גיאולוגיה גיאולוגיה כלכלה. שוק הגליום העולם. דוגמאות לפתרון בעיות

גליום

גליום -אני; m. [מ Lat. גאליה - צרפת] אלמנט כימי (GA), מתכת מתמוססת כסף-לבן (בשימוש בייצור מוליכים למחצה).

(Lat Gallium), אלמנט כימי III של המערכת התקופתית. השם מ Gallia הוא השם הלטיני של צרפת. כסף לבן נמוך נמס ( t. PL 29.77ºC) מתכת; צפיפות (G / CM 3) של מתכת מוצקה 5,904, נוזל 6,095; t. KIP 2205ºC. באוויר הוא מתלים כימית. בטבע, הוא מפוזר, נפגש עם אל. החל בעיקר (ב -97%) בייצור חומרים מוליכים למחצה (GAAS, GAS, GAP, GAN).

Gallium (Lat Gallium, מ Gallia - שמות לטיניים של צרפת), GA (Galliya), אלמנט כימי עם מספר אטומי 31, משקל אטומי 69,723.
גליום טבעי מורכב משני איזוטופים 69 GA (61.2% לפי משקל) ו -71 גה (38.8%). תצורה של שכבת אלקטרונית חיצונית 4 ס ' 2 - אחד . מידת החמצון היא +3, +1 (Valence I, III).
ממוקם בקבוצה III של מערכת אלמנטים תקופתיים, בתקופה הרביעית.
רדיוס של אטום 0.1245 ננומטר, יון רדיוס GA 3 + 0.062 ננומטר. אנרגיה של יינון רצוף 5,998, 20,514, 30.71, 64.2 ו 89.8 EV. חשמל על ידי פיולינג (ס"מ. פאולונג לינוס) 1,6.
היסטוריה פתיחה
בפעם הראשונה, קיומו של אלמנט זה ניבא על ידי ד. מנדליאב (ס"מ. Mendeleev Dmitry Ivanovich) בשנת 1871, על בסיס החוק הפתוח. הוא קרא לאלקומיניום שלו. בשנת 1875 פ 'לאקקי דה בובודרן (ס"מ. דליפה דה בובודרן פול אמיל) הקצתה Gallium מ Ores אבץ.
דה באבודרן קבע את הצפיפות של Gallium - 4.7 גרם / ס"מ 3, אשר לא תואם את הערך החזה של ד. Mendeleev של 5.9 גרם / ס"מ 3. הערך המעודן של צפיפות גליום (5.904 גרם / ס"מ 3) בקנה אחד עם התחזית של מנדליאב.
מציאת בטבע
התוכן בקרום כדור הארץ הוא 1.8 · 10 -3% לפי משקל. גליום מתייחס אלמנטים מפוזרים. בטבע נמצא בצורה של מינרלים נדירים מאוד: ZENGEItity GA (OH) 3, Gallita Cugas 2 ואחרים. זה לוויין אלומיניום (ס"מ. אֲלוּמִינְיוּם), אָבָץ (ס"מ. אבץ (אלמנט כימי)), גֶרמָנִיָה (ס"מ. גרמניום), בלוטה (ס"מ. בַּרזֶל); הכלול ב sfallerites (ס"מ. Sflerite), נטאלין (ס"מ. NETHERIN), Natrolyte, בוקסים, (ס"מ. Boxites) גרמניה, בגחלים ובעלי ברזל של כמה פיקדונות.
קבלת
המקור העיקרי של Gallium הוא פתרונות aluminate שהושג על ידי מיחזור אלומינה. לאחר הסרת רוב אל ומספר ריכוז, פתרון אלקליין המכיל GA ו- AL. Gallium מבודד על ידי אלקטרוליזה של פתרון זה.
תכונות פיזיקליות וכימיות
גליום הוא מתכת אפור נמוכה בהיתוך עם גוון כחלחל. ה- GA נמס עשוי להיות במצב נוזלי בטמפרטורות מתחת לנקודת ההיתוך (29.75 ° C). נקודת הרתיחה היא 2200 מעלות צלזיוס, היא מוסברת על ידי העובדה כי גואול נוזלי אריזה צפופה של אטומים עם מספר תיאום 12. עבור ההרס שלה יש צורך לבלות הרבה אנרגיה.
סריגי הקריסטל של שינוי יציב יציב נוצר על ידי מולקולות דבלל גה 2, הקשורים כוחות ואן דר ווילס (ס"מ. אינטראקציה intermolecular), אורך התקשורת הוא 0.244 ננומטר.
פוטנציאל האלקטרודה הרגילה של זוג GA 3 + / GA הוא -0.53b, GA הוא בשורה אלקטרוכימית למימן (ס"מ. מֵימָן).
על ידי תכונות כימיות של Gallium דומה אלומיניום.
ב GA האוויר מכוסה סרט תחמוצת המגנה מפני חמצון נוסף. עם ארסן (ס"מ. אַרסָן)זַרחָן (ס"מ. זַרחָן), אנטימון (ס"מ. אַנטִימוֹן) טפסים Arsenide, פוספיד וגליום אנטימוניד, עם אפור (ס"מ. גוֹפרִית)סֵלֶנִיוּם (ס"מ. סֵלֶנִיוּם), טללור (ס"מ. טלוריום) - Chalcogenides. כאשר מחומם GA מגיב עם חמצן (ס"מ. חַמצָן). עם כלורום (ס"מ. כְּלוֹר) וברומום (ס"מ. בְּרוֹם) גליום אינטראקציה בטמפרטורת החדר, עם iodom (ס"מ. יוֹד) - כאשר מחומם. Gallium Halides, טופס GE 2 x 6 dimers.
גליום צורות פולימר הידרידס:
4LIH + GACL 3 \u003d LI + 3LICL.
יציבות היונים נופלת בשורה של BH 4 - - גאה 4 -. יון BH 4 - עמיד בפתרון מימית, עלי 4 - ו GAH 4 - הידרוליזה במהירות:
GAH 4 - + 4H 2 O \u003d GA (OH) 3 + OH - + 4H 2
כאשר מחומם תחת לחץ GA מגיב עם מים:
2GA + 4H 2 O \u003d 2GAOOOH + 3H 2
עם חומצות מינרלים GA, מגיב לאט עם שחרור מימן:
2GA + 6HCL \u003d 2GACL 3 + 3H 2
Gallium מתמוסס באלקליס עם היווצרות של hydroxyogallats:
2GA + 6H 2 O + 2NOOH \u003d 2NA + 3H 2
גליום תחמוצת והידרוקסיד הצג נכסים אמפוטריים, אם כי המאפיינים הבסיסיים של אותם לעומת אל AL מחוזקים:
GA 2 O 3 + 6HCL \u003d 2GACL 2,
GA 2 O 3 + 2NOH + 3H 2 O \u003d 2NA
GA 2 O 3 + NA 2 CO 3 \u003d 2NAGAO 2 + CO 2
כאשר מחלף פתרון של כל מלח גליום, GE 2 O 3 Gallium Hydroxide נבדל. איקס.H 2 O:
GA (מס '3) 2 + 3NOOH \u003d GA (OH) 3 ї + 3Nano 3
כאשר מתמוסס GA (OH) 3 ו- GA 2 O 3, Aquacomplexes 3 + נוצרים בחומצות, ולכן, פתרונות מימיים של מלחים של גליום מבודדים כמו קריסטלידנדרטים, למשל, Gallium כלוריד Gacl 3 · 6H 2 O, גליאן KGA Alum (אז 4) 2 · 12h 2 O. Gallium Aquacomplexes בפתרונות הוא חסר צבע.
יישום
כ 97% של מיוצר על ידי תעשיית גליום משמש כדי להשיג תרכובות עם תכונות מוליכים למחצה, כגון Gaas Gallium Arsenide. גליום מתכת משמש אלקטרוניקה עבור הלחמה הקרה של חלקי קרמיקה ומתכת, עבור Doping GE ו- SI, קבלת מראות אופטיות. GA יכול להחליף את HG ב Mirefiers זרם חשמלי. סגסוגת eutectic Gallium עם אינדיום משמש מתאר קרינה של כורים.
תכונות של מחזור
Gallium הוא אלמנט נמוך רעיל. בשל נקודת ההיתוך הנמוכה של מטיל GA, מומלץ להיות מועבר בשקיות פוליאתילן, אשר רטוב היטב על ידי גלויום נוזלי.

מילון אנציקלופדי. 2009 .

