Galliumin käyttö. Kaikille ja kaikkeen Gallium-mineraaleja

Gallium

GALLIUM- minä; m.[alkaen lat. Gallia - Ranska] Kemiallinen alkuaine (Ga), pehmeä, sulava, hopeanvalkoinen metalli (käytetään puolijohteiden valmistuksessa).

Gallium

(lat. Gallium), jaksollisen järjestelmän ryhmän III kemiallinen alkuaine. Galliasta peräisin oleva nimi on Ranskan latinankielinen nimi. Hopeanvalkoinen sulava ( t pl 29,77 ºC) metalli; kiinteän metallin tiheys (g/cm3) 5,904, nestemäinen 6,095; t kip 2205 ºC. Kemiallisesti kestävä ilmassa. Levitetty luonnossa, löydetty yhdessä Al. Niitä käytetään pääasiassa (97 %) puolijohdemateriaalien (GaAs, GaSb, GaP, GaN) valmistuksessa.

GALLIUM

GALLIUM (lat. Gallium, Galliasta - Ranskan latinankielinen nimi), Ga (lue "gallium"), kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 31, atomimassa 69.723.
Luonnongallium koostuu kahdesta isotoopista 69 Ga (61,2 massa%) ja 71 Ga (38,8 %). Ulkoisen elektronikerroksen 4 konfiguraatio s 2 s 1 . Hapetusaste +3, +1 (valenssi I, III).
Sijaitsee alkuaineiden jaksollisen taulukon ryhmässä IIIA, 4. periodissa.
Atomin säde on 0,1245 nm, Ga 3+ -ionin säde on 0,062 nm. Peräkkäiset ionisaatioenergiat ovat 5,998, 20,514, 30,71, 64,2 ja 89,8 eV. Elektronegatiivisuus Paulingin mukaan (cm. PAULING Linus) 1,6.
Löytöjen historia
D. I. Mendelejev ennusti ensimmäistä kertaa tämän elementin olemassaolon (cm. MENDELEEV Dmitri Ivanovitš) vuonna 1871 löytämänsä kausilain perusteella. Hän kutsui sitä ekaaalumiiniksi. Vuonna 1875 P. E. Lecoq de Boisbaudran (cm. LECOQ DE BOISBAUDRAN (Paul Emile) eristetty gallium sinkkimalmeista.
De Boisbaudran määritti galliumin tiheydeksi 4,7 g/cm3, mikä ei vastannut D. I. Mendeleevin ennustamaa arvoa 5,9 g/cm3. Galliumtiheyden tarkennettu arvo (5,904 g/cm3) osui Mendelejevin ennusteen kanssa.
Luonnossa oleminen
Maankuoren pitoisuus on 1,8·10–3 massaprosenttia. Gallium on hivenaine. Sitä esiintyy luonnossa erittäin harvinaisten mineraalien muodossa: zengeiitti Ga(OH) 3, galliitti CuGaS 2 ja muut. On satelliitti alumiinia (cm. ALUMIINI), sinkki (cm. SINKKI (kemiallinen alkuaine)), Saksa (cm. GERMANIUM), rauhanen (cm. RAUTA); löytyy sfaleriiteista (cm. SFALERIITTI), nefeliini (cm. NEPHELIN), natroliitti, bauksiitti, (cm. BOXITE) germaniittia, joidenkin esiintymien hiilessä ja rautamalmeissa.
Kuitti
Pääasiallinen galliumin lähde ovat alumiinioksidin käsittelyn aikana saadut aluminaattiliuokset. Kun suurin osa Al:sta on poistettu ja väkevöity toistuvasti, muodostuu Ga:ta ja Al:a sisältävä alkalinen liuos. Gallium eristetään tämän liuoksen elektrolyysillä.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Gallium on matalassa lämpötilassa sulava vaaleanharmaa metalli, jossa on sinertävä sävy. Sula Ga voi olla nestemäisessä tilassa sulamispisteen (29,75 °C) alapuolella. Kiehumispiste on 2200 °C, mikä selittyy sillä, että nestemäisessä galliumissa on tiheä atomipakkaus, jonka koordinaatioluku on 12. Sen tuhoamiseen on käytettävä paljon energiaa.
Stabiilin a-muunnoksen kidehilan muodostavat kaksiatomiset Ga 2 -molekyylit, jotka ovat yhteydessä toisiinsa van der Waalsin voimien avulla. (cm. MOLEKULIEN VÄLINEN VUOROVAIKUTUS), sidoksen pituus 0,244 nm.
