Ekonomi aplikasi geologi galium. Pasar dunia untuk galium. Contoh pemecahan masalah

23.04.2021

Lihat apa itu "Gallium" di kamus lain:

Logam, benda sederhana yang keberadaannya telah diramalkan oleh Mendeleev dan ditemukan oleh Lecoq de Bouaubaudran. Kamus kata-kata asing termasuk dalam bahasa Rusia. Chudinov A.N., 1910. GALLIUM adalah mineral yang tidak dapat terurai, berwarna biru-putih; padat,… … Kamus kata-kata asing dari bahasa Rusia

- (Gallium), Ga, unsur kimia golongan III sistem periodik, nomor atom 31, massa atom 69,72; logam. Gallium ditemukan oleh ahli kimia Prancis P. Lecoq de Boisbaudran pada tahun 1875 ... Ensiklopedia Modern

Ga (lat. Gallium * a. gallium; n. Gallium; f. gallium; dan. galio), chem. unsur golongan III periodik. Sistem Mendeleev, di. n. 31, di. m.69.73. Terdiri dari dua isotop stabil 69Ga (61,2%) dan 71Ga (38,8%). Diprediksi pada tahun 1870 oleh D. I. ... ... Ensiklopedia Geologi

galium- aku, m.galium m. Dari lat. nama Prancis, yang ditemukan pada tahun 1875 oleh ahli kimia Lecoq de Boisbaudran. ES. Unsur kimia, keperakan yang dapat melebur lembut logam putih; digunakan sebagai pengganti merkuri untuk pembuatan pengukur tekanan dan suhu tinggi ... ... Kamus Sejarah Gallisisme Bahasa Rusia

galium- (Gallium), Ga, unsur kimia golongan III sistem periodik, nomor atom 31, massa atom 69,72; logam. Gallium ditemukan oleh ahli kimia Prancis P. Lecoq de Boisbaudran pada tahun 1875. ... Kamus Ensiklopedia Bergambar

GALIUM- kimia. elemen, simbol Ga (lat. Gallium), di. n. 31, di. m.69,72; logam putih keperakan; densitas 5904 kg/m3, tm = 29,8°C, tboil = 2230°C. Gallium sebagai cairan ada dalam kisaran suhu yang sangat besar, sehingga digunakan di ... ... Kamus sinonim ensiklopedia politeknik besar

- (kimia). Sifat-sifat benda dasar ini, Ga = 69, 86, diprediksi (oleh D. I. Mendeleev) oleh tabel periodik unsur, sebagai eko-aluminium, pada tahun 1871. Pada tahun 1875, Lecoq de Boisbaudran menemukan seng dalam campuran seng dari Pierrefit ( di Pyrenees) menggunakan ... … Ensiklopedia Brockhaus dan Efron

galium- Unsur Ga Grup III sistem, di. n. 31, di. m.69,72; logam ringan berwarna putih keperakan. Terdiri dari dua isotop stabil dengan nomor massa 69 (60,5%) dan 71 (39,5%). Keberadaan Ga ("ekaaluminum") dan utama. sva-nya… … Buku Panduan Penerjemah Teknis

Dari unsur dengan nomor atom 31, sebagian besar pembaca hanya ingat bahwa itu adalah salah satu dari tiga unsur yang diprediksi dan dijelaskan paling detail oleh D.I. Mendeleev, dan galium itu adalah logam yang sangat mudah melebur: untuk mengubahnya menjadi cairan, panas telapak tangan sudah cukup.

Namun, galium bukanlah logam yang paling mudah melebur (bahkan jika Anda tidak menghitung merkuri). Titik lelehnya adalah 29,75°C, sedangkan cesium meleleh pada 28,5°C; hanya cesium, seperti logam alkali lainnya, Anda tidak dapat mengambilnya, oleh karena itu, di telapak tangan Anda, secara alami, lebih mudah untuk melelehkan galium daripada cesium.

Menyanyikan cerita tentang elemen #31, kami sengaja memulai dengan menyebutkan sesuatu yang diketahui hampir semua orang. Karena "diketahui" ini membutuhkan penjelasan. Semua orang tahu bahwa galium diprediksi oleh Mendeleev dan ditemukan oleh Lecoq de Boisbaudran, tetapi tidak semua orang tahu bagaimana penemuan itu terjadi. Hampir semua orang tahu bahwa galium dapat melebur, tetapi hampir tidak ada yang dapat menjawab pertanyaan mengapa galium dapat melebur.

Bagaimana galium ditemukan?

Ahli kimia Prancis Paul Emile Lecoq de Boisbaudran tercatat dalam sejarah sebagai penemu tiga unsur baru: galium (1875), samarium (1879) dan disprosium (1886). Penemuan pertama ini membuatnya terkenal.

Saat itu, di luar Prancis, dia kurang dikenal. Dia berusia 38 tahun, dia terutama terlibat dalam penelitian spektroskopi. Lecoq de Boisbaudran adalah seorang ahli spektroskopi yang baik, dan ini akhirnya membawa kesuksesan: dia menemukan ketiga elemennya dengan analisis spektral.

Pada tahun 1875, Lecoq de Boisbaudran menyelidiki spektrum campuran seng yang dibawa dari Pierrefitte (Pyrenees). Dalam spektrum inilah garis ungu baru (panjang gelombang 4170 Å) ditemukan. Baris baru menunjukkan adanya unsur yang tidak diketahui dalam mineral, dan, secara alami, Lecoq de Boisbaudran melakukan segala upaya untuk mengisolasi unsur ini. Ini tidak mudah dilakukan: kandungan unsur baru dalam bijih kurang dari 0,1%, dan dalam banyak hal mirip dengan seng*. Setelah percobaan yang panjang, ilmuwan berhasil mendapatkan unsur baru, tetapi dalam jumlah yang sangat kecil. Sangat kecil (kurang dari 0,1 g) sehingga Lecoq de Boisbaudrap tidak dapat sepenuhnya mempelajari sifat fisik dan kimianya.

* Bagaimana gallium diperoleh dari zinc blende dijelaskan di bawah ini.

Pengumuman penemuan galium - jadi untuk menghormati Prancis (Gallia - nama Latinnya) elemen baru dinamai - muncul dalam laporan Akademi Ilmu Pengetahuan Paris.

Pesan ini dibaca oleh D.I. Mendeleev mengenali ekaaluminum, yang telah diprediksinya lima tahun sebelumnya, dalam galium. Mendeleev segera menulis ke Paris. “Metode penemuan dan isolasi, serta beberapa sifat yang dijelaskan, menunjukkan bahwa logam baru tersebut tidak lebih dari ekaaluminum,” kata suratnya. Itu kemudian mengulangi sifat yang diprediksi untuk elemen itu. Selain itu, tidak pernah memegang sebutir galium di tangannya, tanpa melihatnya di matanya, ahli kimia Rusia mengklaim bahwa penemu unsur itu salah, bahwa kerapatan logam baru tidak boleh sama dengan 4,7, seperti yang ditulis Lecoq de Boisbaudran , - pasti lebih 5.9...6.0 g/cm3!

Aneh kelihatannya, tetapi yang pertama dari afirmatifnya, yang "memperkuat" belajar tentang keberadaan hukum periodik hanya dari surat ini. Dia kembali mengisolasi dan memurnikan butiran galium dengan hati-hati untuk memverifikasi hasil percobaan pertama. Beberapa sejarawan sains percaya bahwa ini dilakukan untuk mempermalukan "prediktor" Rusia yang percaya diri. Tetapi pengalaman menunjukkan sebaliknya: penemunya salah. Kemudian dia menulis: "Menurut saya, tidak perlu untuk menunjukkan pentingnya kepadatan elemen baru yang luar biasa dalam kaitannya dengan konfirmasi pandangan teoretis Mendeleev."