צפה במה "Gallium" במילונים אחרים:

מתכת, גוף פשוט, קיומו של חזה מנדלייב ומי נפתח על ידי לקוק דה בובודרן. מילון מילים זרות כללו בשפה הרוסית. Chudinov א., 1910. Gallium הוא mineral mineral, כחול כחול; מוצק, ... ... מילון מילים זרות של השפה הרוסית

- (Gallium), GA, אלמנט כימי III הקבוצה של מערכת תקופתית, מספר אטומי 31, משקל אטומי 69.72; מַתֶכֶת. גליום פתוח לכימאי הצרפתי פ'קקום דה בובודרן בשנת 1875 ... אנציקלופדיה מודרנית

Gaine, Gallium, F. Gallium; ו Gallium; Galio), כימית. אלמנט III קבוצת תקופתיים. Mendeleev מערכות, ב. n. 31, ב. מ '69.73. מתבוננות משני איזוטופים יציבים 69GA (61.2%) ו- 71.0.7.8.8%). ניבא בשנת 1870 ד I. ... ... אנציקלופדיה גיאולוגית

גליום - אני, מ. גליום מ '. מ Lat. שמות צרפת, שם נפתח בשנת 1875 על ידי הכימאי דה באודודרן. Es. אלמנט כימי, מתכת רכה כסף לבן; הוא משמש במקום כספית לייצור של מדדי לחץ טמפרטורה גבוהה ... ... מילון היסטורי של גלאיזם שפה רוסית

גליום - (Gallium), GA, אלמנט כימי III הקבוצה של מערכת תקופתית, מספר אטומי 31, משקל אטומי 69.72; מַתֶכֶת. Gallium נפתח על ידי הכימאי הצרפתי P. Lekkom de Boabodran בשנת 1875. ... מילון אנציקלופדי מאויר

גליום - כימית. אלמנט, סמל GA (LAT. Gallium), ב. n. 31, ב. מ '69.72; כסף לבן כסף; צפיפות 5904 ק"ג / m3, TPL \u003d 29.8 ° C, TKIP \u003d 2230 ° C. Gallium כמו נוזל קיים בטווח טמפרטורה גדול מאוד, ולכן הוא משמש ... אנציקלופדיה פוליטכנית גדולה של מילים נרדפות

- (כימית). המאפיינים של גוף יסודי זה, GA \u003d 69, 86, היו נחשב (DI Mendeleev) מערכת אלמנטים תקופתיים, CA-אלומיניום, בשנת 1871. בשנת 1875, לקיי דה Baabodran פתח את ג 'ב אבץ ינשוף מ Pyerrefite (Piriniam ) בעזרת ... אנציקלופדיה ברוקח ואפרון

גליום - GA אלמנט III קבוצת תקופתיים. מערכות, ב. n. 31, ב. מ '69.72; כסף לבן לבן. הוא מורכב משני איזוטופים יציבים עם מספרי מסה 69 (60.5%) ו- 71 (39.5%). קיומו של GA ("Ekaluminiy") ו- OSN. שלו ... ... מתרגם טכני מדריך

על אלמנט עם מספר אטומי 31 הקוראים רק זוכרים כי זהו אחד משלושת האלמנטים ניבא ואת di מפורט ביותר המתואר. Mendeleev, וכי Gallium הוא מתכת נמוכה מאוד נמס: להפוך אותו לתוך נוזל, יש מספיק כף היד.

עם זאת, Gallium היא לא הקלות ביותר של מתכות (גם אם לא לספור כספית). נקודת ההיתוך שלה היא 29.75 מעלות צלזיוס, ואת cesium נמס ב 28.5 מעלות צלזיוס; רק צזיום, כמו כל מתכת אלקליין, לא תוכל לקחת את הידיים שלך, כך כף היד נמס באופן טבעי כדי להמיס את זה קל יותר cesium.

לשיר את הסיפור על האלמנט מספר 31, אנו התחילו בכוונה להזכיר כי כמעט כולם ידועים. כי זה "מפורסם" דורש הסבר. כולם יודעים שדיון ניבא על ידי מנדליאב, והרצה את דה בובודרן, אבל לא כולם יודעים איך התרחש התגלית. כמעט כולם יודעים שדיון הוא מלוחים קלים, אבל כמעט אף אחד לא יכול לענות על השאלה למה הוא קצת יותר.

איך גארי נפתח

הכימיה הצרפתית פול אמיל לקיי דה בובודרן נכנס לסיפור כמקלדת של שלושה אלמנטים חדשים: Gallium (1875), שומרון (1879) ו DYSProsium (1886). הראשון מבין תגליות אלה הביא לו תהילה.

באותו זמן, מחוץ לצרפת, הוא היה מעט ידוע. הוא היה בן 38, הוא היה בעיקר מחקרים ספקטרוסקופיים. ההרצאה הסופרטרוסקופית דה בובודרן היתה טובה, וזה בסופו של דבר הוביל להצלחה: הוא פתח את כל שלושת האלמנטים על ידי שיטת ניתוח ספקטרלי.

בשנת 1875, לקיי דה באבודראן בחן את ספקטרום הסיפון אבץ, שהובא מפרפיטה (פירנאים). בספקטרום זה התגלה קו סגול חדש (אורך גל 4170 Å). הקו החדש העיד לנוכחות של אלמנט לא ידוע במינרלים, וכן באופן טבעי, דליפות דה בובודרן המצורפת מאמצים מקסימליים להקצות אלמנט זה. זה התברר לא להיות קל לעשות: התוכן של האלמנט החדש עפרות היה פחות מ 0.1%, ובמבדקים רבים זה היה דומה לאבץ *. לאחר ניסויים ארוכים, המדען הצליח להשיג אלמנט חדש, אבל בכמות קטנה מאוד. כל כך קטן (פחות מ 0.1 גרם), אשר לבחון את המאפיינים הפיזיים והכימיים של לקוקי דה Baabodrap לא יכול להיות מלא.

* על איך גליום מפני הסיפון אבץ נמסר להלן.

הודעה על פתיחת גליום - כך לכבוד צרפת (גלישה - שם הלטיני שלה) נקראה אלמנט חדש - הופיע בדו"חות של האקדמיה לפריז למדעים.

הודעה זו קריאה D.I. Mendeleev ולמד בגאול ניבא על ידי חמש שנים לפני ekulinum. מנדלייב כתב מיד לפריז. "שיטת התגלית והבחירה, וכן כמה נכסים מתוארים, יגיעו לרמוז כי המתכת החדשה אינה אלא אקלומין", אמר במכתבו. ואז הוא חזר על הנכס החזוי עבור אלמנט זה. יתר על כן, מעולם לא מחזיק תבואה גליום בידיים, בלי לראות אותו בעיניים, הכימאי הרוסי טען כי מגלה של האלמנט טעה כי צפיפות המתכת החדשה לא יכול להיות שווה ל 4.7, כפי שכתב דה בובודרן - היא צריכה להיות יותר כ 5.9 ... 6.0 גרם / ס"מ 3!

משהו מוזר, אבל קיומו של חוק תקופתי הוא הראשון מבין החזקה, "חיזוק", למד רק ממכתב זה. הוא שוב נבחר וניקה בזהירות גליום גרגרים כדי לבדוק את התוצאות של הניסויים הראשונים. כמה היסטוריונים של מדע מאמינים כי זה נעשה כדי לפרסם עצמית בטוח רוסית "מנבא". אבל הניסיון הראה את ההפך: המקליט היה שגוי. מאוחר יותר כתב: "אין צורך, אני חושב, להצביע על ערך יוצא דופן שיש לו צפיפות של אלמנט חדש בנוגע לאישור הדעות התיאורטיות של מנדליאב".

כמעט בדיוק בקנה אחד עם הנתונים של החוויה השנייה חזה על ידי mendeleev נכסים של אלמנט מספר 31. "התחזיות של מנדליאו היו מוצדקות בסטיות לא משמעותיות: Ekalayounia הפך לריום". כך מאפיין את האירוע הזה אנגלים ב "דיאלקטיקה של הטבע".

יש צורך לומר כי פתיחתם של אלמנטים מנדליאב החזוי חיזקה באופן משמעותי את עמדת החוק התקופתי.

למה גליום גרגר?

לחזות את המאפיינים של Gallium, מנדלייב האמין כי מתכת זו צריכה להיות הקלה, מאז האנלוגים שלו בקבוצה - אלומיניום ואינדיום הם גם לא שונה עם עקשן.

אבל טמפרטורת ההיתוך גליום היא נמוכה במיוחד, חמישה פעמים נמוך יותר מזה של הודו. זה מוסבר על ידי המבנה יוצא דופן של גבישים Gallium. סריג קריסטל שלה נוצר לא על ידי אטומים בודדים (כמו מתכות "נורמלי"), אבל על ידי מולקולות דיאטומיות. GA 2 מולקולות הם יציבים מאוד, הם נשמרים גם בעת העברת גליום לתוך מצב נוזלי. אבל בינם לבין עצמם מולקולות אלה מחוברים רק עם כוחות חלשים vanderwals, וזה לוקח לא מעט אנרגיה להרוס את החיבור שלהם.

כמה מאפיינים של האלמנט מס '31 קשורות לאיגודיות של מולקולות. במצב נוזלי, גליום הוא צפוף וקשה יותר מאשר מוצק. מוליכות חשמלית של גליום נוזלי הוא גם גדול יותר מאשר מוצק.

חיצונית - רוב כל על פח: מתכת רכה לבן, זה לא לחמצן באוויר ולא דוהה.

ועל רוב המאפיינים הכימיים, Gallium קרוב אלומיניום. כמו עם אלומיניום, במסלול החיצוני של חצי אטום שלוש אלקטרונים. כמו אלומיניום, גליום קל, אפילו בקור, אינטראקציה עם הלוגנים (למעט יוד). שני המתכת מתמוססת בקלות בחומצות גופרית והידרוכלוריות, שניהם מגיבים עם אלקליז ומתן הידרוקסיד אמפוטרי. קבועים תגובות דיסוציאציה

GA (OH) 3 → GA 3 + + 3OH -

H 3 GAO 3 → 3N + + GAO 3-3

- ערכי צו אחד.

יש, עם זאת, ההבדלים בתכונות הכימיות של גליום ואלומיניום.