Ga 3+ /Ga -parin standardielektrodipotentiaali on –0,53 V, Ga on sähkökemiallisessa sarjassa ennen vetyä (cm. VETY).
Galliumin kemialliset ominaisuudet ovat samanlaiset kuin alumiinin.
Ilmassa Ga on peitetty oksidikalvolla, joka suojaa sitä hapettumiselta. Arseenin kanssa (cm. ARSENIKKI), fosfori (cm. FOSFORI), antimonia (cm. ANTIMONI) muodostaa galliumarsenidia, fosfidia ja antimonidia rikin kanssa (cm. RIKKI), seleeni (cm. SELEENI), telluuria (cm. TELLURIUM)-kalkogenidit. Kuumennettaessa Ga reagoi hapen kanssa (cm. HAPPI). Kloorin kanssa (cm. KLOORI) ja bromia (cm. BROMI) gallium reagoi huoneenlämmössä jodin kanssa (cm. IOD)- lämmitettynä. Galliumhalogenidit muodostavat Ge 2 x 6 dimeerejä.
Gallium muodostaa polymeerihydridejä:
4LiH + GaCl3 = Li + 3LiCl.
Ionien stabiilisuus heikkenee sarjassa BH 4 – - AlH 4 – - GaH 4 –. BH4-ioni on stabiili vesiliuoksessa, AlH4 ja GaH4 hydrolysoituvat nopeasti:
GaH 4 – + 4H 2 O = Ga(OH) 3 + OH – + 4H 2
Paineen alaisena kuumennettaessa Ga reagoi veden kanssa:
2Ga + 4H 2O = 2GaOOH + 3H 2
Ga reagoi hitaasti mineraalihappojen kanssa vapauttaen vetyä:
2Ga + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2
Gallium liukenee emäksiin muodostaen hydroksogallaatteja:
2Ga + 6H20 + 2NaOH = 2Na + 3H2
Galliumoksidilla ja -hydroksidilla on amfoteerisia ominaisuuksia, vaikka niiden perusominaisuudet ovat parantuneet Al:iin verrattuna:
Ga 2O 3 + 6HCl = 2GaCl 2,
Ga203 + 2NaOH + 3H20 = 2Na
Ga 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2 NaGaO 2 + CO 2
Kun minkä tahansa galliumsuolan liuos alkalisoidaan, vapautuu galliumhydroksidia, jonka koostumus vaihtelee Ge 2 O 3 x H2O:
Ga(NO 3) 2 + 3NaOH = Ga(OH) 3 Ї + 3NaNO 3
Kun Ga(OH) 3 ja Ga 2 O 3 liuotetaan happoihin, muodostuu vesikomplekseja 3+, joten galliumsuolat eristetään vesiliuoksista kiteisten hydraattien muodossa, esimerkiksi galliumkloridi GaCl 3 6H 2 O, gallium kaliumaluna KGa(SO 4) 2 12H 2 O. Liuoksissa olevat galliumvesikompleksit ovat värittömiä.
Sovellus
Noin 97 % teollisesti tuotetusta galliumista käytetään puolijohdeominaisuuksien omaavien yhdisteiden, esimerkiksi galliumarsenidi GaAs, valmistukseen. Galliummetallia käytetään radioelektroniikassa keraamisten ja metalliosien ”kylmäjuottamiseen”, Ge:n ja Si:n seostukseen sekä optisten peilien valmistukseen. Ga voi korvata Hg:n sähkövirran tasasuuntaajissa. Eutektista galliumin ja indiumin seosta käytetään reaktorien säteilypiireissä.
Hoidon ominaisuudet
Gallium on vähän myrkyllinen alkuaine. Matalasta sulamispisteestä johtuen Ga-harkot suositellaan kuljetettavaksi polyeteenipusseissa, jotka nestemäisen galliumin kastelevat huonosti.


tietosanakirja. 2009 .

Synonyymit:

Katso mitä "Gallium" on muissa sanakirjoissa:

    Metalli, yksinkertainen kappale, jonka olemassaolon Mendelejev aavisti ja jonka Lecoq de Boubaudran löysi. Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja. Chudinov A.N., 1910. GALLIUM on hajoamaton mineraali, väriltään sinivalkoinen; kiinteä,…… Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja

    - (Gallium), Ga, jaksollisen järjestelmän ryhmän III kemiallinen alkuaine, atominumero 31, atomimassa 69,72; metalli. Ranskalainen kemisti P. Lecoq de Boisbaudran löysi galliumin vuonna 1875... Nykyaikainen tietosanakirja