Sifat-sifat lain dari unsur No. 31 yang diprediksi oleh Mendeleev hampir sama persis dengan data percobaan. "Prediksi Mendeleev menjadi kenyataan dengan penyimpangan kecil: ekaaluminum berubah menjadi galium." Begitulah Engels mencirikan peristiwa ini dalam Dialektika Alam.

Tak perlu dikatakan, penemuan elemen pertama yang diramalkan oleh Mendeleev secara signifikan memperkuat posisi hukum periodik.

Mengapa galium dapat melebur?

Memprediksi sifat-sifat galium, Mendeleev percaya bahwa logam ini harus dapat melebur, karena analognya dalam kelompok - aluminium dan indium - juga tidak berbeda dalam refraktori.

Tapi titik leleh galium sangat rendah, lima kali lebih rendah dari indium. Ini dijelaskan oleh struktur kristal galium yang tidak biasa. Miliknya sel kristal dibentuk bukan oleh atom individu (seperti pada logam "normal"), tetapi oleh molekul diatomik. Molekul Ga 2 sangat stabil, mereka diawetkan bahkan ketika galium diubah menjadi keadaan cair. Tetapi molekul-molekul ini terhubung satu sama lain hanya dengan gaya van der Waals yang lemah, dan sangat sedikit energi yang dibutuhkan untuk memutuskan hubungan mereka.

Beberapa sifat lagi dari unsur No. 31 dikaitkan dengan diatomisitas molekul. Dalam keadaan cair, galium lebih padat dan lebih berat daripada dalam keadaan padat. Konduktivitas listrik galium cair juga lebih besar daripada galium padat.

Dari luar - terutama pada timah: logam lunak berwarna putih keperakan, tidak teroksidasi dan tidak ternoda di udara.

Dan di sebagian besar sifat kimia, galium dekat dengan aluminium. Seperti aluminium, ada tiga elektron di orbit luar atom galium. Seperti aluminium, galium dengan mudah, bahkan dalam cuaca dingin, berinteraksi dengan halogen (kecuali yodium). Kedua logam mudah larut dalam asam sulfat dan asam klorida, keduanya bereaksi dengan basa dan menghasilkan hidroksida amfoter. Konstanta disosiasi reaksi

Ga(OH)3 → Ga3+ + 3OH -

H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3– 3

adalah jumlah orde yang sama.

Namun, ada perbedaan dalam sifat kimia galium dan aluminium.

Dengan oksigen kering, galium terasa teroksidasi hanya pada suhu di atas 260 ° C, dan aluminium, jika film oksida pelindungnya dihilangkan, dioksidasi oleh oksigen dengan sangat cepat.

Dengan hidrogen, galium membentuk hidrida yang mirip dengan boron hidrida. Aluminium, sebaliknya, hanya dapat melarutkan hidrogen, tetapi tidak bereaksi dengannya.

Dan galium mirip dengan grafit, kuarsa, air.

Pada grafit - yang meninggalkan bekas abu-abu di atas kertas.

Pada kuarsa - anisotropi listrik dan termal.

Hambatan listrik kristal galium bergantung pada sumbu mana arus mengalir. Rasio maksimum ke minimum adalah 7 - lebih banyak dari logam lainnya. Hal yang sama berlaku untuk koefisien muai panas.

Nilainya dalam arah tiga sumbu kristalografi (kristal galium belah ketupat) terkait sebagai 31:16:11.

Dan galium mirip dengan air karena mengembang saat mengeras. Peningkatan volume terlihat - 3,2%.

Sudah satu kombinasi dari kesamaan yang saling bertentangan ini berbicara tentang individualitas unik dari elemen No. 31.

Selain itu, ia memiliki sifat yang tidak melekat pada elemen apa pun. Leleh, ia bisa tetap sangat dingin selama berbulan-bulan di bawah titik lelehnya. Ini adalah satu-satunya logam yang tetap berwujud cair pada rentang temperatur yang luas dari 30 hingga 2230°C, dan volatilitas uapnya minimal. Bahkan dalam vakum tinggi, ia hanya menguap secara nyata pada 1000°C. Uap galium, tidak seperti logam padat dan cair, bersifat monoatomik. Transisi Ga 2 → 2Ga membutuhkan banyak energi; ini menjelaskan sulitnya menguapkan gallium.

Kisaran suhu yang besar dari keadaan cair adalah dasar dari salah satu yang utama aplikasi teknis unsur nomor 31.

Apa gunanya galium?

Termometer galium memungkinkan, pada prinsipnya, mengukur suhu dari 30 hingga 2230°C. Termometer Gallium sekarang tersedia untuk suhu hingga 1200°C.

Elemen No. 31 digunakan untuk produksi paduan dengan leleh rendah yang digunakan dalam perangkat pensinyalan. Paduan galium dan indium sudah meleleh pada suhu 16°C. Ini adalah paduan yang paling mudah melebur dari semua paduan yang dikenal.

Senyawa intermetalik gallium dengan unsur golongan V - antimon dan arsenik - sendiri memiliki sifat semikonduktor.

Penambahan galium ke massa kaca memungkinkan untuk mendapatkan kacamata dengan indeks bias sinar cahaya yang tinggi, dan kacamata berbasis Ga 2 O 3 memancarkan sinar infra merah dengan baik.

Gallium cair memantulkan 88% cahaya yang jatuh di atasnya, padat - sedikit lebih sedikit. Oleh karena itu, cermin galium sangat mudah dibuat - lapisan galium bahkan dapat diaplikasikan dengan kuas.

Terkadang kemampuan galium untuk membasahi permukaan padat dengan baik digunakan, menggantikan merkuri dalam pompa vakum difusi. Pompa semacam itu “menjaga” vakum lebih baik daripada pompa merkuri.

Upaya telah dilakukan untuk menggunakan galium dalam reaktor nuklir, tetapi hasil dari upaya ini hampir tidak dapat dianggap berhasil. Gallium tidak hanya cukup aktif menangkap neutron (menangkap penampang 2,71 lumbung), tetapi juga bereaksi pada suhu tinggi dengan sebagian besar logam.

Gallium tidak menjadi bahan atom. Benar, isotop radioaktif buatannya 72 Ga (dengan waktu paruh 14,2 jam) digunakan untuk mendiagnosis kanker tulang. Gallium-72 klorida dan nitrat diserap oleh tumor, dan dengan memperbaiki karakteristik radiasi isotop ini, dokter hampir secara akurat menentukan ukuran formasi asing.

Seperti yang Anda lihat, kemungkinan praktis elemen No. 31 cukup luas. Belum mungkin untuk menggunakannya sepenuhnya karena sulitnya mendapatkan galium, unsur yang agak langka (1,5 10 -3% dari berat kerak bumi) dan sangat tersebar. Beberapa mineral asli galium diketahui. Mineral pertamanya dan paling terkenal, gallite CuGaS 2, baru ditemukan pada tahun 1956. Belakangan, dua mineral lagi ditemukan, yang sudah cukup langka.

Biasanya, galium ditemukan dalam seng, aluminium, bijih besi, serta batu bara - sebagai pengotor yang tidak signifikan. Dan apa karakteristiknya: semakin banyak pengotor ini, semakin sulit untuk mengekstraknya, karena ada lebih banyak galium dalam bijih logam (aluminium, seng) yang sifatnya dekat dengannya. Bagian utama galium terestrial tertutup dalam mineral aluminium.

Ekstraksi galium adalah "kesenangan" yang mahal. Oleh karena itu, elemen #31 digunakan dalam jumlah yang lebih kecil daripada tetangganya di tabel periodik.