חמצן יבש Gallium הוא חמצון במידה ניכרת רק בטמפרטורות מעל 260 מעלות צלזיוס, ואלומיניום, אם לשלול את הסרט תחמוצת מגן שלה, הוא חמצון על ידי חמצן מהר מאוד.

גליום הידריד טפסים hydrides כמו בורון hydrides. אלומיניום מסוגל רק כדי להמיס מימן, אבל לא להיכנס לתגובה עם זה.

ואת גליום דומה גרפיט, עבור קוורץ, מים.

על גרפיט - מה משאיר שביל אפור על הנייר.

על קוורץ - חשמלית תרמית anisotropy.

כמות ההתנגדות החשמלית של גבישי גליום תלויה כיצד הציר מעביר את הזרם. היחס בין המקסימום למינימום הוא 7 - יותר מכל מתכת אחרת. אותו הדבר עם מקדם הרחבה תרמית.

שלה לכיוון של שלושה צירים קריסטלוגרפית (גבישים גאליים) מטופלים כמו 31:16:11.

ואת המים גליום דומה לעובדה כי, התקשות, הוא מתרחב. הגידול בנפח מורגש - 3.2%.

שילוב אחד של קווי הדמיון הסותרים האלה מדבר על האישיות הייחודית של האלמנט מס '31.

בנוסף, יש לו נכסים שאינם הטמונים בכל אלמנט. נמס, זה יכול להישאר במצב supercooled במשך חודשים רבים בטמפרטורות מתחת לנקודת ההיתוך. זהו המתכת היחידה שנותרה נוזלית במגוון עצום של טמפרטורות מ -30 עד 2230 מעלות צלזיוס, והתנודתיות של אדי היא מינימלית. אפילו בחלל ריק, זה מתאדה במידה ניכרת ב 1000 ° C. זוגות גליום, בניגוד למתכת מוצקה ונוזלית, חתולים בודדים. GA 2 → מעבר 2GA דורש עלויות אנרגיה גבוהה; זה מסביר את הקושי של אידוי של גליום.

טווח הטמפרטורות הגדול של המדינה הנוזלת הוא הבסיס של אחד היישומים הטכניים העיקריים של האלמנט מס '311.

מה גארי לגארי?

Gallium Thermometers לאפשר עקרון כדי למדוד את הטמפרטורה מ 30 עד 2230 ° C. Gallium Thermometers זמינים לטמפרטורות עד 1200 ° C.

אלמנט מס '31 הולך לייצור של סגסוגות נמוכות נמוכה המשמשים התקני איתות. גליום סגסוגת עם הודו נמס ב 16 ° C. זהו המרפק ביותר של כל סגסוגות ידועות.

כאלמנט III של קבוצה שתורמת לחיזוק מוליך מוליכים למחצה "חור", גליום (לא פחות מ 99.999% טוהר) משמש כתוסף לגרמניה ולסיליקון.

גליום תרכובות בינקטמטיות עם אלמנטים של קבוצת V - אנטימון וארסן - הם עצמם יש תכונות מוליכים למחצה.

תוספת של Gallium במסה זכוכית מאפשרת לך לקבל משקפיים עם מדד השבירה גבוהה של קרני אור, ו- GA 2 O 3 מבוססי משקפיים מועברים היטב על ידי קרניים אינפרא אדום.

גליום נוזלי משקף 88% מהאור נופל על זה, מוצק - קצת יותר קטן. לכן, הם עושים פשוט מאוד בייצור של מראות Gallium - ציפוי גליום יכול להיות מיושם אפילו עם מברשת.

לפעמים היכולת של גליום משמש כדי להפוך את המשטחים מוצקים היטב, החלפת אותם כספית משאבות Vaccum דיפוזיה. משאבות כאלה עדיפות על ואקום "להחזיק" מאשר מרקורי.

ניסיונות נעשו ליישם את הגאריום כורים אטומיים, אך לא סביר כי תוצאות הניסיונות הללו ניתן להצליח. לא רק גליום די פעיל לוכדת נויטרונים (חתך של תפיסה של 2.71 באסם), הוא עדיין מגיב בטמפרטורות גבוהות עם רוב המתכות.

גליום לא הפכה לחומר אטומי. נכון, איזוטופ רדיואקטיבי מלאכותי 72 GA (עם מחצית החיים של 14.2 שעות) משמש לאבחון סרטן העצם. כלוריד וגריום -72 חנקן הם adsorbed על ידי גידול, ו, לתקן את הקרינה איסוטופ אופייני אופייני עבור איזוטופ זה, הרופאים כמעט במדויק קובעים את הממדים של תצורות זרות.

כפי שאתה יכול לראות, היכולות המעשיות של אלמנט מספר 31 הם די רחב. זה לא ניתן לגמרי להשתמש בהם בשל הקושי של קבלת גליום - האלמנט הוא די נדיר (1.5 ל -10% מהמשקל של קרום כדור הארץ) ומפוזר מאוד. המינרלים של גליום ידועים מעט. המינרלים הראשונים והמפורסמים ביותר, גאליטים סוגס 2 נמצאה רק בשנת 1956. מאוחר יותר נמצאו שני מינרלים, נדירים מאוד.

בדרך כלל, גליום נמצא באבץ, אלומיניום, עפרות ברזל, כמו גם בפחם אבן - כמו טומאה קלה. וזה אופייני: ככל שזה טומאה זו, קשה יותר היא לחלץ, כי גליום הוא יותר בעמותות של מתכות אלה (אלומיניום, אבץ), אשר קרוב אליו על ידי נכסים. החלק העיקרי של כדור הארץ Gallium הוא סגור מינרלים אלומיניום.

חצי מיצוי הוא "תענוג" יקר. לכן, אלמנט מס '31 משמש בכמויות קטנות יותר מכל שכנה במערכת התקופתית.

זה לא נכלל, כמובן, כי המדע של העתיד הקרוב יפתח משהו גאליה כי זה יהיה הכרחי לחלוטין הכרחי, כפי שזה קרה עם אלמנט נוסף שחזה על ידי Mendeleev - גרמניה. רק לפני 30 שנה הוא שימש אפילו פחות מטיום, ואז "עידן המוליכים למחצה" התחיל ...

חיפושים חוקים

נכסים גאליים ניבא ד.י. Mendeleev חמש שנים לפני הפתיחה של אלמנט זה. כימאי רוסי מבריק בנו את תחזיותיו על דפוסי השינויים במאפיינים של קבוצות מערכת תקופתיות. אבל עבור לקוק דה בובודרן, גילוי גליום לא היה אקראי מאושר. ספקטרוסקופיסט מוכשר, הוא מצא עוד סדירות לשנות את הספקטרום של קרוב למאפיינים של אלמנטים. השוואת הספקטרום של הודו ואלומיניום, הוא הגיע למסקנה כי אלמנטים אלה עשויים להיות "בחור" שקויו יהיה מלא בחלל בחלק הקצר של הספקטרום. זה היה קו חסר כל כך שהוא חיפש ונמצא בספקטרום של הסיפון אבץ מפייסרפיט.

אנו מציגים כדי להשוות את הטבלה של הנכסים העיקריים שחזו על ידי D.I. Mendeleev Ekalayouny ואת לוקר דה בואודרן גאליה.

משחק מילים?

כמה היסטוריונים של מדע נראים בכותרת של אלמנט מספר 31 לא רק פטריוטיזם, אלא גם את התחרות של Discoverer שלה. הוא האמין כי המילה "גליום" מגיע מלטינית גאליה (צרפת). אבל אם אתה רוצה, באותה מילה, אתה יכול לראות את רמז של המילה "תרנגול"! לטינית "תרנגול" - גאלוס, בצרפתית - לה קוק. לאקה דה בובודרן?

בהתאם לגיל

במינרלים גליום לעתים קרובות מלווה אלומיניום. מעניין, היחס בין אלמנטים אלה במינרלים תלויה בהיווצרות של היווצרות מינרלים. בשטח פיצולים, אטום אחד של גליום נופל על 120,000 אטומי אלומיניום. ב pebins נוצר הרבה יותר מאוחר, יחס זה כבר 1: 6000, ובעץ "צעיר" עוד יותר - רק 1:13.

הפטנט הראשון

הפטנט הראשון עבור Gallium הוא נלקח לפני 60 שנה. אלמנט מספר 31 רצה להשתמש במנורות חשמל ARC.

גופרית מחליפה אפורה מוגנת

מעניין הוא אינטראקציה של גליום עם חומצה גופרתית. מלווה בשחרורו של גופרית בסיסית. במקרה זה, הגופרית עוטף את פני השטח של המתכת ומונע ממנו מתפוקת נוספת. אם אתה לשטוף את המתכת עם מים חמים, התגובה תחודש, וועבר עד "עור" חדש מ גופרית לא יגדל על גאליה.

השפעה רעה

גליום נוזלי אינטראקציה עם רוב המתכות, להרכיב סגסוגות תרכובות intermetallic עם תכונות מכניות נמוכות למדי. לכן הקשר עם גליום מוביל חומרים מבניים רבים לאובדן כוח. העמיד ביותר בפעולה של האריום בריליום: בטמפרטורות של עד 1000 מעלות צלזיוס, הוא מתנגד בהצלחה את התוקפנות של האלמנט מס '31.

ואת תחמוצת מדי!