    Ga (lat. Gallium * a. gallium; n. Gallium; f. gallium; i. galio), kemiallinen. ryhmän III jaksollisen elementin. Mendelejevin järjestelmä, klo. n. 31, klo. m 69,73. Se koostuu kahdesta stabiilista isotoopista 69Ga (61,2 %) ja 71Ga (38,8 %). D.I:n ennustama vuonna 1870..... Geologinen tietosanakirja

    gallium- Minä, m. Lat. Ranskan nimet, missä kemisti Lecoq de Boisbaudran löysi sen vuonna 1875. ES. Kemiallinen elementti, pehmeä, sulava, hopeanvalkoinen metalli; käytetään elohopean sijasta painemittareiden ja korkean lämpötilan valmistukseen... ... Venäjän kielen gallismien historiallinen sanakirja

    Gallium- (Gallium), Ga, jaksollisen järjestelmän ryhmän III kemiallinen alkuaine, atominumero 31, atomimassa 69,72; metalli. Ranskalainen kemisti P. Lecoq de Boisbaudran löysi galliumin vuonna 1875. Kuvitettu tietosanakirja

    GALLIUM- kemia. elementti, symboli Ga (lat. gallium), at. n. 31, klo. m 69,72; hopea valkoinen metalli; tiheys 5904 kg/m3, sulamispiste = 29,8 °C, kiehumispiste = 2230 °C. Gallium nesteenä esiintyy hyvin laajalla lämpötila-alueella, joten sitä käytetään... ... Big Polytechnic Encyclopedia Sanakirja synonyymeistä

    - (kemiallinen). Tämän alkuainekappaleen, Ga = 69, 86, ominaisuudet ennusti (D. I. Mendeleev) jaksollisella alkuainejärjestelmällä, kuten ekoalumiinilla, vuonna 1871. Vuonna 1875 Lecoq de Boisbaudran löysi G.:n Pierrefitten sinkkiseoksesta ( Pyreneillä) ...... Brockhausin ja Efronin tietosanakirja

    gallium- Ga Ryhmä III elementti Jaksottainen. järjestelmät, osoitteessa. n. 31, klo. m 69,72; hopeanvalkoinen kevytmetalli. Se koostuu kahdesta stabiilista isotoopista, joiden massaluvut 69 (60,5 %) ja 71 (39,5 %). Ga:n ("eka-alumiini") ja emäksisen olemassaolo. hänen pyhimyksensä ... ... Teknisen kääntäjän opas


MÄÄRITELMÄ

Gallium- jaksollisen järjestelmän 31. elementti. Nimitys - Ga latinan sanasta "gallium". Sijaitsee neljännellä jaksolla, IIIA ryhmä. Viittaa metalleihin. Ydinpanos on 31.

Gallium on harvinainen alkuaine, eikä sitä esiinny luonnossa merkittävinä pitoisuuksina. Sitä saadaan pääasiassa sinkkirikasteista sen jälkeen, kun niistä on sulatettu sinkki.

Vapaassa tilassaan gallium on hopeanvalkoinen (kuva 1) pehmeä metalli, jolla on alhainen sulamispiste. Se on melko vakaa ilmassa, ei hajota vettä, mutta liukenee helposti happoihin ja emäksiin.

Riisi. 1. Gallium. Ulkomuoto.

Galliumin atomi- ja molekyylimassa

Aineen suhteellinen molekyylimassa (M r) on luku, joka osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta ja alkuaineen suhteellinen atomimassa (A r) on kuinka monta kertaa kemiallisen alkuaineen atomien keskimääräinen massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta.

Koska vapaassa tilassa gallium esiintyy monoatomisten Ga-molekyylien muodossa, sen atomi- ja molekyylimassojen arvot ovat samat. Ne ovat yhtä suuret kuin 69,723.

Galliumin isotoopit

Tiedetään, että luonnossa galliumia löytyy kahden stabiilin isotoopin muodossa 69 Ga (60,11 %) ja 71 Ga (39,89 %). Niiden massaluvut ovat 69 ja 71. Gallium-isotoopin 69 Ga atomin ydin sisältää kolmekymmentäyksi protonia ja kolmekymmentäkahdeksan neutronia ja isotooppi 71 Ga sisältää saman määrän protoneja ja neljäkymmentä neutronia.

Galliumissa on keinotekoisia epästabiileja radioaktiivisia isotooppeja, joiden massaluvut ovat 56-86, sekä kolme isomeerista ytimien tilaa, joista pisin elänyt isotooppi 67 Ga, jonka puoliintumisaika on 3,26 päivää.

Gallium-ionit

Galliumatomin ulkoenergiatasolla on kolme elektronia, jotka ovat valenssi:

1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 p 10 4 s 2 4 p 1 .

Kemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena gallium luovuttaa valenssielektroninsa, ts. on niiden luovuttaja ja muuttuu positiivisesti varautuneeksi ioniksi:

Gao-2e → Ga2+;

Ga 0 -3e → Ga 3+ .