Tentu saja, mungkin saja sains dalam waktu dekat akan menemukan sesuatu di galium yang membuatnya mutlak diperlukan dan tak tergantikan, seperti yang terjadi dengan unsur lain yang diprediksi oleh Mendeleev, germanium. Hanya 30 tahun yang lalu, itu digunakan bahkan lebih sedikit daripada galium, dan kemudian "era semikonduktor" dimulai ...

Cari pola

Sifat-sifat galium diprediksi oleh D.I. Mendeleev lima tahun sebelum penemuan elemen ini. Ahli kimia Rusia yang cerdik membangun prediksinya berdasarkan pola perubahan sifat berdasarkan kelompok sistem periodik. Namun bagi Lecoq de Boisbaudran, penemuan galium juga bukanlah sebuah kebetulan yang membahagiakan. Seorang ahli spektroskopi yang berbakat, sejak tahun 1863 ia menemukan keteraturan dalam perubahan spektrum unsur-unsur dengan sifat yang serupa. Membandingkan spektrum indium dan aluminium, dia sampai pada kesimpulan bahwa unsur-unsur ini mungkin memiliki "saudara" yang garis-garisnya akan mengisi celah di bagian spektrum dengan panjang gelombang pendek. Garis yang hilang inilah yang dia cari dan temukan dalam spektrum zinc blende dari Pierrfit.

Sebagai perbandingan, kami menyajikan tabel properti utama yang diprediksi oleh D.I. Mendeleev ekaaluminum dan galium ditemukan oleh Lecoq de Boisbaudran.

Ekaaluminium	galium
Berat atom sekitar 68	Berat atom 69,72
Harus leleh rendah	Titik lebur 29,75°C
Gravitasi spesifik mendekati 6.0	Berat jenis 5,9 (padat) dan 6,095 (cair)
Volume atom 11.5	Volume atom 11.8
Tidak boleh teroksidasi di udara	Sedikit teroksidasi hanya pada panas berwarna merah semangat
Harus membusuk air pada suhu tinggi	Mengurai air pada suhu tinggi
Rumus senyawa: EaCl 3 Ea 2 O 3, Ea 2 (SO 4) 3	Rumus senyawa: GaCl 3, Ga 3 O 3, Ga 2 (SO 4) 3
Seharusnya membentuk tawas Ea 2 (SO 4) 3 Me 2 SO 4 24H 2 O, tetapi lebih sulit dari aluminium	Membentuk komposisi tawas (NH 4) Ga (SO 4) 2 12H 2 O
Oksida Ea 2 O 3 harus mudah direduksi dan menghasilkan logam yang lebih mudah menguap daripada Al, dan oleh karena itu diharapkan eka aluminium akan ditemukan dengan analisis spektral.	Gallium mudah direduksi dari oksida melalui kalsinasi dalam aliran hidrogen, ditemukan menggunakan analisis spektral

Permainan kata?

Beberapa sejarawan sains melihat atas nama elemen No. 31 tidak hanya patriotisme, tetapi juga kecerobohan penemunya. Secara umum diterima bahwa kata "gallium" berasal dari bahasa Latin Gallia (Prancis). Tetapi jika Anda mau, dengan kata yang sama Anda dapat melihat sedikit kata "ayam jago"! Dalam bahasa Latin, "ayam jago" adalah gallus, dalam bahasa Prancis - le coq. Lecoq de Boisbaudran?

Tergantung pada usia

Dalam mineral, galium sering menyertai aluminium. Menariknya, rasio unsur-unsur ini dalam mineral bergantung pada waktu pembentukan mineral tersebut. Di feldspar, satu atom galium jatuh pada 120 ribu atom aluminium. Pada nepheline yang terbentuk lama kemudian, rasio ini sudah 1:6000, dan pada kayu yang membatu yang "lebih muda" hanya 1:13.

Paten pertama

Paten pertama untuk penggunaan galium diambil 60 tahun yang lalu. Elemen No. 31 ingin digunakan pada lampu busur listrik.

Mengganti belerang, membela diri dengan belerang

Interaksi galium dengan asam sulfat menarik. Itu disertai dengan pelepasan unsur belerang. Dalam hal ini, belerang menyelimuti permukaan logam dan mencegah pembubaran lebih lanjut. Namun, jika logam dicuci dengan air panas, reaksi akan berlanjut, dan akan berlanjut sampai "kulit" belerang baru tumbuh di galium.

Pengaruh buruk

Gallium cair berinteraksi dengan sebagian besar logam, membentuk paduan dan senyawa intermetalik dengan cukup rendah peralatan mekanis. Itulah sebabnya kontak dengan galium menyebabkan banyak bahan struktural kehilangan kekuatan. Berilium adalah yang paling tahan terhadap aksi galium: pada suhu hingga 1000 ° C, ia berhasil menahan agresivitas unsur No. 31.

Dan oksida juga!

Penambahan galium oksida yang tidak signifikan secara nyata mempengaruhi sifat oksida dari banyak logam. Jadi, pencampuran Ga 2 O 3 dengan seng oksida secara signifikan mengurangi sinteringnya. Tetapi kelarutan seng dalam oksida semacam itu jauh lebih besar daripada dalam bentuk murni. Dan dalam titanium dioksida, ketika Ga 2 O 3 ditambahkan, konduktivitas listrik turun tajam.

Bagaimana galium diperoleh

Endapan industri bijih galium belum ditemukan di dunia. Oleh karena itu, galium harus diekstraksi dari bijih seng dan aluminium, yang sangat miskin kandungannya. Karena komposisi bijih dan kandungan galium di dalamnya tidak sama, maka cara memperoleh unsur No. 31 cukup beragam. Misalnya, kami akan memberi tahu Anda bagaimana galium diekstraksi dari seng blende, mineral tempat unsur ini pertama kali ditemukan.

Pertama-tama, seng blende ZnS dibakar, dan oksida yang dihasilkan tercuci dengan asam sulfat. Bersama dengan banyak logam lain, galium masuk ke dalam larutan. Seng sulfat mendominasi larutan ini - produk utama yang harus dimurnikan dari kotoran, termasuk galium. Tahap pertama pemurnian adalah pengendapan yang disebut lumpur besi. Pada netralisasi bertahap larutan asam, lumpur ini mengendap. Ini mengandung sekitar 10% aluminium, 15% besi dan (yang paling penting bagi kami sekarang) 0,05 ... 0,1% galium. Untuk mengekstrak galium, lumpurnya dicuci dengan asam atau soda kaustik - galium hidroksida amfoter. Metode alkali lebih nyaman, karena dalam hal ini dimungkinkan untuk membuat peralatan dari bahan yang lebih murah.

Di bawah aksi alkali, senyawa aluminium dan galium masuk ke dalam larutan. Ketika larutan ini dinetralkan dengan hati-hati, galium hidroksida mengendap. Tetapi sebagian dari aluminium juga mengendap. Oleh karena itu, endapan dilarutkan lagi, sekarang masuk asam hidroklorik. Ternyata larutan galium klorida, terutama terkontaminasi dengan aluminium klorida. Zat-zat ini dapat dipisahkan dengan ekstraksi. Eter dituangkan dan, tidak seperti AlCl 3 , GaCl 3 hampir seluruhnya masuk ke dalam pelarut organik. Lapisan dipisahkan, eter didistilasi, dan galium klorida yang dihasilkan sekali lagi diolah dengan soda kaustik pekat untuk mengendapkan dan memisahkan pengotor besi dari galium. Dari larutan basa ini diperoleh logam gallium. Diperoleh dengan elektrolisis pada tegangan 5,5 V. Gallium disimpan pada katoda tembaga.

galium dan gigi

Untuk waktu yang lama, galium dianggap beracun. Hanya dalam beberapa dekade terakhir kesalahpahaman ini telah dibantah. Dokter gigi yang tertarik dengan galium rendah leleh. Kembali pada tahun 1930, pertama kali diusulkan untuk mengganti merkuri dengan galium dalam komposisi tambalan gigi. Studi lebih lanjut baik di sini maupun di luar negeri mengkonfirmasi janji penggantian semacam itu. Tambalan logam bebas merkuri (merkuri diganti dengan galium) sudah digunakan dalam kedokteran gigi.