תוספי אוקסיד גליום מלכותית להשפיע באופן משמעותי על המאפיינים של תחמוצות של מתכות רבות. אז, תערובת של GA 2 O 3 כדי אבץ תחמוצת מקטין באופן משמעותי את sintering שלה. אבל המסיסות של אבץ בתחמוצת כזה היא הרבה יותר גדולה מאשר טהור. ובדיוזריום טיטניום, בעת הוספת GA 2 O 3, מוליכות חשמליות טיפות בחדות.

איך להשיג gallium

פיקדונות תעשייתיים של עפרי גליום בעולם לא נמצאו. לכן, Gallium צריך להיות מופק מ אבץ גרוע מאוד עפרות אלומיניום. מאז ההרכב של עפרות ואת התוכן של gallium של לא שוויונית, שיטות קבלת אלמנט מס '31 הם מגוונים למדי. אנו נספר לדוגמה, כיצד להסיר גליום מפני הסיפון אבץ - מינרל שבו זיהה אלמנט זה בפעם הראשונה.

קודם כל, סיפון ZNS אבץ נשרף, ואת תחמוצות נוצר הם leached עם חומצה גופרתית. יחד עם מתכות רבות אחרות, Gallium עובר לתוך הפתרון. אבץ גופרתי שורר בפתרון זה - המוצר העיקרי שיש לנקות את זיהומים, כולל גליום. השלב הראשון של טיהור הוא בתצהיר של בוצה הברזל שנקרא. עם הניטרול הדרגתי של הפתרון החומצי, בוצה זו נופל לתוך משקע. מתברר על 10% אלומיניום, 15% ברזל (אשר עכשיו חשוב ביותר עבורנו) 0.05 ... 0.1% Gallium. כדי להסיר את גליום, הבוצה היא leached עם חומצה או סודה קאוסטית - גליום הידרוקסיד אמפוטררן. מצב אלקליין נוח יותר, שכן במקרה זה אתה יכול לעשות ציוד מחומרים פחות יקר.

תחת פעולה של אלקלי, אלומיניום גליום נע לתוך פתרון. כאשר פתרון זה מנוטרל בעדינות, gallium hydroxide נופל לתוך המשקע. אבל המשקע עובר חלק מאלומיניום. לכן, המשקע הוא מומס שוב, עכשיו בחומצה הידרוכלורית. מתברר פתרון של כלוריום כלוריד, מזוהם בעיקר על ידי אלומיניום כלוריד. מחלקים חומרים אלה ניתן לחלץ. אתר, בניגוד ל- ALSL 3, גזה 3 כמעט לחלוטין עובר לתוך ממס אורגני. השכבות מופרדות, האוויר מזוקק, ואת כלוריד Gallium מתקבל שוב עם סודה קאוסטית מרוכז להמיר ולהפריד ברזל מטיום. מתוך פתרון אלקלי זה ולקבל מתכת גליום. המתקבל על ידי אלקטרוליזה במתח של 5.5 V. מאוד לזרז גליום על הקתודה נחושת.

Gally ושיניים

במשך זמן רב הוא האמין כי גליום רעיל. רק בעשורים האחרונים הוא מופרך חוות דעת שגויה. נמוך היתוך גליום מעוניין רופאי שיניים. בשנת 1930, הוצעה לראשונה להחליף את גליום כספית בקומפוזיציות למילוי שיניים. מחקר נוסף ועם ארה"ב, ובחו"ל אישר את הסיכויים לתחליף כזה. חותמות מתכת קרל (מרקורי הוחלף על ידי Gallium) כבר משמשים רפואת שיניים.

גליום הוא אלמנט של תת-הקבוצה העיקרית של הקבוצה השלישית של התקופה הרביעית של המערכת התקופתית של אלמנטים כימיים ד 'א. מנדלייב, עם מספר אטומי 31. מסומן על ידי סמל GA (LAT. גליום.). מתייחס לקבוצה של מתכות אור. חומר גליום פשוט הוא מתכת פלסטיק רכה של כסף לבן עם גוון כחלחל.

מספר אטומי - 31

משקל אטומי - 69,723

צפיפות, ק"ג / מ"ק - 5910

נקודת התכה, מעלות צלזיוס

קיבולת חום, KJ / (ק"ג ° C) - 0.331

חשמל - 1.8.

רדיוס קוולנטי, Å - 1.26

Ionizats 1st. פוטנציאל, EV - 6.00

היסטוריה של פתיחתו של גלוף

הכימיה הצרפתית פול אמיל לקיי דה בובודרן נכנס לסיפור כמקלדת של שלושה אלמנטים חדשים: Gallium (1875), שומרון (1879) ו DYSProsium (1886). הראשון מבין תגליות אלה הביא לו תהילה.

באותו זמן, מחוץ לצרפת, הוא היה מעט ידוע. הוא היה בן 38, הוא היה בעיקר מחקרים ספקטרוסקופיים. ההרצאה הסופרטרוסקופית דה בובודרן היתה טובה, וזה בסופו של דבר הוביל להצלחה: הוא פתח את כל שלושת האלמנטים על ידי שיטת ניתוח ספקטרלי.

בשנת 1875, לקיי דה Baabodran חקר את ספקטרום של אבץ decks שהביא מפיירפיטה (פירנאים). בספקטרום זה התגלה קו סגול חדש. הקו החדש העיד לנוכחות של אלמנט לא ידוע במינרלים, וכן באופן טבעי, דליפות דה בובודרן המצורפת מאמצים מקסימליים להקצות אלמנט זה. זה התברר לא להיות קל לעשות: התוכן של האלמנט החדש עפרות היה פחות מ 0.1%, ובמבדקים רבים זה היה דומה לאבץ *. לאחר ניסויים ארוכים, המדען הצליח להשיג אלמנט חדש, אבל בכמות קטנה מאוד. כל כך קטן (פחות מ 0.1 גרם), אשר כדי ללמוד את התכונות הגופניות והכימיות של לקוקי דה Baabodran לא יכול להיות מלא.

הודעה על פתיחת גליום - כך לכבוד צרפת (גלישה - שם הלטיני שלה) נקראה אלמנט חדש - הופיע בדו"חות של האקדמיה לפריז למדעים.

הודעה זו קריאה D.I. Mendeleev ולמד בגאול ניבא על ידי חמש שנים לפני ekulinum. מנדלייב כתב מיד לפריז. "שיטת התגלית והבחירה, וכן כמה נכסים מתוארים, יגיעו לרמוז כי המתכת החדשה אינה אלא אקלומין", אמר במכתבו. ואז הוא חזר על הנכס החזוי עבור אלמנט זה. יתר על כן, מעולם לא מחזיק תבואה גליום בידיים, בלי לראות אותו בעיניים, הכימאי הרוסי טען כי מגלה של האלמנט טעה כי צפיפות המתכת החדשה לא יכול להיות שווה ל 4.7, כפי שכתב דה בובודרן - היא צריכה להיות יותר כ 5.9 ... 6.0 גרם / ס"מ 3! אבל הניסיון הראה את ההפך: המקליט היה שגוי. פתיחתו של אלמנטים של מנדליאב החזוי חיזקה באופן משמעותי את עמדת החוק התקופתי.

תכולת הגליום הממוצעת בקרום כדור הארץ היא 19 גרם. Gallium הוא אלמנט מפוזר טיפוסי עם אופי גיאוכימי כפול. המינרלים היחידים גליום הוא Cugas 2 Gallites נדיר מאוד. Geochemistry Gallium קשורה קשר הדוק עם geochemistry של אלומיניום, אשר בשל הדמיון של תכונות הפיזקוכית שלהם. החלק העיקרי של Gallium ב Lithosphere הוא סגור מינרלים אלומיניום. בשל הקרבה של תכונות כימיות קריסטל שלה עם אלמנטים של רוק הראשי (אל, Fe, וכו ') ואת האפשרות הרחבה של איזומורפיזם איתם, Gallium אינו יוצר אשכולות גדולים, למרות כמות משמעותית של קלארק. המינרלים הבאים עם תוכן גליום מוגבר נבדלים: Sphalerite (0- 0.1%), מגנטיט (0-0.003%), ספרסיטריט (0-05%), רימון (0-0.003%), בריל (0.003%) , טורמלין (0.01%), ספנדן (0.001 - 0.07%), פלוגופית (0.001 - 0.005%), ביוטיט (0 - 0.1%), מוסקוביט (0.01%), Serisite (0 - 0.005%), Lepidolite (0.001 - 0.03%), כלוריט (0-0.001%), ספפי שדה (0-01%), נטלין (0 - 0.1%), Hecmanite (0.01 - 0.07%), Natroite (0 - 0.1%).

אולי הנכס המפורסם ביותר של גליום, זה נקודת ההיתוך שלה, זה 29.76 ° C. זהו המתכת השנייה המתכת המתכת במערכת התקופתית (לאחר מרקורי). זה מאפשר לך להמיס את המתכת, מחזיק אותו ביד שלך. Gallium הוא אחד המתכות המעטים מתרחבים כאשר מתמוסס מתמוסס (אחרים - BI, GE).

גבישי Gallium יש כמה שינויים פולימורפיים, אבל רק אחד (i) הוא יציב תרמודינמי, אשר יש גריל אורתורומבי (pseudragragragragragragragragragragragonal) עם פרמטרים A \u003d 4.5186 Å, B \u003d 7.6570 Å, C \u003d 4.5256 Å. שינויים אחרים של Gallium (β, γ, Δ, ε) מתגבשים מ supercooled מפוזרים מתכת ולא יציב. בלחץ גבוה, שני מבנים פולימורפיים נוספים של גאולי II ו- III, שיש, בהתאמה, מעוקב ו tetragonal סריגים נצפו.