Galliummolekyyli ja atomi

Vapaassa tilassa gallium esiintyy yksiatomisten Ga-molekyylien muodossa. Tässä on joitain ominaisuuksia, jotka kuvaavat galliumatomia ja -molekyyliä:

Galliumlejeeringit

Lisäämällä galliumia alumiiniin saadaan seoksia, jotka voidaan helposti kuumatyöstää; Gallium-kultaseoksia käytetään hammasproteesissa ja koruissa.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

Harjoittele Luonnongalliumissa on kaksi isotooppia. 71 Ga-isotoopin pitoisuus on 36 %. Etsi toinen isotooppi, jos alkuaineen galliumin keskimääräinen suhteellinen atomimassa on 69,72. Määritä neutronien lukumäärä löydetyssä isotoopissa.
Ratkaisu Olkoon toisen gallium-isotoopin massaluku “x” - x Ga. Määritetään toisen gallium-isotoopin pitoisuus luonnossa:

w(x Ga) = 100 % - w(71 Ga) = 100 % - 36 % = 64 %.

Kemiallisen alkuaineen keskimääräinen suhteellinen atomimassa lasketaan seuraavasti:

Ar = /100 %;

69,72 = / 100%;

6972 = 2556 + 64x;

Siksi galliumin toinen isotooppi on 69 Ga.

Galliumin atomiluku on 31, mikä tarkoittaa, että galliumatomin ydin sisältää 31 protonia ja 31 elektronia ja neutronien lukumäärä on yhtä suuri:

n 1 0 (69 Ga) = Ar(69 Ga) - N (alkionumero) = 69 - 31 = 38.

Vastaus Isotooppi 69 Ga, joka sisältää 38 neutronia ja 31 protonia.

ESIMERKKI 2

Harjoittele Kemiallisilta ominaisuuksiltaan gallium on samanlainen kuin toinen alkuaine - alumiini. Tämän samankaltaisuuden perusteella kirjoita galliumia sisältävien oksidien ja hydroksidien kaavat ja luo myös reaktioyhtälöt, jotka kuvaavat tämän alkuaineen kemiallisia ominaisuuksia.
Vastaus Gallium, kuten alumiini, sijaitsee jaksollisen järjestelmän D.I pääalaryhmän ryhmässä III. Mendelejev. Sen yhdisteissä, kuten alumiinissa, on hapetusaste (+3). Galliumille on tunnusomaista yksi oksidi (Ga 2 O 3) ja yksi hydroksidi (Ga(OH) 3), joilla on amfoteerisia ominaisuuksia.

Ga203 + 3Si02 = Ga2(Si03)3;

Yksinkertaisen aineen kristallihila Hilarakenne

ortorombinen

Hilan parametrit Debye lämpötila Muut ominaisuudet Lämmönjohtokyky

(300 K) 28,1 W/(mK)

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

nimen alkuperä

Paul Emile Lecoq de Boisbaudran nimesi elementin kotimaansa Ranskan kunniaksi sen latinankielisen nimen - Gallia - mukaan. Gallia).

On dokumentoimaton legenda, että elementin nimeen sen löytäjä implisiittisesti ikuistaa sukunimensä ( Lecoq). Elementin latinalainen nimi ( Gallium) konsonantti gallus- "kukko" (lat.). On huomionarvoista, että se on kukko le coq(ranska) on Ranskan symboli.

Luonnossa oleminen

Keskimääräinen galliumpitoisuus maankuoressa on 19 g/t. Gallium on tyypillinen hivenaine, jolla on kaksoisgeokemiallinen luonne. Koska galliumin kidekemialliset ominaisuudet ovat samankaltaisia ​​tärkeimpien kiviä muodostavien alkuaineiden (Al, Fe jne.) kanssa ja laajan isomorfismin mahdollisuus niiden kanssa, gallium ei muodosta suuria kertymiä merkittävästä clarke-arvosta huolimatta. Seuraavat korkean galliumpitoisuuden omaavat mineraalit erotellaan: sfaleriitti (0 - 0,1 %), magnetiitti (0 - 0,003 %), kasiteriitti (0 - 0,005 %), granaatti (0 - 0,003 %), berylli (0 - 0,003 %) , turmaliini (0 - 0,01 %), spodumeeni (0,001 - 0,07 %), flogopiitti (0,001 - 0,005 %), biotiitti (0 - 0,1 %), muskoviitti (0 - 0,01 %), serikiitti (0 - 0,005 %), lepidoliitti (0,001 - 0,03 %), kloriitti (0 - 0,001 %), maasälpä (0 - 0,01 %), nefeliini (0 - 0,1 %), hekmaniitti (0,01 - 0,07 %), natroliitti (0 - 0,1 %). Meriveden galliumpitoisuus on 3·10-5 mg/l.

