто неприемлем.

Галлий — превосходный смазочный материал. На основе галлия и никеля, галлия и скандия созданы практически очень важные металлические клеи.

Оксид галлия входит в состав ряда стратегически важных лазерных материалов группы гранатов — ГСГГ,ИАГ,ИСГГ и др.

Биологическая роль и особенности обращения

Не играет биологической роли.

Контакт кожи с галлием приводит к тому, что сверхмалые дисперсные частицы металла остаются на ней. Внешне это выглядит как серое пятно. Имелись сообщения о развитии дерматитов при контакте с галлием.

О токсичности галлия мало данных. Из-за низкой температуры плавления слитки галлий рекомендуется транспортировать в пакетах из полиэтилена, который плохо смачивается жидким галлием.

См. также

Категория:Соединения галлия

Ссылки


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Литература

  • Шека И. А, Чаус И. С, Мнтюрева Т. Т., Галлий, К., 1963;
  • Еремин Н. И., Галлий, М., 1964;
  • Рустамов П. Г., Халькогениды галлия, Баку, 1967;
  • Дымов А. М., Савостин А. П., Аналитическая химия галлия, М., 1968;
  • Иванова Р. В., Химия и технология галлия, М., 1973;
  • Коган Б. И., Вершковская О. В., Славиковская И. М., Галлий. Геология, применение, экономика, М., 1973;
  • Яценко С. П., Галлий. Взаимодействие с металлами, М., 1974;
  • Процессы экстракции и сорбции в химической технологии галлия, Алма-Ата, 1985;
  • Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, 2 изд., т. 1, М., 1976, с. 223-44;
  • Федоров П. И., Мохосоев М. В.. Алексеев Ф. П., Химия галлия, индия и таллия, Новосиб., 1977. П. И. Федоров.

af:Gallium ar:جاليوم bg:Галий bs:Galijum ca:Gal·li co:Galliu cs:Gallium cy:Galiwm da:Gallium de:Gallium en:Gallium eo:Galiumo es:Galio et:Gallium fi:Gallium fr:Gallium gl:Galio (elemento) he:גליום hr:Galij hu:Gallium hy:Գալիում id:Galium io:Galio is:Gallín it:Gallio (elemento) ja:ガリウム jbo:fasyjinme ko:갈륨 ku:Galyûm la:Gallium lb:Gallium lt:Galis lv:Gallijs nl:Gallium nn:Gallium no:Gallium oc:Galli pl:Gal pt:Gálio sh:Galijum simple:Gallium sk:Gálium sl:Galij sr:Галијум sv:Gallium th:แกลเลียม tr:Galyum ug:Galliy uk:Галій uz:Galliy zh:镓



  1. Википедия Галлий адрес
  2. Викисловарьадрес
  3. Викицитатникадрес
  4. Викиучебникадрес
  5. Викитекаадрес
  6. Викиновостиадрес
  7. Викиверситетадрес
  8. Викигидадрес

Выделить Галлий и найти в:

  1. Вокруг света адрес
  2. Академик адрес
  3. Астронет адрес
  4. Элементы адрес
  5. Научная Россия адрес
  6. Кругосвет адрес
  7. Научная Сеть
  8. Традицияадрес
  9. Циклопедияадрес
  10. Викизнаниеадрес
  1. Google
  2. Bing
  3. Yahoo
  4. Яндекс
  5. Mail.ru
  6. Рамблер
  7. Нигма.РФ
  8. Спутник
  9. Google Scholar
  10. Апорт
  11. Онлайн-переводчик
  12. Архив Интернета
  13. Научно-популярные фильмы на Яндексе
  14. Документальные фильмы
  1. Список ru-вики
  2. Вики-сайты на русском языке
  3. Список крупных русскоязычных википроектов
  4. Каталог wiki-сайтов
  5. Русскоязычные wiki-проекты
  6. Викизнание:Каталог wiki-сайтов
  7. Научно-популярные сайты в Интернете
  8. Лучшие научные сайты на нашем портале
  9. Лучшие научно-популярные сайты
  10. Каталог научно-познавательных сайтов
  11. НАУКА В РУНЕТЕ: каталог научных и научно-популярных сайтов

  • Страница 0 - краткая статья
  • Страница 1 - энциклопедическая статья
  • Разное - на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
  • Прошу вносить вашу информацию в «Галлий 1», чтобы сохранить ее

Комментарии читателей:

Advertisement