צפיפות גליום במצב מוצק בטמפרטורה T \u003d 20 ° C הוא 5.904 גרם / ס"מ.

אחת התכונות של Gallium היא טווח טמפרטורות רחב של קיומו של מצב נוזלי (מ 30 עד 2230 מעלות צלזיוס), בעוד שיש לו לחץ נמוך לחץ בטמפרטורות עד 1100 ÷ 1200 ° C. היכולת הספציפית של גליום מוצק בטווח הטמפרטורה T \u003d 0 ÷ 24 ° C הוא 376.7 J / KG · K (0.09 Cal / G · ברד), במצב נוזלי ב T \u003d 29 ÷ 100 ° C - 410 J / KG · K (0.098 CAL / G · ברד).

ההתנגדות החשמלית הספציפית במצב מוצק ונוזלי שווה, בהתאמה, 53.4 · 10 -6 OHM · ס"מ (ב T \u003d 0 ° C) ו 27.2 · 10 -6 OHM · CM (ב T \u003d 30 ° C). צמיגות של גליום נוזלי בטמפרטורות שונות שווה ל 1.612 נוזלים ב T \u003d 98 מעלות צלזיוס ו 0.578 paris ב T \u003d 1100 ° C. מתח פני השטח נמדד ב 30 מעלות צלזיוס באווירה מימן הוא 0.735 n / m. מקדמי השתקפות עבור אורכי גל 4360 Å ו- 5890 Å הם 75.6% ו -71.3%, בהתאמה.

גליום טבעי מורכב משני איזוטופים 69 GA (61.2%) ו- 71 GA (38.8%). החלק הצולב של רמתם של נויטרונים תרמיים שווה ל 2.1 · 10 -28 מ"ר ו 5.1 · 10 -28 מ"ר, בהתאמה.

גליום - אלמנט קטן רעיל. בשל ההיתוך הנמוך של מטיל ההיתוך של גליום, מומלץ להיות מועבר בשקיות פוליאתילן, אשר רטוב היטב על ידי גליום להמיס. בבת אחת, המתכת אפילו משמשת לייצור חותמות (במקום amalgam). יישום זה מבוסס על העובדה כי כאשר ערבוב אבקת נחושת עם גליום מותך, הדבק מתקבל, אשר מקושק לאחר כמה שעות (בשל היווצרות של מתחם intermetallic) ולאחר מכן יכול לעמוד חימום ל 600 מעלות ללא נמס.

בטמפרטורות גבוהות, גליום הוא חומר אגרסיבי מאוד. בטמפרטורות מעל 500 מעלות צלזיוס, חיל כמעט כל המתכות למעט טונגסטן, כמו גם חומרים רבים אחרים. קוורץ עמיד בפעולה של גליום מותך עד 1100 מעלות צלזיוס, אבל הבעיה עשויה להתעורר בשל העובדה כי קוורץ (כמו גם רוב המשקפיים האחרים) הוא הרטוב לחלוטין על ידי מתכת זו. כלומר, גליום פשוט יוצקים על קירות קוורץ.

המאפיינים הכימיים של Gallium קרובים מאפייני אלומיניום. הסרט תחמוצת נוצר על פני השטח של המתכת באוויר מגן על גליום מחמצון נוסף. כאשר מחומם תחת לחץ, gallium מגיב עם מים, להרכיב חיבור GAOOH לפי תגובה:

2GA + 4H 2 O \u003d 2GAOOOH + 3H 2.

Gallium אינטראקציה עם חומצות מינרליים עם שחרורו של מימן ואת היווצרות של מלחים, ואת התגובה מתרחשת אפילו מתחת לטמפרטורת החדר:

2GA + 6HCL \u003d 2GACL 3 + 3H 2

מוצרי התגובה עם אלקלי ואשלגן ו נתרן פחמתי הם הידרוולוס המכילים GA (OH) 4 יונים, אולי, GA (OH) 6 3 ו- GA (OH) 2 -:

2GA + 6H 2 O + 2NOOH \u003d 2NA + 3H 2

Gallium מגיב עם הלוגנים: התגובה עם כלור ופלואור הולך בטמפרטורת החדר, עם ברום - כבר ב -35 מעלות צלזיוס (כ 20 ° C - עם הצתה), האינטראקציה עם יוד מתחיל כאשר מחומם.

Gallium אינו אינטראקציה עם מימן, פחמן, חנקן, סיליקון ובורון.

בטמפרטורות גבוהות, גליום הוא מסוגל להרוס חומרים שונים ופעולה חזקה יותר מאשר להמיס של כל מתכת אחרת. לפיכך, גרפיט וטונגסטן הם עמידים בפעולה של gallium להמיס עד 800 מעלות צלזיוס, alund ו beryllium תחמוצת beo - עד 1000 מעלות צלזיוס, טנטלום, מוליבדן ו Niobium הם עמידים ל 400 ÷ 450 ° C.

עם רוב המתכות, גליום טפסים גלונים, החריגים הם ביסמוט, כמו גם מתכות של תת קבוצות אבץ, סקנדיום, טיטניום. אחד Galves V 3 GA יש טמפרטורת מעבר גבוהה למדי למצב של 16.8 ק.

גליום צורות פולימר הידרידס:

4LIH + GACL 3 \u003d LI + 3LICL.

יציבות יונים פולס בסדרה BH 4 - → Alh 4 - → GAH 4 -. יון BH 4 - עמיד בפתרון מימית, עלי 4 - ו GAH 4 - הידרוליזה במהירות:

GAH 4 - + 4H 2 O \u003d GA (OH) 3 + OH - + 4H 2 -

כאשר מתמוסס GA (OH) 3 ו- GA 2 O 3, Aquacomplexes 3 + נוצרים בחומצות, ולכן, מתוך פתרונות מימיים, מלחי גליום מבודדים כמו קריסטלים, למשל, Gallium כלוריד GACL 3 * 6H 2 O, גלוי KGA Alum ( אז 4) 2 * 12H 2 O.

מעניין הוא אינטראקציה של גליום עם חומצה גופרתית. מלווה בשחרורו של גופרית בסיסית. במקרה זה, הגופרית עוטף את פני השטח של המתכת ומונע ממנו מתפוקת נוספת. אם אתה לשטוף את המתכת עם מים חמים, התגובה תחודש, וועבר עד "עור" חדש מ גופרית לא יגדל על גאליה.

• GA 2 H 6 - בת נוזל, T PL -21,4 ° C, T KIP 139 ° C. בהשעיה האתרטית עם הידרט של ליתיום או Thalium, ליגה 4 ו Tlgah 4 תרכובות טפסים. הוא נוצר כתוצאה של הטיפול tetramethyldigalne triethylamine. יש בונדס בננה, כמו במגוון

• GA 2 O 3 אבקה לבנה או צהובה, T PL 1795 ° C. יש בצורה של שתי שינויים. α- GA 2 O 3 - גבישים טריגונליים ללא צבע עם צפיפות של 6.48 גרם / ס"מ ³, מסיס נמוך במים מסיסים בחומצות. β- GA 2 O 3 - גבישים מונוקלין חסרי צבע עם צפיפות של 5.88 גרם / ס"מ ³, מסיס גרוע במים, חומצות ואת המגרש. זה מתקבל על ידי חימום הגליום המתכות על האוויר ב 260 מעלות צלזיוס או באווירה חמצן, או את calcination של חנקתי או גופרית גופרית. ΔH ° 298 (ARR) -1089.10 KJ / MOL; ΔG ° 298 (הגיע -998,24 KJ / MOL; S ° 298 84.98 J / MOL * K. המאפיינים האמפוטריים מראים, אם כי המאפיינים העיקריים, לעומת אלומיניום, מחוזקים:

GA 2 O 3 + 6HCL \u003d 2GACL 2 GA 2 O 3 + 2NOH + 3H 2 O \u003d 2NA GA 2 O 3 + NA 2 CO 3 \u003d 2NAGAO 2 + CO 2

• GA (OH) 3 - נופל בצורת משקעים בצורת ג'לי בעת טיפול בפתרונות של מלחי גליום trivalent על ידי hydroxides ו אלקלי מתכת פחמתי (PH 9.7). זה מתמוסס באמוניה מרוכזת פתרון מרוכז של פחמתי אמוניום, כאשר רותחים מופקד. חימום Gallium Hydroxide ניתן לתרגם לגאוה, ולאחר מכן ב- GA 2 O 3 * H 2 O, ולבסוף GA 2 O 3. ניתן להשיג הידרוליזה של מלחי גליום טריוורנט.

• GAF 3. - אבקה לבנה. T PL\u003e 1000 ° C, T KIP 950 ° C, צפיפות - 4.47 גרם / ס"מ. רב תולדות במים. GAF 3 · 3h 2 o קריסטל ידוע. הוא מתקבל על ידי חימום תחמוצת הגליום באווירה פלואור.

• GACL 3. - קריסטלים היגרוסקופיים חסרי צבע. T PL 78 ° C, T KIP 215 ° C, צפיפות - 2.47 גרם / ס"מ. מסיסים היטב במים. ב פתרונות מימיים הוא hydrolyzed. קבל ישירות מן האלמנטים. הוא משמש כזרז בסינתזה אורגנית.