Syntymäpaikka

Galliumesiintymiä tunnetaan Lounais-Afrikassa, Venäjällä ja IVY-maissa.

Kuitti

Galliumin osalta tunnetaan harvinainen mineraaligalliitti CuGaS 2 (kuparin ja galliumsulfidin sekoitus). Sen jälkiä löytyy jatkuvasti sfaleriitistä, kalkopyyriitistä ja germaniitista. Joidenkin hiilen tuhkasta löytyi paljon suurempia määriä (jopa 1,5 %). Pääasiallinen galliumin lähde on kuitenkin alumiinioksidin valmistuksen liuokset bauksiitin (jotka sisältävät yleensä vähäisiä epäpuhtauksia (jopa 0,1 %)) ja nefeliinin käsittelyn aikana. Galliumia voidaan saada myös käsittelemällä polymetallimalmeja ja hiiltä. Se uutetaan elektrolyysillä alkalisista nesteistä, jotka ovat luonnonbauksiitin jalostuksen tekniseksi alumiinioksidiksi välituote. Galliumpitoisuus emäksisessä aluminaattiliuoksessa Bayer-prosessin hajoamisen jälkeen: 100-150 mg/l, sintrausmenetelmällä: 50-65 mg/l. Näillä menetelmillä gallium erotetaan suurimmasta osasta alumiinista hiiltymällä, ja se keskittyy sedimentin viimeiseen fraktioon. Sitten rikastettu sedimentti käsitellään kalkilla, gallium liukenee, josta karkea metalli vapautuu elektrolyysillä. Saastunut gallium pestään vedellä, suodatetaan sitten huokoisten levyjen läpi ja kuumennetaan tyhjiössä haihtuvien epäpuhtauksien poistamiseksi. Erittäin puhtaan galliumin saamiseksi käytetään kemiallisia (suolojen välisiä reaktioita), sähkökemiallisia (liuosten elektrolyysi) ja fysikaalisia (hajoamis) menetelmiä. Erittäin puhtaassa muodossa (99,999 %) se saatiin elektrolyyttisellä puhdistuksella sekä pelkistämällä huolellisesti puhdistettu GaCl3 vedyllä.

Fyysiset ominaisuudet

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

Lisäksi tunnetaan 29 galliumin keinotekoista radioaktiivista isotooppia, joiden massaluvut ovat 56 Ga - 86 Ga ja joissa on vähintään 3 ytimien isomeeristä tilaa.

Galliumin pisimpään elävät isotoopit ovat 67 Ga (puoliintumisaika 3,26 päivää) ja 72 Ga (puoliintumisaika 14,1 tuntia).

Kemialliset ominaisuudet

Galliumin kemialliset ominaisuudet ovat samanlaiset kuin alumiinin, mutta galliummetallin reaktiot ovat yleensä paljon hitaampia sen alhaisemman kemiallisen reaktiivisuuden vuoksi. Metallin pinnalle ilmassa muodostuva oksidikalvo suojaa galliumia lisähapettumiselta.

Gallium reagoi hitaasti kuuman veden kanssa:

\mathsf(2Ga + 6H_2O \oikea nuoli 2Ga(OH)_3 + 3H_2 \uparrow)

Reagoiessaan tulistetun höyryn (350 °C) kanssa muodostuu yhdiste GaOOH (galliumoksidihydraatti tai metagallihappo):

\mathsf(2Ga + 4H_2O \xrightarrow(^ot) 2GaOOH + 3H_2) \mathsf(2Ga + 6HCl \rightarrow 2GaCl_3 + 3H_2\uparrow)

Korkeissa lämpötiloissa gallium pystyy tuhoamaan erilaisia ​​materiaaleja ja sen vaikutus on vahvempi kuin minkään muun metallin sula. Siten grafiitti ja volframi kestävät galliumsulaa 800 °C asti, alundumi ja berylliumoksidi BeO - 1000 °C asti, tantaali, molybdeeni ja niobium kestävät 400-450 °C:een asti.

Useimpien metallien kanssa gallium muodostaa gallideja, lukuun ottamatta vismuttia, sekä sinkin, skandiumin ja titaanin alaryhmien metalleja. Yhdellä V 3 Ga -gallidilla on melko korkea siirtymälämpötila suprajohtavaan tilaan, 16,8 K.