Gallium adalah elemen dari subkelompok utama dari kelompok ketiga periode keempat sistem periodik unsur kimia D. I. Mendeleev, dengan nomor atom 31. Dilambangkan dengan simbol Ga (lat. galium). Milik kelompok logam ringan. Substansi sederhana galium adalah logam putih-perak yang lembut dan ulet dengan semburat kebiruan.

Nomor atom - 31

Massa atom - 69.723

Kepadatan, kg/m³ - 5910

Titik lebur, ° С - 29,8

Kapasitas panas, kJ / (kg ° С) - 0,331

Keelektronegatifan - 1.8

Jari-jari kovalen, Å - 1,26

ionisasi pertama potensial, ev - 6.00

Sejarah penemuan galium

Pada tahun 1875, Lecoq de Boisbaudran menyelidiki spektrum campuran seng yang dibawa dari Pierrefitte (Pyrenees). Dalam spektrum inilah garis ungu baru ditemukan. Baris baru menunjukkan adanya unsur yang tidak diketahui dalam mineral, dan, secara alami, Lecoq de Boisbaudran melakukan segala upaya untuk mengisolasi unsur ini. Ini tidak mudah dilakukan: kandungan unsur baru dalam bijih kurang dari 0,1%, dan dalam banyak hal mirip dengan seng*. Setelah percobaan yang panjang, ilmuwan berhasil mendapatkan unsur baru, tetapi dalam jumlah yang sangat kecil. Sangat kecil (kurang dari 0,1 g) sehingga Lecoq de Boisbaudran tidak dapat sepenuhnya mempelajari sifat fisik dan kimianya.

Pengumuman penemuan galium - jadi untuk menghormati Prancis (Gallia - nama Latinnya) elemen baru dinamai - muncul dalam laporan Akademi Ilmu Pengetahuan Paris.

Temuan orang Perancisdi alam

Kandungan rata-rata galium di kerak bumi adalah 19 g/t. Gallium adalah elemen jejak yang khas dengan sifat geokimia ganda. Satu-satunya mineral Gallium, CuGaS 2 gallite, sangat langka. Geokimia Gallium terkait erat dengan geokimia aluminium, yang disebabkan oleh kesamaan sifat fisikokimianya. Bagian utama dari Gallium di litosfer tertutup dalam mineral aluminium. Karena kedekatan sifat kimia kristalnya dengan elemen pembentuk batuan utama (Al, Fe, dll.) Dan kemungkinan isomorfisme yang luas dengannya, galium tidak membentuk akumulasi yang besar, meskipun memiliki nilai clarke yang signifikan. Mineral berikut dengan kandungan galium yang tinggi dibedakan: sfalerit (0 - 0,1%), magnetit (0 - 0,003%), kasiterit (0 - 0,005%), garnet (0 - 0,003%), beryl (0 - 0,003% ), turmalin (0 - 0,01%), spodumena (0,001 - 0,07%), phlogopite (0,001 - 0,005%), biotit (0 - 0,1%), muskovit (0 - 0,01%), serisit ( 0 - 0,005%), lepidolit (0,001 - 0,03%), klorit (0 - 0,001%), feldspar(0 - 0,01%), nepheline (0 - 0,1%), hecmanite (0,01 - 0,07%), natrolite (0 - 0,1%).

Properti fisik orang Perancis

Mungkin sifat galium yang paling terkenal adalah titik lelehnya, yaitu 29,76 °C. Ini adalah logam paling mudah melebur kedua dalam tabel periodik (setelah merkuri). Ini memungkinkan Anda untuk melelehkan logam sambil memegangnya di tangan Anda. Gallium adalah salah satu dari sedikit logam yang mengembang saat lelehan mengeras (lainnya adalah Bi, Ge).

Gallium kristal memiliki beberapa modifikasi polimorfik, namun hanya satu (I) yang stabil secara termodinamika, memiliki kisi ortorombik (pseudotetragonal) dengan parameter a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Modifikasi galium lainnya (β, γ, δ, ε) mengkristal dari logam terdispersi superdingin dan tidak stabil. Pada tekanan tinggi, dua struktur polimorfik gallium II dan III diamati, masing-masing, memiliki kisi kubik dan tetragonal.

Massa jenis galium dalam keadaan padat pada T=20°C adalah 5,904 g/cm³.

Salah satu ciri galium adalah rentang suhu yang luas untuk keberadaan keadaan cair (dari 30 hingga 2230 °C), sementara itu memiliki tekanan uap yang rendah pada suhu hingga 1100÷1200 °C. Panas spesifik galium padat dalam kisaran suhu T=0÷24 °C sama dengan 376,7 J/kg K (0,09 kal/g deg.), dalam keadaan cair pada T=29÷100 °C - 410 J/kg K (0,098 kal/g derajat).

Resistivitas listrik dalam keadaan padat dan cair masing-masing adalah 53,4 10 −6 ohm cm (pada T=0 °C) dan 27,2 10 −6 ohm cm (pada T=30 °C). Viskositas galium cair di temperatur yang berbeda sama dengan 1,612 poise pada T=98°C dan 0,578 poise pada T=1100°C. Tegangan permukaan yang diukur pada 30 °C dalam atmosfer hidrogen adalah 0,735 N/m. Koefisien refleksi untuk panjang gelombang 4360 Å dan 5890 Å masing-masing adalah 75,6% dan 71,3%.

Gallium alami terdiri dari dua isotop 69 Ga (61,2%) dan 71 Ga (38,8%). Bagian melintang penangkapan neutron termal masing-masing sama dengan 2,1·10 −28 m² dan 5,1·10 −28 m².

Gallium adalah unsur beracun rendah. Karena titik leleh yang rendah, ingot galium direkomendasikan untuk diangkut dalam kantong polietilen, yang dibasahi dengan buruk oleh lelehan galium. Pada suatu waktu, logam itu bahkan digunakan untuk membuat tambalan (bukan tambalan amalgam). Aplikasi ini didasarkan pada fakta bahwa ketika bubuk tembaga dicampur dengan galium cair, diperoleh pasta yang mengeras setelah beberapa jam (karena pembentukan senyawa intermetalik) dan kemudian dapat menahan pemanasan hingga 600 derajat tanpa meleleh.

Pada suhu tinggi, galium adalah zat yang sangat agresif. Pada suhu di atas 500 °C, ia menimbulkan korosi pada hampir semua logam kecuali tungsten, serta banyak bahan lainnya. Kuarsa tahan terhadap galium cair hingga 1100°C, tetapi masalah dapat timbul karena kuarsa (serta sebagian besar kaca lainnya) sangat mudah dibasahi oleh logam ini. Artinya, galium hanya akan menempel di dinding kuarsa.

Sifat kimia orang Perancis

Sifat kimia galium dekat dengan aluminium. Film oksida yang terbentuk pada permukaan logam di udara melindungi galium dari oksidasi lebih lanjut. Ketika dipanaskan di bawah tekanan, gallium bereaksi dengan air, membentuk senyawa GaOOH dengan reaksi:

2Ga + 4H 2O = 2GaOOH + 3H 2 .