• גבר 3. - קריסטלים היגרוסקופיים חסרי צבע. T 122 ° C, T KIP 279 ° C צפיפות - 3.69 גרם / ס"מ. מתמוססת במים. ב פתרונות מימיים הוא hydrolyzed. באמוניה, ממס קטן. קבל ישירות מן האלמנטים.

• גיא 3. - מחטים צהובים גיאגרוסקופית. T PL 212 ° C, T KIP 346 מעלות צלזיוס, צפיפות - 4.15 גרם / ס"מ. הידרוליזה מים חמים. קבל ישירות מן האלמנטים.

• גז 3. - גבישים צהובים או אבקת אמורפי לבן עם T 1250 מעלות צלזיוס וצפיפות של 3.65 גרם / ס"מ. אינטראקציה עם מים, בעוד hydrolyzed לחלוטין. לקבל גליום אינטראקציות עם גופרית אפור או מימן.

• GA 2 (אז 4) 3 · 18h 2 o - חומר חסר צבע, מסיס היטב במים. מתברר כאשר האינטראקציה של Gallium, תחמוצת שלה hydroxide עם חומצה גופרתית. עם אלקלי מתכת ואמוניום סולפטים בקלות צורות Alum, למשל, KGA (אז 4) 2 · 12n 2 O.

• GA (לא 3) 3 · 8h 2 o - חסרי צבע, מסיסים במים ואתנול גבישים. כאשר מחומם deccomposes עם היווצרות של גליום תחמוצת (III). מתברר פעולה של חומצה חנקתית על Gallium Hydroxide.

המקור העיקרי של קבלת גליום הוא ייצור אלומיניום. Gallium בעיבוד של בוקסיט על פי השיטה של \u200b\u200bבאייר מרוכזת הפוך פתרונות הרחם לאחר הדגשת אל (הו) 3. של פתרונות כאלה, Gallium מבודד על ידי אלקטרוליזה על קתודה כספית. מתוך פתרון אלקליין שהושג לאחר הטיפול במים, GA (OH) 3 הוא זירז, אשר מומס באלקאלי והוא מבודד על ידי גליום על ידי אלקטרוליזה.

עם שיטה סודה- calcareous של עיבוד bauxite או nphowower עפרות, Gallium מרוכזים בשברים האחרונים של משקעים שהוקצו במהלך תהליך הפחמן. להעשרה נוספת, המשקע של hydroxides מטופל חלב סיד. במקביל, רוב אל נשאר במשקעים, והריום נכנס לפתרון, שממנו ריכוז גליום (6-8% GA 2 O 3) מופרד על ידי שידור של CO 2; האחרון הוא מומס באלקאלי ו Excretre אלקטרית אלקטרונית.

המקור של Gallium יכול לשמש גם סגסוגת האנודה שיורית של תהליך הזיקוק של אל על פי השיטה של \u200b\u200bשלוש שכבות אלקטרוליזה. בייצור של אבץ, גליום מקורות הם סובלימטים (תחמוצות), אשר נוצרים בעת עיבוד זנבות של להבות אבץ ליץ.

גליום נוזלי, שטף מים וחומצות שהושגו על ידי פתרון אלקליסום, שטף מים וחומצות (HNO 3), מכיל 99.9-99.95% GA. מתכת מנקה מתקבל על ידי התכה ב Vacuo, אזור נמס או למתוח קריסטל אחד מן להמיס.

השימוש בגלוף

Gaas Arsenide הוא חומר פרספקטיבה עבור אלקטרוניקה מוליכים למחצה.

Gallium Nitride משמש ביצירת לייזרים מוליכים למחצה וכחול ultraviolet LEDs. Gallium Nitride יש תכונות כימיות ומכניות מעולה אופייני לכל תרכובות ניטריד.

כאלמנט III של קבוצה שתורמת לחיזוק מוליך מוליכים למחצה "חור", גליום (לא פחות מ 99.999% טוהר) משמש כתוסף לגרמניה ולסיליקון. גליום תרכובות בינקטמטיות עם אלמנטים של קבוצת V - אנטימון וארסן - הם עצמם יש תכונות מוליכים למחצה.

גליום -71 איזוטופ הוא החומר החשוב ביותר לרישום של נייטרינו, ובעניין זה, לפני מכשירי חשמל, הוא משימה דחופה מאוד של הקצאת איזוטופ זה מתערובת הטבעית כדי להגדיל את הרגישות של גלאי נייטרינו. מאז התוכן של 71 GA הוא כ 39.9% בתערובת הטבעית של איזוטופים, הדגשת איזוטופ טהור ושימוש בנייטרינו כגלאי יכול להגדיל את הרגישות של הרישום של 2.5 פעמים.

תוספת של Gallium במסה זכוכית מאפשרת לך לקבל משקפיים עם מדד השבירה גבוהה של קרני אור, ו- GA 2 O 3 מבוססי משקפיים מועברים היטב על ידי קרניים אינפרא אדום.

Gallium כבישים, בשנת 2005, בשוק העולמי, טון Gallium עולה 1.2 מיליון דולר, בשל המחיר הגבוה ובאותו זמן עם צורך גדול עבור מתכת זו חשוב מאוד להקים את החילוץ השלמי שלה ייצור אלומיניום ועיבוד של אבן פחם על דלק נוזלי.

גליום נוזלי משקף 88% מהאור נופל על זה, מוצק - קצת יותר קטן. לכן, הם עושים פשוט מאוד בייצור של מראות Gallium - ציפוי גליום יכול להיות מיושם אפילו עם מברשת.

Gallium יש מספר סגסוגות, נוזל בטמפרטורת החדר, ואחד הסגסוגות שלה יש נקודת התכה של 3 מעלות צלזיוס, אבל מצד שני גליום (סגסוגות למידה פחותה) הוא מאוד אגרסיבי ביותר חומרים מבניים (פיצוח ושחיקה של סגסוגות בטמפרטורה גבוהה), וככל קירור הוא inffive, ולעתים קרובות פשוט לא מקובל.

ניסיונות נעשו ליישם את הגאריום כורים אטומיים, אך לא סביר כי תוצאות הניסיונות הללו ניתן להצליח. לא רק גליום די פעיל לוכדת נויטרונים (חתך של תפיסה של 2.71 באסם), הוא עדיין מגיב בטמפרטורות גבוהות עם רוב המתכות.

גליום לא הפכה לחומר אטומי. נכון, איזוטופ רדיואקטיבי מלאכותי 72 GA (עם מחצית החיים של 14.2 שעות) משמש לאבחון סרטן העצם. כלוריד וגריום -72 חנקן הם adsorbed על ידי גידול, ו, לתקן את הקרינה איסוטופ אופייני אופייני עבור איזוטופ זה, הרופאים כמעט במדויק קובעים את הממדים של תצורות זרות.

Gallium הוא חומר סיכה מעולה. מבוסס על Gallium וניקל, Gallium ו Scandium נוצר כמעט דבקים מתכת חשובים מאוד.

מתכת גליום גם למלא מדחום קוורץ (במקום כספית) למדוד טמפרטורות גבוהות. זאת בשל העובדה כי גליום יש נקודת רתיחה גבוהה משמעותית בהשוואה כספית.

גליום תחמוצת הוא חלק ממספר חומרי לייזר אסטרטגית חשובים.

ייצור גליום בעולם

ייצור העולם שלו לא יעלה על מאתיים טון בשנה. למעט שני פיקדונות שהתגלו לאחרונה - בשנת 2001 בקאני זהב, נבאדה, ארה"ב וב -2005 במונגוליה הפנימית, סין לא נמצאה בריכוז התעשייתי בכל מקום בעולם. (בשדה האחרון, נוכחותם של 958 אלפי טונות של גליום בפינה היא הכפלה של משאבי גליום).

המשאבים העולמיים של גלאוף רק בוקסטים מוערכים לעלות על 1 מיליון טון, ובהפקדה המוזכרת בסין 958 אלף טון של גליום בפינה - הכפלת משאבי הגליום בעולם).

מפיקי Gallium אינם כל כך הרבה. אחד המנהיגים בשוק גליום הוא גיאו גליום. הכוח העיקרי שלה עד 2006 נעשה מן הארגון ב Stade (גרמניה), שבו כ 33 טון בשנה, המפעל בסלינדרס, עיבוד 20 טון / שנה (צרפת) ו Pinjarra (מערב אוסטרליה) - פוטנציאל (אבל לא נכנס פנימה Stroy) כוח עד 50 טון / שנה.

בשנת 2006, עמדות של יצרן № 1 נשבה - הארגון ב Stade נרכש על ידי אנגלית MSR ו אמריקאי recapture מתכות.

החברה היפנית DOWA כרייה היא היצרן היחיד של העולם של גליום ראשוני ממתרכז אבץ בייצור של אבץ. מלא קיבולת של חומר ראשוני DOWA כרייה מוערך 20 טון / שנה, בקזחסטן, החברה "אלומיניום קזחסטן" ב Pavlodar - קיבולת מלאה עד 20 טון / שנה.

סין הפכה לספק רציני מאוד. בסין, ישנם 3 יצרני גליום ראשי - Geatwall אלומיניום ושות ' (עד 15 טון / שנה), שאנדונג אלומיניום צמח (כ 6 טון / שנה) ו Guizhou אלומיניום צמח (עד 6 טון / שנה). יש גם מספר הפקות משותפות. Sumitomo כימית יצרה מיזם משותף בסין עם קיבולת של עד 40 טון / שנה. החברה האמריקאית AHT נוצר עם הארגון האלומיניום הסיני הגדול ביותר Shanxi אלומיניום מפעל משותף Enterprise בייג 'ינג Jiya Semiconductor חומר ושות' עם קיבולת של עד 20 טון / שנה.