Gallium muodostaa hydridigallaatteja:

\mathsf(4LiH + GaCl_3 \rightarrow Li + 3LiCl) \mathsf(^- + 4H_2O \oikea nuoli Ga(OH)_3 + OH^- + 4H_2\ylempi)

Organogalliumyhdisteitä edustavat yleisen kaavan GaR3 alkyyli- ja aryylijohdannaiset ja niiden halogeenialkyyli- ja haloaryylianalogit GaHal3-nRn. Organogalliumyhdisteet ovat epästabiileja vedelle ja ilmalle, mutta eivät reagoi yhtä kiivaasti kuin organoalumiiniyhdisteet.

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

Perusliitännät

  • Ga 2 H 6 - haihtuva neste, sulamispiste -21,4 °C, kiehumispiste 139 °C. Eetterisessä suspensiossa litiumin tai talliumhydridin kanssa se muodostaa yhdisteitä LiGaH 4 ja TlGaH 4 . Muodostuu käsittelemällä tetrametyylidigallaania trietyyliamiinilla. Banaanisidoksia esiintyy, kuten diboraanissa.
  • Ga 2 O 3 - valkoinen tai keltainen jauhe, sulamispiste 1795 °C. Löytyy kahden muunnelman muodossa. α- Ga 2 O 3 - värittömät trigonaaliset kiteet, joiden tiheys on 6,48 g/cm³, liukenevat heikosti veteen, liukenevat happoihin. β- Ga 2 O 3 - värittömät monokliiniset kiteet, joiden tiheys on 5,88 g/cm³, liukenevat heikosti veteen, happoihin ja emäksiin. Sitä saadaan kuumentamalla galliummetallia ilmassa 260 °C:ssa tai happiatmosfäärissä tai kalsinoimalla galliumnitraattia tai -sulfaattia. ΔH° 298 (näyte) -1089,10 kJ/mol; ΔG° 298 (näyte) -998,24 kJ/mol; S° 298 84,98 J/mol·K. Niillä on amfoteerisia ominaisuuksia, vaikka perusominaisuudet alumiiniin verrattuna ovat parantuneet:
\mathsf(Ga_2O_3 + 6HCl \nuoli oikealle GaCl_3 + 3H_2O) \mathsf(Ga_2O_3 + 2NaOH +3H_2O \nuoli oikealle 2Na) \mathsf(Ga_2O_3 + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaGaO_2 + CO_2)
  • Ga(OH) 3 - saostuu hyytelömäisenä sakan muodossa käsiteltäessä kolmiarvoisten galliumsuolojen liuoksia alkalimetallihydroksideilla ja -karbonaateilla (pH 9,7). Liukenee väkevään ammoniakkiin ja väkevään ammoniumkarbonaattiliuokseen ja saostuu keitettäessä. Kuumentamalla galliumhydroksidi voidaan muuttaa GaOOH:ksi, sitten Ga 2 O 3 · H 2 O:ksi ja lopuksi Ga 2 O 3:ksi. Voidaan saada kolmenarvoisten galliumsuolojen hydrolyysillä.
  • GaF 3 on valkoinen jauhe. t pl >950 °C, t paali 1000 °C, tiheys - 4,47 g/cm³. Liukenee heikosti veteen. Kiteinen hydraatti GaF 3 · 3H 2 O saadaan aikaan kuumentamalla galliumoksidia fluoriatmosfäärissä.
  • GaCl 3 - värittömät hygroskooppiset kiteet. t sula 78 °C, kiehumispiste t 215 °C, tiheys - 2,47 g/cm³. Liuotetaan hyvin veteen. Hydrolysoituu vesiliuoksissa. Käytetään katalyyttinä orgaanisissa synteeseissä. Vedetön GaCl 3, kuten AlCl 3, savuaa kosteassa ilmassa.
  • GaBr 3 - värittömät hygroskooppiset kiteet. t sula 122 °C, t kiehumispiste 279 °C tiheys - 3,69 g/cm³. Liukenee veteen. Hydrolysoituu vesiliuoksissa. Liukenee heikosti ammoniakkiin. Saatu suoraan elementeistä.
  • GaI 3 - hygroskooppiset vaaleankeltaiset neulat. t sula 212 °C, t kiehumispiste 346 °C, tiheys - 4,15 g/cm³. Hydrolysoituu lämpimällä vedellä. Saatu suoraan elementeistä.
  • Ga 2 S 3 - keltaisia ​​kiteitä tai valkoista amorfista jauhetta, jonka sulamislämpötila on 1250 °C ja tiheys 3,65 g/cm³. Se on vuorovaikutuksessa veden kanssa ja hydrolysoituu täysin. Se saadaan saattamalla gallium reagoimaan rikin tai rikkivedyn kanssa.
  • Ga 2 (SO 4) 3 ·18H 2 O on väritön aine, joka liukenee hyvin veteen. Sitä saadaan antamalla galliumin, sen oksidin ja hydroksidin reagoida rikkihapon kanssa. Alkalimetallien ja ammoniumsulfaattien kanssa se muodostaa helposti alunaa, esimerkiksi KGa(SO 4) 2 12H 2 O.
  • Ga(NO 3) 3 8H 2 O - värittömiä kiteitä, jotka liukenevat veteen ja etanoliin. Kuumennettaessa se hajoaa muodostaen gallium(III)oksidia. Se saadaan typpihapon vaikutuksesta galliumhydroksidiin.