Gallium berinteraksi dengan asam mineral dengan pelepasan hidrogen dan pembentukan garam, dan reaksi berlangsung bahkan di bawah suhu kamar:

2Ga + 6HCl = 2GaCl 3 + 3H 2

Produk reaksi dengan alkali dan kalium dan natrium karbonat adalah hidroksogalat yang mengandung ion Ga (OH) 4 - dan, mungkin, Ga (OH) 6 3 - dan Ga (OH) 2 -:

2Ga + 6H 2O + 2NaOH = 2Na + 3H 2

Gallium bereaksi dengan halogen: reaksi dengan klorin dan fluor terjadi pada suhu kamar, dengan brom - sudah pada -35 ° C (sekitar 20 ° C - dengan penyalaan), interaksi dengan yodium dimulai saat dipanaskan.

Gallium tidak berinteraksi dengan hidrogen, karbon, nitrogen, silikon, dan boron.

Pada suhu tinggi, galium mampu menghancurkan berbagai bahan dan aksinya lebih kuat daripada lelehan logam lainnya. Jadi, grafit dan tungsten tahan terhadap aksi lelehan galium hingga 800 ° C, alundum dan berilium oksida BeO - hingga 1000 ° C, tantalum, molibdenum, dan niobium tahan hingga 400 ÷ 450 ° C.

Dengan sebagian besar logam, gallium membentuk gallides, dengan pengecualian bismut, serta logam dari subkelompok seng, skandium, dan titanium. Salah satu gallides V 3 Ga cukup suhu tinggi transisi ke keadaan superkonduktor 16,8 K.

Gallium membentuk hidrida polimer:

4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl.

Kestabilan ion menurun pada deret BH 4 - → AlH 4 - → GaH 4 - . Ion BH 4 - stabil dalam larutan berair, AlH 4 - dan GaH 4 - cepat terhidrolisis:

GaH 4 - + 4H 2 O \u003d Ga (OH) 3 + OH - + 4H 2 -

Ketika Ga (OH) 3 dan Ga 2 O 3 dilarutkan dalam asam, kompleks aqua 3+ terbentuk, oleh karena itu garam galium diisolasi dari larutan berair dalam bentuk kristal hidrat, misalnya galium klorida GaCl 3 * 6H 2 O , kalium galium tawas KGa (SO 4) 2 * 12H2O.

Koneksi dasar orang Perancis

Ga2H6- cairan yang mudah menguap, t pl −21.4 °C, bp t 139 °C. Dalam suspensi halus dengan lithium atau thallium hydrate, membentuk senyawa LiGaH 4 dan TlGaH 4. Itu terbentuk sebagai hasil dari pengobatan tetramethyldigallane dengan trietilamina. Ada ikatan pisang, seperti diborane

Ga2O3- bubuk putih atau kuning, t pl 1795 °C. Itu ada dalam bentuk dua modifikasi. α- Ga 2 O 3 - kristal trigonal tidak berwarna dengan kerapatan 6,48 g / cm³, sedikit larut dalam air, larut dalam asam. β- Ga 2 O 3 - kristal monoklinik tidak berwarna dengan kepadatan 5,88 g / cm³, sedikit larut dalam air, asam dan basa. Diperoleh dengan memanaskan galium logam di udara pada suhu 260 °C atau dalam atmosfer oksigen, atau dengan mengkalsinasi galium nitrat atau sulfat. ΔH° 298(arr) −1089,10 kJ/mol; ΔG° 298(arr) −998,24 kJ/mol; S° 298 84,98 J/mol*K. Mereka menunjukkan sifat amfoter, meskipun sifat utamanya, dibandingkan dengan aluminium, ditingkatkan:

Ga 2 O 3 + 6HCl \u003d 2GaCl 2 Ga 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na Ga 2 O 3 + Na 2 CO 3 \u003d 2NaGaO 2 + CO 2

Ga(OH)3- endapan dalam bentuk endapan seperti jeli selama pengolahan larutan garam galium trivalen dengan hidroksida dan karbonat logam alkali (pH 9,7). Ini larut dalam amonia pekat dan larutan amonium karbonat pekat, mengendap saat direbus. Dengan pemanasan, galium hidroksida dapat diubah menjadi GaOOH, kemudian menjadi Ga 2 O 3 *H 2 O, dan akhirnya menjadi Ga 2 O 3. Dapat diperoleh dengan hidrolisis garam galium trivalen.

GaF3- Bubuk putih. t pl > 1000 ° C, t kip 950 ° C, kerapatan - 4,47 g / cm³. Sedikit larut dalam air. Diketahui kristal GaF 3 · 3H 2 O. Diperoleh dengan memanaskan galium oksida dalam atmosfer fluor.

GaCl3- kristal higroskopis tidak berwarna. t pl 78 ° C, t kip 215 ° C, densitas - 2,47 g / cm³. Mari larut dengan baik dalam air. PADA larutan berair terhidrolisis. Diperoleh langsung dari elemen. Ini digunakan sebagai katalis dalam sintesis organik.

GaBr3- kristal higroskopis tidak berwarna. t pl 122 ° C, t kip 279 ° C densitas - 3,69 g / cm³. Larut dalam air. Hidrolisis dalam larutan air. Sedikit larut dalam amonia. Diperoleh langsung dari elemen.

gai 3- jarum kuning muda higroskopis. t pl 212 ° C, t kip 346 ° C, densitas - 4,15 g / cm³. Hidrolisis dengan air hangat. Diperoleh langsung dari elemen.

Gas 3- kristal kuning atau bubuk amorf putih dengan t pl 1250 °C dan massa jenis 3,65 g/cm³. Ini berinteraksi dengan air, sambil menghidrolisis sepenuhnya. Diperoleh dengan interaksi galium dengan belerang atau hidrogen sulfida.

Ga 2 (SO 4) 3 18H 2 O- zat yang tidak berwarna dan sangat larut dalam air. Itu diperoleh dengan interaksi galium, oksida dan hidroksidanya dengan asam sulfat. Dengan sulfat logam alkali dan amonium, mudah membentuk tawas, misalnya KGa (SO 4) 2 12H 2 O.

Ga(NO3)3 8H2O- kristal tidak berwarna, larut dalam air dan etanol. Saat dipanaskan, ia terurai menjadi galium (III) oksida. Diperoleh dengan aksi asam nitrat pada galium hidroksida.

Mendapatkan galium

Sumber utama Gallium adalah produksi aluminium. Gallium selama pemrosesan bauksit dengan metode Bayer dipekatkan dalam cairan induk yang bersirkulasi setelah alokasi Al(OH)3 . Gallium diisolasi dari larutan tersebut dengan elektrolisis pada katoda merkuri. Dari larutan basa yang diperoleh setelah perlakuan amalgam dengan air, Ga(OH)3 diendapkan, yang dilarutkan dalam alkali dan Gallium diisolasi dengan elektrolisis.

Dengan metode soda-kapur untuk memproses bijih bauksit atau nepheline, Gallium terkonsentrasi di fraksi terakhir dari sedimen yang dilepaskan selama karbonisasi. Untuk pengayaan tambahan, endapan hidroksida diolah dengan susu kapur. Dalam hal ini, sebagian besar Al tetap berada dalam endapan, dan Gallium masuk ke dalam larutan, dari mana konsentrat galium (6-8% Ga 2 O 3) diisolasi dengan melewatkan CO 2; yang terakhir dilarutkan dalam alkali dan galium diisolasi secara elektrolitik.

Paduan anodik residu dari proses pemurnian Al dengan metode elektrolisis tiga lapis juga dapat berfungsi sebagai sumber Gallium. Dalam produksi seng, sumber Gallium adalah sublimat (Weltz oksida) yang terbentuk selama pemrosesan pencucian tailing dari abu seng.