ייצור גליום ברוסיה

ברוסיה, המבנה של ייצור גליום נקבע על ידי היווצרות של תעשיית האלומיניום. שתי קבוצות מובילות שהודיעו על המיזוג - "אלומיניום רוסי" ו "סואלים" הם הבעלים של אתרי Gallyium שנוצרו עם צמחים אלומינה.

"אלומיניום רוסי": הצמח Nikolaev אלומינה באוקראינה (השיטה הידרוכימית הקלאסית של עיבוד Beer Bauxite טרופי, קיבולת האתר היא עד 12 טון של Gallium / שנה) ואת Achinsky Alumina ברוסיה (עיבוד על ידי sintering הגלם nepheline חומרים - Urrtits Kiya-Shahalerskoye הפקדה של הטריטוריה Krasnoyarsk, כוח כוח - 1.5 טונות של גליום / שנה).

סואלים: פולנים בקאמנסק-אורלסי (טכנולוגיית Bauxitrudic Bauxitrudic Bayer Bayer Bauxitrudic Bauxitrudic, Power Power - עד 2 טונות של גליום / שנה), על צמח Alumina boxitogorsk (תהליכים boxites של אזור לנינגרד על ידי sintering, כוח - 5 טונות של Gallium / השנה משומר כרגע) ואת "pikalevsky אלומינה" (תהליכים השיטה של \u200b\u200bsintering את נערות מתרכז של עמותות Apatite-Nepheline של אזור Murmansk, קיבולת האתר היא 9 טון של גליום / שנה ). סה"כ כל רוסאליות ואופניות יכול לייצר מעל 20 טון / שנה.

הייצור האמיתי הוא נמוך יותר - לדוגמה, בשנת 2005, 8.3 טונות של Gallium היו מיוצאים מרוסיה ו 13.9 טון של גליום של צמח Nikolaev אלומינה מאוקראינה.

בעת הכנת החומר, נעשה שימוש במידע של החברה "Kvar".

אולי הנכס המפורסם ביותר של גליום, זה נקודת ההיתוך שלה, זה 29.76 ° C. זהו המתכת השנייה המתכת המתכת במערכת התקופתית (לאחר מרקורי). היתוך קל, כמו גם רעילות נמוכה של גליום מתכתי מותר להפוך את התמונה הזאת. אגב, Gallium הוא אחד המתכות המעטות מתרחבות בעת מתקות את הממס (אחרים - BI, GE).

Gallodent, eutectic gallium עם פח
גליום מתכת הוא קטן רעיל, פעם אחת זה היה משמש אפילו לייצור של חותם (במקום Amalgam). יישום זה מבוסס על העובדה כי כאשר ערבוב אבקת נחושת עם גליום מותך, הדבק מתקבל, אשר מקושק לאחר כמה שעות (בשל היווצרות של מתחם intermetallic) ולאחר מכן יכול לעמוד חימום ל 600 מעלות ללא נמס. Gallium הוא שביר מאוד (זה יכול להיות מפוצל כמו זכוכית).

גבישי גליום גדולים
תכונה מעניינת נוספת של Gallium היא היכולת שלו להמיס את supercooling. גליום מומס יכול להיות מקורר על כ 10-30 מעלות מתחת לנקודת ההיתוך, וזה נשאר נוזלי, אבל אם אתה זורק חתיכת גליום מוצק או קרח יבש כזה להמיס, גבישים גדולים יתחילו לגדול ממנו. בתצלום - מטיל גליום. בתצלום מראה בבירור שהתגבשות החלה בשלושה מקומות, ובמקביל החלו שלוש גבישים גדולים לגדול, שנפגשו אז ויצרו את המטיל (זה קרה כשעתיים לאחר הירי).

כף גליום
כף גליום תוצרת בית. וידאו עם התכה של כפית זו:

טמפרטורה גבוהה גליום מדחום קוורץ מדחום עם גליום גליום במדחום
אבל עוד יישום גליום.
Gallium הוא במצב נוזלי בטווח טמפרטורה גדול מאוד, ובתיאוריה, מדיוריום מדי חום ניתן למדוד עד 2000 מעלות. בפעם הראשונה להחיל את gallium כמו נוזל תרמומטרי הציע די הרבה זמן. Gallium Thermometers כבר למדוד את הטמפרטורה של עד 1,200 מעלות, אבל האדם הרגיל, לראות במעבדה, תרמומנים אלה חיים אינם תכופים.
מדחומים כאלה מופצים חלושות מכמה סיבות. ראשית, בטמפרטורות גבוהות, גליום הוא חומר אגרסיבי מאוד. בטמפרטורות מעל 500 מעלות צלזיוס, חיל כמעט כל המתכות למעט טונגסטן, כמו גם חומרים רבים אחרים. קוורץ עמיד בפעולה של גליום מותך עד 1100 מעלות צלזיוס, אבל הבעיה עשויה להתעורר בשל העובדה כי קוורץ (כמו גם רוב המשקפיים האחרים) הוא הרטוב לחלוטין על ידי מתכת זו. כלומר, Gallium פשוט לשפוך על הקירות של מדחום מבפנים, וזה יהיה בלתי אפשרי לגלות את הטמפרטורה. בעיה נוספת עלולה להתרחש כאשר המדחום הוא קירור מתחת 28 מעלות. כאשר גליום מתנהג כמו מים - הוא מתרחב והוא יכול פשוט לשבור את המדחום מבפנים. ובכן, הסיבה האחרונה מדוע טמפרטורה גבוהה טמפרטורה מדחום הוא עכשיו נדיר מאוד, זה התפתחות של ציוד ואלקטרוניקה. זה לא סוד כי זה הרבה יותר נוח להשתמש מדחום דיגיטלי מאשר נוזלי. בקרי טמפרטורה מודרנית, במערך, למשל, עם תרמי פלטינום ציפוי, לאפשר טמפרטורת המדידה בטווח בין -200 ל + 1600 מעלות צלזיוס עם דיוק בלתי ניתנת להשגה עבור מדחומים נוזליים. בנוסף, תרמי יכול להיות במרחק ניכר מן הבקר.

Gallium טפסים נמוך היתוך סגסוגות eutectic עם מתכות רבות, וכמה מהם נמס בטמפרטורות מתחת לחדר.
גליום סגסוגת עם אינדיום נמס בטמפרטורה של 15.7 מעלות צלזיוס, כלומר, בטמפרטורת החדר, זה נוזל. כדי להכין סגסוגת כזו, אין צורך אפילו לחמם את הרצון מן המתכת כדי נמס, זה מספיק רק כדי לסחוט חתיכות של גליום והודו בחוזקה. הווידאו מראה כי ממקום מגע של שני מתכות (Big Cylindrik - Gallium, קטן - אינדיום), מתחיל לטפטף סגסוגת eutectic.

ניסוי מעניין יכול להתבצע לא רק עם נמס, אלא גם עם גליום של גליום. ראשית, גארי היא אחת החומרים המעטים המתרחבים במהלך התמצקות (כמו גם מים), ובשנייה, צבע המתכת המותנת שונה לגמרי מהצבע המוצק.
כמות קטנה של גליום נוזלי, לשפוך לתוך בועת זכוכית על גבי אנחנו מניחים חתיכה קטנה של גליום מוצק (זרע עבור התגבשות, כמו גליום מסוגל hypother). הסרטון נראה בבירור כיצד גבישי המתכת מתחילים לגדול (יש להם צל כחלחל, שלא כמו להמיס כסף-לבן). לאחר זמן מה, הגאריום מתפרץ את הבועה.
החלק האמצעי של וידאו (גליום קריסטל צמיחה) הוא מואץ עשר פעמים, כך שהסרטון אינו ארוך מאוד.

כמו גם מתוך מרקורי, אתה יכול לעשות "לב מכות" מן הגליום מותך, ואת האמת היא בשל העובדה כי גליום הוא יותר מתכת חשמלית מאשר ברזל, זה עובד להיפך. כאשר נגע על ידי קצה הציפורן, טיפות של גליה מותכת, זה "פורץ" בשל הפחתת מתח פני השטח. וברגע שאיש קשר עם הציפורן הוא מופרע, מתח פני השטח מגביר את הירידה נאסף שוב, לפני נגיעה בציפורן.

אלה שרוצים יכול להוריד

תכולת הגליום הממוצעת בקרום כדור הארץ היא 19 גרם. Gallium הוא אלמנט מפוזר טיפוסי עם אופי גיאוכימי כפול. בשל הקרבה של תכונות כימיות קריסטל שלה עם אלמנטים של רוק הראשי (אל, Fe, וכו ') ואת האפשרות הרחבה של איזומורפיזם איתם, Gallium אינו יוצר אשכולות גדולים, למרות כמות משמעותית של קלארק. המינרלים הבאים עם תוכן גליום מוגבר נבדלים: Sphalerite (0- 0.1%), מגנטיט (0-0.003%), ספרסיטריט (0-05%), רימון (0-0.003%), בריל (0.003%) , טורמלין (0.01%), ספנדן (0.001 - 0.07%), פלוגופית (0.001 - 0.005%), ביוטיט (0 - 0.1%), מוסקוביט (0.01%), Serisite (0 - 0.005%), Lepidolite (0.001 - 0.03%), כלוריט (0-0.001%), ספפי שדה (0-01%), נטלין (0 - 0.1%), Hecmanite (0.01 - 0.07%), Natroite (0 - 0.1%). ריכוז גליום במים הים 3 · 10-5 מ"ג / l.