Sovellus

Gallium on kallista vuonna 2005, tonni galliumia maksoi maailmanmarkkinoilla 1,2 miljoonaa dollaria, ja tämän metallin korkean hinnan ja samalla suuren kysynnän vuoksi on erittäin tärkeää aloittaa sen täydellinen louhinta alumiinin tuotannossa. ja hiilen käsittely nestemäisessä polttoaineessa.

Galliumissa on useita lejeerinkejä, jotka ovat huoneenlämmössä nestemäisiä, ja yhden sen lejeeringistä sulamispiste on 3 °C (In-Ga-Sn eutektinen), mutta toisaalta gallium (seokset vähäisemmässä määrin) on erittäin syövyttävä useimpiin rakennemateriaaleihin (seosten halkeilu ja eroosio korkeissa lämpötiloissa). Esimerkiksi alumiiniin ja sen metalliseoksiin verrattuna gallium on voimakas lujuuden vähentäjä (katso adsorption lujuuden lasku, Rehbinder-ilmiö). Tämän galliumin ominaisuuden osoittivat ja tutkivat yksityiskohtaisesti P. A. Rebinder ja E. D. Shchukin alumiinin kosketuksessa galliumin tai sen eutektisten metalliseosten kanssa (nestemäisen metallin haurastuminen). Lisäksi alumiinin kostuttaminen nestemäisellä galliumkalvolla aiheuttaa sen nopean hapettumisen, kuten tapahtuu elohopeaan sekoitetun alumiinin kanssa. Gallium liuottaa noin 1 % alumiinista sulamispisteessään, joka saavuttaa kalvon ulkopinnan, jossa se hapettuu välittömästi ilman vaikutuksesta. Nestepinnalla oleva oksidikalvo on epävakaa eikä suojaa lisähapettumiselta. Tämän seurauksena nestemäistä galliumseosta ei käytetä lämpörajapinnana lämpöä tuottavan komponentin (esimerkiksi tietokoneen keskusprosessorin) ja alumiinipatterin välillä.

Jäähdytysnesteenä gallium on tehoton ja usein yksinkertaisesti mahdoton hyväksyä.

Gallium on erinomainen voiteluaine. Käytännön kannalta erittäin tärkeitä metalliliimoja on luotu galliumin ja nikkelin, galliumin ja skandiumin pohjalta.

Galliummetallia käytetään myös kvartsilämpömittareiden täyttämiseen (sen sijaan) korkeiden lämpötilojen mittaamiseen. Tämä johtuu siitä, että galliumilla on huomattavasti korkeampi kiehumispiste kuin elohopealla.

Galliumoksidi on osa useita strategisesti tärkeitä granaattiryhmän lasermateriaaleja - GSGG, YAG, ISGG jne.

Biologinen rooli ja käsittelyominaisuudet

Ei näytä biologista roolia.

Ihon kosketus galliumin kanssa johtaa siihen, että siihen jää erittäin pieniä hajaantuneita metallihiukkasia. Ulkoapäin se näyttää harmaalta täplältä.

Myrkytyksen kliininen kuva: lyhytaikainen jännitys, sitten letargia, liikkeiden koordinoinnin heikkeneminen, adynamia, arefleksia, hidas hengitys, sen rytmihäiriö. Tätä taustaa vasten havaitaan alaraajojen halvaantuminen, jota seuraa kooma ja kuolema. Inhalaatioaltistuminen galliumia sisältävälle aerosolille pitoisuudella 50 mg/m³ aiheuttaa ihmisillä munuaisvaurioita, samoin kuin galliumsuolan 10-25 mg/kg suonensisäinen antaminen. Proteinuria, atsotemia ja heikentynyt urean puhdistuma on havaittu.

Matalan sulamispisteen vuoksi galliumharkot suositellaan kuljetettavaksi polyeteenistä valmistetuissa pusseissa, joita nestemäinen gallium kostuttaa huonosti.