Gallium cair diperoleh dengan elektrolisis larutan basa, dicuci dengan air dan asam (HCl, HNO 3), mengandung 99,9-99,95% Ga. Logam yang lebih murni diperoleh dengan peleburan vakum, peleburan zona, atau dengan menarik satu kristal dari lelehan.

Penggunaan galium

Gallium arsenide GaAs adalah bahan yang menjanjikan untuk elektronik semikonduktor.

Gallium nitride digunakan dalam pembuatan laser semikonduktor dan LED dalam rentang biru dan ultraviolet. Gallium nitride memiliki sifat kimia dan mekanik yang sangat baik khas dari semua senyawa nitrida.

Sebagai elemen kelompok III, yang berkontribusi pada peningkatan konduktivitas "lubang" dalam semikonduktor, galium (dengan kemurnian setidaknya 99,999%) digunakan sebagai aditif untuk germanium dan silikon. Senyawa intermetalik gallium dengan unsur golongan V - antimon dan arsenik - sendiri memiliki sifat semikonduktor.

Isotop gallium-71 adalah bahan terpenting untuk mendeteksi neutrino, dan dalam hal ini, teknologi menghadapi tugas yang sangat mendesak untuk memisahkan isotop dari campuran alami guna meningkatkan sensitivitas detektor neutrino. Karena kandungan 71 Ga dalam campuran isotop alami adalah sekitar 39,9%, isolasi isotop murni dan penggunaannya sebagai detektor neutrino dapat meningkatkan sensitivitas deteksi hingga 2,5 kali lipat.

Penambahan galium ke massa kaca memungkinkan untuk mendapatkan kacamata dengan indeks bias sinar cahaya yang tinggi, dan kacamata berbasis Ga 2 O 3 memancarkan sinar infra merah dengan baik.

Gallium mahal, pada tahun 2005 satu ton gallium berharga 1,2 juta dolar AS di pasar dunia, dan karena harganya yang tinggi dan pada saat yang sama kebutuhan yang besar akan logam ini, sangat penting untuk menetapkan ekstraksi lengkapnya selama produksi aluminium. dan pengolahan. batubara keras untuk bahan bakar cair.

Gallium cair memantulkan 88% cahaya yang jatuh di atasnya, padat - sedikit lebih sedikit. Oleh karena itu, cermin galium sangat mudah dibuat - lapisan galium bahkan dapat diaplikasikan dengan kuas.

Gallium memiliki sejumlah paduan yang cair pada suhu kamar, dan salah satu paduannya memiliki titik leleh 3 °C, tetapi di sisi lain, galium (paduan pada tingkat yang lebih rendah) sangat agresif terhadap sebagian besar bahan struktural (retak dan erosi paduan pada suhu tinggi), dan sebagai pendingin, itu tidak efektif, dan seringkali tidak dapat diterima.

Gallium adalah pelumas yang sangat baik. Atas dasar galium dan nikel, galium dan skandium, perekat logam yang sangat penting telah dibuat.

Logam galium juga diisi ke dalam termometer kuarsa (bukan air raksa) untuk mengukur suhu tinggi. Ini karena galium memiliki titik didih yang jauh lebih tinggi daripada merkuri.

Gallium oksida adalah komponen dari sejumlah bahan laser yang penting secara strategis.

produksi galium di dunia

Produksi dunianya tidak melebihi dua ratus ton per tahun. Dengan pengecualian dari dua endapan yang baru ditemukan - pada tahun 2001 di Gold Canion, Nevada, AS dan pada tahun 2005 di Mongolia Dalam, Cina - galium tidak ditemukan di mana pun di dunia dalam konsentrasi industri. (Dalam deposit terakhir, terdapat 958 ribu ton galium dalam batubara - ini merupakan dua kali lipat dari sumber daya galium dunia).

Sumber daya galium dunia dalam bauksit saja diperkirakan melebihi 1 juta ton, dan dalam deposit tersebut di Cina terdapat 958 ribu ton galium dalam batubara - dua kali lipat sumber daya galium dunia).

Tidak banyak produsen galium. GEO Gallium adalah salah satu pemimpin di pasar gallium. Fasilitas utamanya hingga tahun 2006 terdiri dari pabrik di Stade (Jerman) yang memproduksi sekitar 33 ton per tahun, pabrik di Salindres, memproses 20 ton / tahun (Prancis) dan di Pinjarra (Australia Barat) - potensial (tetapi tidak ditugaskan di sistem) kapasitas hingga 50 ton/tahun.

Pada tahun 2006, posisi produsen No. 1 melemah - perusahaan Stade dibeli oleh British MCP dan American Recapture Metals.

Perusahaan Jepang Dowa Mining adalah satu-satunya produsen gallium primer di dunia konsentrat seng sepanjang jalan dalam produksi seng. Total kapasitas bahan baku Dowa Mining diperkirakan mencapai 20 ton/tahun Di Kazakhstan, pabrik Aluminium Kazakhstan di Pavlodar memiliki kapasitas total hingga 20 ton/tahun.

Cina telah menjadi pemasok galium yang sangat serius. Di Cina, ada 3 produsen utama galium primer - Geatwall Aluminium Co. (hingga 15 ton/tahun), Pabrik Aluminium Shandong (sekitar 6 ton/tahun) dan Pabrik Aluminium Guizhou (hingga 6 ton/tahun). Ada juga sejumlah produksi bersama. Sumitomo Chemical telah mendirikan perusahaan patungan di China dengan kapasitas hingga 40 ton/tahun. Perusahaan Amerika AXT telah membentuk usaha patungan dengan perusahaan aluminium China terbesar Shanxi Aluminium Factory Beijing JiYa semiconductor Material Co. dengan kapasitas hingga 20 ton/tahun.

Produksi galium di Rusia

Di Rusia, struktur produksi galium ditentukan oleh pembentukan industri aluminium. Dua grup terkemuka yang mengumumkan merger - Aluminium Rusia dan SUAL - adalah pemilik situs galium yang dibuat di kilang alumina.

Aluminium Rusia: Kilang Alumina Nikolaev di Ukraina (metode hidrokimia Bayer klasik untuk pemrosesan bauksit tropis, kapasitas lokasi - hingga 12 ton galium / tahun) dan Kilang Achinsk Alumina di Rusia (diproses dengan sintering bahan mentah nepheline - urtite dari Kiya- Deposit Shaltyrsky di Wilayah Krasnoyarsk, kapasitas seksi adalah 1,5 ton galium/tahun).

SUAL: Kapasitas di Kamensk-Uralsky (teknologi sintering bauksit Bayer di wilayah bijih bauksit Ural Utara, kapasitas lokasi - hingga 2 ton galium / tahun), di pabrik alumina Boksitogorsk (memproses bauksit di wilayah Leningrad dengan sintering, kapasitas - 5 ton galium / tahun, saat ini kapur barus) dan alumina Pikalevsky (memproses konsentrat nepheline dari bijih apatit-nepheline di wilayah Murmansk dengan sintering, kapasitas situs adalah 9 ton galium / tahun). Secara total, semua perusahaan Rusal dan SUAL dapat memproduksi lebih dari 20 ton/tahun.

Produksi sebenarnya lebih rendah - misalnya, pada tahun 2005, 8,3 ton galium diekspor dari Rusia dan 13,9 ton galium dari Kilang Alumina Nikolaev dari Ukraina.

Dalam menyiapkan materi, digunakan informasi dari perusahaan Kvar.