מקום לידה

פיקדונות גליום ידועים בדרום מערב אפריקה, מדינות CIS

לקבל גליום

עבור Gallium, מינרל נדיר Gallites Cugas2 (נחושת גופרית מעורבת גליום) ידוע. שבילים שלו נפגשים כל הזמן עם Sfalerite, Chalcopyrite וגרמנית. בכמויות גדולות משמעותית (עד 1.5%) נמצאו באפר של פחם אבן. עם זאת, המקור העיקרי של קבלת גליום הוא הפתרונות של ייצור אלומינה בעיבוד של בוקסיט (בדרך כלל המכיל זיהומים חסרי משמעות (עד 0.1%)) ואת nefeline. Gallium יכול גם להיות מושגת על ידי עיבוד עפרות פולימטלי, פחם. הוא מופק על ידי אלקטרוליזה של נוזלי המגרש, שהם תוצר ביניים של עיבוד של בוקסיט טבעי על אלומינה טכנית. ריכוז גליום ב Alkaline Aluminate פתרון לאחר פירוק במהלך תהליך באייר: 100-150 מ"ג / L, על פי שיטת Sintering: 50-65 מ"ג / l. על פי שיטות אלה, Gallium מופרד מרוב הפחמן אלומיניום, להתרכז בחלק האחרון של משקעים. ואז המשקף מועשר מטופל עם סיד, גליום עובר לתוך הפתרון, מאיפה המתכת השחורה מודגשת עם אלקטרוליזה. הגאריום המזוהם נשטף במים, ואז מסונן דרך צלחות נקבוביות מחומם vacuo כדי להסיר את זיהומים נדיפים. כדי להשיג גליום טוהר גבוהה, כימי (תגובה בין המלחים) משמש, אלקטרוכימיים (פתרונות אלקטרוליזה) ושיטות פיזיות (פירוק). בטופס נקי מאוד (99.999%), הוא הושג על ידי זיקוק אלקטרוליטי, כמו גם את הירידה במימן בזהירות Gacl3 מטוהרים.

תכונות גשמיות

גבישי Gallium יש כמה שינויים פולימורפיים, אבל רק אחד (i) הוא יציב תרמודינמי, אשר יש גריל אורתורומבי (pseudragragragragragragragragragragragonal) עם פרמטרים A \u003d 4.5186 Å, B \u003d 7.6570 Å, C \u003d 4.5256 Å. שינויים אחרים של Gallium (β, γ, Δ, ε) מתגבשים מ supercooled מפוזרים מתכת ולא יציב. בלחץ גבוה, שני מבנים פולימורפיים נוספים של גאולי II ו- III, שיש, בהתאמה, מעוקב ו tetragonal סריגים נצפו.

צפיפות של Gallium במצב מוצק בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס הוא 5.904 גרם / CM³, גליום נוזלי (TP \u003d 29.8 מעלות צלזיוס) יש צפיפות של 6.095 גרם / ס"מ, כלומר, כאשר נפח הגליום עולה. גליום רותח ב 2230 ° C. אחת התכונות של Gallium היא טווח טמפרטורות רחב של קיומו של מצב נוזלי (מ 30 עד 2230 מעלות צלזיוס), בעוד שיש לו לחץ זוג נמוך בטמפרטורות עד 1100-1200 ° C. היכולת הספציפית של גליום מוצק בטווח הטמפרטורה T \u003d 0-24 ° C הוא 376.7 J / KG · K (0.09 קאל / g · ברד), במצב נוזלי ב T \u003d 29-100 ° C - 410 J / KG · K (0.098 CAL / G · ברד).

ההתנגדות החשמלית הספציפית במצב מוצק ונוזלי שווה, בהתאמה, 53.4 · 10-6 אוהם · ס"מ (ב T \u003d 0 ° C) ו 27.2 · 10-6 Ohm · CM (ב T \u003d 30 ° C). צמיגות של גליום נוזלי בטמפרטורות שונות שווה ל 1.612 נוזלים ב T \u003d 98 מעלות צלזיוס ו 0.578 paris ב T \u003d 1100 ° C. מתח פני השטח נמדד ב 30 מעלות צלזיוס באווירה מימן הוא 0.735 n / m. מקדמי השתקפות עבור אורכי גל 4360 Å ו- 5890 Å הם 75.6% ו -71.3%, בהתאמה.

הגאריום הטבעי מורכב משני איזוטופים 69GA (61.2%) ו- 71GA (38.8%). החלק הצלב של מרתק של נויטרונים תרמיים שווה ל 2.1 · 10-28 מ"ר ו 5.1 · 10-28 מ"ר, בהתאמה.

השימוש בגלוף

Gaas Arsenide הוא חומר פרספקטיבה עבור אלקטרוניקה מוליכים למחצה.
Gallium Nitride משמש ביצירת לייזרים מוליכים למחצה וכחול ultraviolet LEDs. Gallium Nitride יש תכונות כימיות ומכניות מעולה אופייני לכל תרכובות ניטריד.
גליום -71 איזוטופ הוא החומר החשוב ביותר לרישום של נייטרינים ובקשר עם זאת לפני הטכניקה יש משימה דחופה מאוד של הקצאת איזוטופ זה מהתערובת הטבעית על מנת להגדיל את הרגישות של גלאי נייטרינו. מאז התוכן של 71ga הוא בתערובת טבעית של איזוטופים כ -39.9%, ואז שחרורו של איזוטופ טהור ושימוש בו כגלאי נייטרינו יכול להגדיל את הרגישות של הרישום של 2.5 פעמים.

Gallium כבישים, בשנת 2005, בשוק העולמי, טון Gallium עולה 1.2 מיליון דולר, בשל המחיר הגבוה ובאותו זמן עם צורך גדול עבור מתכת זו חשוב מאוד להקים את החילוץ השלמי שלה ייצור אלומיניום ועיבוד של אבן פחם על דלק נוזלי.

Gallium יש מספר סגסוגות, נוזלים בטמפרטורת החדר, ואחד הסגסוגות שלה יש נקודת התכה של 3 מעלות צלזיוס (eutectic in-ga-sn), אבל מצד שני Gallium (סגסוגות למידה פחות) הוא מאוד אגרסיבי כדי רוב החומרים המבניים (פיצוח ופיצוח טשטוש סגסוגות בטמפרטורות גבוהות). לדוגמה, ביחס אלומיניום וסגסוגותיו, Gallium היא עמידות עוצמה חזקה, (ראה ירידה ספיחה כוח, אפקט rebeider). רכוש גליום זה היה מואר ונלמד בפירוט. בנוסף, הרטבה של סרט אלומיניום של גליום נוזלי גורם לחמצון המהיר שלה, בדיוק כפי שהוא קורה עם אלומיניום, mercury marcuramed. Gallium מתמוסס בנקודת התכה של כ 1% אלומיניום, אשר מגיע למשטח החיצוני של הסרט, שבו האוויר הוא חמצון מיידי. הסרט תחמוצת על פני השטח נוזלי אינו יציב ואינו מגן מפני חמצון נוסף. כתוצאה מכך, סגסוגת גליום נוזלי כממשק תרמי בין רכיב הדלק (לדוגמה, מעבד מחשב מרכזי) ואת רדיאטור אלומיניום אינו בשימוש.

כמו קירור גליום אינו יעיל, ולעתים קרובות פשוט לא מקובל.
Gallium הוא חומר סיכה מעולה. מבוסס על Gallium וניקל, Gallium ו Scandia נוצרו דבקים מתכת חשובים מאוד במונחים מעשיים.
מתכת גליום גם למלא מדחום קוורץ (במקום כספית) למדוד טמפרטורות גבוהות. זאת בשל העובדה כי גליום יש נקודת רתיחה גבוהה משמעותית בהשוואה כספית.
גליום תחמוצת הוא חלק ממספר חומרי לייזר אסטרטגית של קבוצת רימונים - GSGG, IGG, igh, וכו '

תפקיד ביולוגי ותכונות של Gallium

לא ממלא תפקיד ביולוגי.

צור קשר עם העור עם גליום מוביל לעובדה כי חלקיקי מתכת מפוזרים במיוחד להישאר על זה. חיצונית, זה נראה כמו כתם אפור.
התמונה הקלינית של הרעלה חריפה: התרגשות לטווח קצר, עיכוב, הפרת תיאום של תנועות, אדמיה, הן, האטה בנשימה, הפרת קצב. על רקע זה, שיתוק הגפיים התחתונות נצפתה, להלן - תרדמת, מוות. אפקט השאיפה של אירוסול המכיל גליום בריכוז של 50 מ"ג / מ"ק גורם נזק לכליות בבני אדם, כמו גם ניהול תוך ורידי של 10-25 מ"ג / ק"ג של גליום מלחים. יש proteinuria, אזוטמיה, הפרת הלהב של אוריאה.
בשל נקודת ההיתוך הנמוכה של גאלי מטיל, מומלץ להיות מועבר בשקיות פוליאתילן, אשר רטוב היטב עם גלויום נוזלי.