Mungkin sifat galium yang paling terkenal adalah titik lelehnya, yaitu 29,76 °C. Ini adalah logam paling mudah melebur kedua dalam tabel periodik (setelah merkuri). Fusibilitas, serta toksisitas galium logam yang rendah, memungkinkan untuk mengambil foto ini. Ngomong-ngomong, galium adalah salah satu dari sedikit logam yang mengembang saat lelehan mengeras (lainnya adalah Bi, Ge).

Gallodent, eutektik galium dengan timah
Logam galium memiliki toksisitas yang rendah, bahkan pernah digunakan untuk membuat tambalan (sebagai pengganti tambalan amalgam). Aplikasi ini didasarkan pada fakta bahwa ketika bubuk tembaga dicampur dengan galium cair, diperoleh pasta yang mengeras setelah beberapa jam (karena pembentukan senyawa intermetalik) dan kemudian dapat menahan pemanasan hingga 600 derajat tanpa meleleh. Gallium sangat rapuh (bisa pecah seperti kaca).

Kristal besar galium
Yang lainnya fitur yang menarik gallium - kemampuan lelehannya menjadi sangat dingin. Gallium cair dapat didinginkan sekitar 10-30 derajat di bawah titik lelehnya, dan akan tetap cair, tetapi jika Anda membuang sepotong galium padat atau es kering ke dalam lelehan seperti itu, kristal besar akan langsung tumbuh darinya. Dalam foto - ingot gallium yang mengeras. Foto tersebut dengan jelas menunjukkan bahwa kristalisasi dimulai di tiga tempat, dan pada saat yang sama tiga kristal tunggal besar mulai tumbuh, yang kemudian bertemu dan membentuk batangan (ini terjadi sekitar dua jam setelah pengambilan gambar).

sendok galium
Sendok gallium buatan sendiri. Video dengan melelehkan sendok ini:

Termometer gallium suhu tinggi Termometer gallium kuarsa Gallium dalam termometer
Dan inilah kegunaan lain dari gallium.
Gallium dalam keadaan cair dalam kisaran suhu yang sangat luas, dan, secara teori, termometer galium dapat mengukur suhu hingga 2000 derajat. Untuk pertama kalinya, penggunaan galium sebagai cairan termometri telah diusulkan sejak lama. Termometer Gallium sudah mengukur suhu hingga 1200 derajat, tetapi seringkali tidak mungkin bagi orang biasa untuk melihat termometer ini hidup di laboratorium.
Termometer semacam itu tidak banyak digunakan karena beberapa alasan. Pertama, pada suhu tinggi, galium merupakan zat yang sangat agresif. Pada suhu di atas 500 °C, ia menimbulkan korosi pada hampir semua logam kecuali tungsten, serta banyak bahan lainnya. Kuarsa tahan terhadap galium cair hingga 1100°C, tetapi masalah dapat timbul karena kuarsa (serta sebagian besar kaca lainnya) sangat mudah dibasahi oleh logam ini. Artinya, galium hanya akan menempel di dinding termometer dari dalam, dan tidak mungkin mengetahui suhunya. Masalah lain bisa muncul saat termometer didinginkan di bawah 28 derajat. Saat mengeras, galium berperilaku seperti air - ia mengembang dan dapat dengan mudah merusak termometer dari dalam. Nah, alasan terakhir mengapa termometer galium suhu tinggi kini sudah sangat langka adalah perkembangan teknologi dan elektronika. Bukan rahasia lagi bahwa termometer digital jauh lebih nyaman digunakan daripada termometer cair. Pengontrol suhu modern, lengkap dengan, misalnya, termokopel platinum-platinum-rhodium, memungkinkan untuk mengukur suhu dalam kisaran dari -200 hingga +1600°C dengan akurasi yang tidak dapat dicapai oleh termometer cair. Selain itu, termokopel dapat ditempatkan pada jarak yang cukup jauh dari pengontrol.

Gallium membentuk paduan eutektik dengan leleh rendah dengan banyak logam, dan beberapa di antaranya meleleh bahkan pada suhu di bawah suhu kamar.
Paduan galium dan indium meleleh pada suhu 15,7 ° C, yaitu pada suhu kamar berupa cairan. Untuk menyiapkan paduan semacam itu, bahkan tidak perlu memanaskan batang logam hingga meleleh, cukup dengan meremas potongan galium dan indium dengan erat. Video tersebut menunjukkan bahwa dari titik kontak dua logam (silinder besar adalah galium, yang kecil adalah indium), paduan eutektik mulai menetes.

Eksperimen yang menarik dapat dilakukan tidak hanya dengan peleburan, tetapi juga dengan pemadatan galium. Pertama, galium adalah salah satu dari sedikit zat yang mengembang saat dipadatkan (seperti air), dan kedua, warna logam cair sangat berbeda dengan warna padatan.
Sejumlah kecil galium cair dituangkan ke dalam botol kaca dan sepotong kecil galium padat ditempatkan di atasnya (benih untuk kristalisasi, karena galium dapat mendingin). Video tersebut dengan jelas menunjukkan bagaimana kristal logam mulai tumbuh (warnanya kebiruan, berbeda dengan lelehan putih keperakan). Setelah beberapa saat, galium yang mengembang memecahkan gelembung.
Bagian tengah video (pertumbuhan kristal galium) dipercepat sepuluh kali sehingga videonya tidak terlalu panjang.

Sama seperti merkuri, galium cair dapat digunakan untuk membuat "jantung yang berdetak", namun, karena fakta bahwa galium adalah logam yang lebih elektropositif daripada besi, ia bekerja sebaliknya. Saat ujung kuku menyentuh setetes galium cair, ia "menyebar" karena penurunan tegangan permukaan. Dan segera setelah kontak dengan kuku putus, tegangan permukaan meningkat dan tetesan berkumpul kembali hingga menyentuh kuku.

Bagi yang berminat bisa mendownload

Kandungan rata-rata galium di kerak bumi adalah 19 g/t. Gallium adalah elemen jejak yang khas dengan sifat geokimia ganda. Karena kedekatan sifat kimia kristalnya dengan elemen pembentuk batuan utama (Al, Fe, dll.) Dan kemungkinan isomorfisme yang luas dengannya, galium tidak membentuk akumulasi yang besar, meskipun memiliki nilai clarke yang signifikan. Mineral berikut dengan kandungan galium yang tinggi dibedakan: sfalerit (0 - 0,1%), magnetit (0 - 0,003%), kasiterit (0 - 0,005%), garnet (0 - 0,003%), beryl (0 - 0,003% ), turmalin (0 - 0,01%), spodumena (0,001 - 0,07%), phlogopite (0,001 - 0,005%), biotit (0 - 0,1%), muskovit (0 - 0,01%), serisit ( 0 - 0,005%), lepidolite (0,001 - 0,03%), klorit (0 - 0,001%), feldspar (0 - 0,01%), nepheline (0 - 0,1%), hecmanite (0,01 - 0,07%), natrolite (0 - 0,1%). Konsentrasi galium di air laut 3 10−5 mg/l.

Tempat Lahir

Deposit galium dikenal di Afrika Barat Daya, negara-negara CIS

Mendapatkan galium

Untuk galium, dikenal mineral langka gallite CuGaS2 (campuran tembaga dan galium sulfida). Jejaknya selalu ditemukan dengan sfalerit, kalkopirit, dan germanit. Jumlah yang jauh lebih besar (hingga 1,5%) ditemukan dalam abu beberapa batubara bituminous. Namun, sumber utama untuk mendapatkan gallium adalah larutan produksi alumina selama pemrosesan bauksit (biasanya mengandung sedikit pengotor (hingga 0,1%)) dan nepheline. Gallium juga dapat diperoleh dengan mengolah bijih polimetalik, batubara. Itu diekstraksi dengan elektrolisis cairan alkalin, yang merupakan produk perantara dari pemrosesan bauksit alami menjadi alumina komersial. Konsentrasi galium dalam larutan alkali aluminat setelah penguraian dalam proses Bayer: 100–150 mg/l, menurut metode sintering: 50–65 mg/l. Menurut metode ini, galium dipisahkan dari sebagian besar aluminium melalui karbonisasi, terkonsentrasi pada fraksi endapan terakhir. Kemudian endapan yang diperkaya diolah dengan kapur, galium masuk ke dalam larutan, dari mana logam mentah dilepaskan melalui elektrolisis. Gallium yang terkontaminasi dicuci dengan air, kemudian disaring melalui pelat berpori dan dipanaskan di bawah vakum untuk menghilangkan kotoran yang mudah menguap. Untuk mendapatkan galium dengan kemurnian tinggi, metode kimia (reaksi antara garam), elektrokimia (elektrolisis larutan) dan fisik (dekomposisi) digunakan. Dalam bentuk yang sangat murni (99,999%), diperoleh dengan pemurnian elektrolitik, serta reduksi hidrogen dari GaCl3 yang dimurnikan dengan hati-hati.

Properti fisik

Massa jenis galium dalam keadaan padat pada suhu 20 °C adalah 5,904 g/cm³, galium cair (tmelt = 29,8 °C) memiliki massa jenis 6,095 g/cm³, yaitu selama pemadatan, volume galium bertambah . Gallium mendidih pada 2230 °C. Salah satu ciri galium adalah rentang suhu yang luas untuk keberadaan keadaan cair (dari 30 hingga 2230 °C), sementara itu memiliki tekanan uap yang rendah pada suhu hingga 1100–1200 °C. Kapasitas panas spesifik galium padat dalam kisaran suhu T=0–24°C adalah 376,7 J/kg K (0,09 kal/g deg.), dalam keadaan cair pada T=29–100°C adalah 410 J/ kg K (0,098 kal/g deg).

Resistivitas listrik dalam keadaan padat dan cair masing-masing adalah 53,4·10−6 ohm·cm (pada T=0°C) dan 27,2·10−6 ohm·cm (pada T=30°C). Viskositas galium cair pada temperatur yang berbeda adalah 1,612 poise pada T=98°C dan 0,578 poise pada T=1100°C. Tegangan permukaan yang diukur pada 30 °C dalam atmosfer hidrogen adalah 0,735 N/m. Koefisien refleksi untuk panjang gelombang 4360 Å dan 5890 Å masing-masing adalah 75,6% dan 71,3%.

Gallium alami terdiri dari dua isotop 69Ga (61,2%) dan 71Ga (38,8%). Penampang lintang penangkapan neutron termal masing-masing adalah 2,1·10−28 m2 dan 5,1·10−28 m2.

Penggunaan galium

Gallium arsenide GaAs adalah bahan yang menjanjikan untuk elektronik semikonduktor.
Gallium nitride digunakan dalam pembuatan laser semikonduktor dan LED dalam rentang biru dan ultraviolet. Gallium nitride memiliki sifat kimia dan mekanik yang sangat baik khas dari semua senyawa nitrida.
Isotop gallium-71 adalah bahan terpenting untuk mendeteksi neutrino, dan sehubungan dengan ini, teknik menghadapi tugas yang sangat mendesak untuk memisahkan isotop ini dari campuran alami untuk meningkatkan sensitivitas detektor neutrino. Karena kandungan 71Ga dalam campuran isotop alami adalah sekitar 39,9%, isolasi isotop murni dan penggunaannya sebagai detektor neutrino dapat meningkatkan sensitivitas deteksi hingga 2,5 kali lipat.

Gallium mahal, pada tahun 2005 satu ton gallium berharga 1,2 juta dolar AS di pasar dunia, dan karena tingginya harga dan pada saat yang sama permintaan yang besar untuk logam ini, sangat penting untuk menetapkan ekstraksi lengkapnya dalam produksi aluminium. dan pengolahan batubara dengan bahan bakar cair.

Gallium memiliki sejumlah paduan yang cair pada suhu kamar, dan salah satu paduannya memiliki titik leleh 3 °C (In-Ga-Sn eutektik), tetapi di sisi lain, galium (paduan pada tingkat yang lebih rendah) adalah sangat agresif terhadap sebagian besar material struktural (retak dan erosi paduan pada suhu tinggi). Misalnya, dalam kaitannya dengan aluminium dan paduannya, galium adalah peredam kekuatan yang kuat (lihat pengurangan kekuatan adsorpsi, efek Rehbinder). Properti galium ini paling jelas ditunjukkan dan dipelajari secara rinci oleh P. A. Rebinder dan E. D. Shchukin selama kontak aluminium dengan galium atau paduan eutektiknya (embrittlement logam cair). Selain itu, aluminium yang dibasahi dengan lapisan galium cair menyebabkan oksidasi yang cepat, serupa dengan yang terjadi pada aluminium yang digabungkan dengan merkuri. Gallium larut pada titik leleh sekitar 1% aluminium, yang mencapai permukaan luar film, di mana ia langsung teroksidasi oleh udara. Film oksida pada permukaan cairan tidak stabil dan tidak melindungi dari oksidasi lebih lanjut. Akibatnya, paduan galium cair tidak digunakan sebagai antarmuka termal antara komponen penghasil panas (misalnya, unit pemrosesan pusat komputer) dan heatsink aluminium.

Sebagai pendingin, galium tidak efektif, dan seringkali tidak dapat diterima.
Gallium adalah pelumas yang sangat baik. Atas dasar galium dan nikel, galium dan skandium, telah dibuat perekat logam yang sangat penting dalam istilah praktis.
Logam galium juga diisi ke dalam termometer kuarsa (bukan air raksa) untuk mengukur suhu tinggi. Ini karena galium memiliki titik didih yang jauh lebih tinggi daripada merkuri.
Gallium oksida adalah komponen dari sejumlah bahan laser yang penting secara strategis dari kelompok garnet — GSHG, YAG, ISGG, dll.

Peran biologis dan fitur sirkulasi galium

Tidak memainkan peran biologis.

Kontak kulit dengan gallium mengarah pada fakta bahwa partikel logam yang sangat halus tetap ada di atasnya. Secara lahiriah, itu terlihat seperti titik abu-abu.
Gambaran klinis keracunan akut: eksitasi jangka pendek, kemudian lesu, gangguan koordinasi gerakan, adynamia, areflexia, perlambatan pernapasan, gangguan ritme. Dengan latar belakang ini, kelumpuhan ekstremitas bawah diamati, kemudian koma, kematian. Paparan inhalasi terhadap aerosol yang mengandung galium pada konsentrasi 50 mg/m³ menyebabkan kerusakan ginjal pada manusia, serta pemberian garam galium 10-25 mg/kg secara intravena. Proteinuria, azotemia, gangguan pembersihan urea dicatat.
Karena titik leleh yang rendah, ingot galium direkomendasikan untuk diangkut dalam kantong polietilen, yang dibasahi dengan buruk oleh galium cair.

Ekonomi aplikasi geologi galium. Pasar dunia untuk galium. Contoh pemecahan masalah

Baca juga

Lihat apa itu "Gallium" di kamus lain:

Bagaimana galium ditemukan?

Mengapa galium dapat melebur?

Apa gunanya galium?

Cari pola

Permainan kata?

Tergantung pada usia

Paten pertama

Mengganti belerang, membela diri dengan belerang

Pengaruh buruk

Bagaimana galium diperoleh

galium dan gigi

Tempat Lahir

Mendapatkan galium

Properti fisik

Penggunaan galium

Peran biologis dan fitur sirkulasi galium