Kirjoita arvostelu artikkelista "Gallium"

Huomautuksia

Kirjallisuus

  • Sheka I. A., Chaus I. S., Mntyureva T. T., Galliy, K., 1963;
  • Eremin N.I., Galliy, M., 1964;
  • Rustamov P. G., Gallium Chalcogenides, Baku, 1967;
  • Dymov A.M., Savostin A.P., Analytical chemistry of gallium, M., 1968;
  • Ivanova R.V., Galliumin kemia ja tekniikka, M., 1973;
  • Kogan B. I., Vershkovskaya O. V., Slavikovskaya I. M., Gallium. Geologia, soveltaminen, taloustiede, M., 1973;
  • Yatsenko S.P., Gallium. Vuorovaikutus metallien kanssa, M., 1974;
  • Uutto- ja sorptioprosessit galliumin kemiallisessa teknologiassa, Alma-Ata, 1985;
  • Harvinaisten ja hivenaineiden kemia ja teknologia, toim. K. A. Bolshakova, 2. painos, osa 1, M., 1976, s. 223-44;
  • Fedorov P.I., Mokhosoev M.V., Alekseev F.P., Galliumin, indiumin ja talliumin kemia, Novosibirsk, 1977. P.I.

Linkit

Galliumia kuvaava ote

- Tämä on sellainen peto, se ryömiä kaikkialle! - he vastasivat Pierre. - Loppujen lopuksi hänet alennettiin. Nyt hänen täytyy hypätä ulos. Hän esitti joitain projekteja ja kiipesi vihollisen ketjuun yöllä... mutta hyvin tehty! ..
Pierre nosti hattuaan ja kumarsi kunnioittavasti Kutuzovin edessä.
"Päätin, että jos raportoin herrallenne, voitte lähettää minut pois tai sanoa, että tiedätte, mitä ilmoitan, niin minua ei tapeta..." sanoi Dolokhov.
- Niin niin.
"Ja jos olen oikeassa, hyödyn isänmaata, jonka puolesta olen valmis kuolemaan."
- Niin-niin…
"Ja jos herranne tarvitsee henkilöä, joka ei säästäisi ihoaan, niin muistakaa minua... Ehkä olen herrallenne hyödyllinen."
"Niin... niin..." toisti Kutuzov katsoen Pierreä nauravin, kapenevin silmin.
Tällä hetkellä Boris eteni hovivoimallaan Pierren viereen esimiehensä läheisyydessä ja mitä luonnollisimmalla ilmeellä eikä äänekkäästi, ikään kuin jatkaessaan aloittamaansa keskustelua, sanoi Pierrelle:
– Miliisi – he pukevat suoraan päälleen puhtaat, valkoiset paidat valmistautuakseen kuolemaan. Mitä sankarillisuutta, kreivi!
Boris sanoi tämän Pierrelle, ilmeisesti saadakseen hänen seesteisen korkeutensa kuulla hänet. Hän tiesi, että Kutuzov kiinnittäisi huomiota näihin sanoihin, ja todellakin Hänen rauhallinen korkeutensa puhui hänelle:
-Mitä sinä puhut miliisistä? - hän sanoi Borisille.
"He, teidän herranne, valmistautuessaan huomiseen, kuolemaan, pukeutuivat valkoisiin paitoihin."
- Ah!... Ihania, vertaansa vailla olevia ihmisiä! - sanoi Kutuzov ja sulki silmänsä ja pudisti päätään. - Vertaansa vailla olevia ihmisiä! - hän toisti huokaisten.
- Haluatko haistaa ruudin tuoksua? - hän sanoi Pierrelle. - Kyllä, miellyttävä tuoksu. Minulla on kunnia olla vaimosi ihailija, onko hän terve? Lepopysäkki on palveluksessasi. - Ja kuten vanhoille ihmisille usein tapahtuu, Kutuzov alkoi katsoa ympärilleen hajamielisesti, ikään kuin hän olisi unohtanut kaiken, mitä hänen piti sanoa tai tehdä.
Ilmeisesti, muistaen mitä hän etsi, hän houkutteli Andrei Sergeich Kaisarovin, adjutanttinsa veljen, luokseen.
- Miten, miten, miten ovat runot, Marina, miten ovat runot, miten? Mitä hän kirjoitti Gerakovista: "Sinusta tulee opettaja rakennuksessa... Kerro minulle, kerro minulle", Kutuzov puhui, ilmeisesti nauraen. Kaisarov luki... Kutuzov hymyillen nyökkäsi päätään runojen tahtiin.
Kun Pierre käveli pois Kutuzovista, Dolokhov siirtyi häntä kohti ja otti hänen kätensä.
"Olen erittäin iloinen voidessani tavata teidät täällä, kreivi", hän sanoi hänelle äänekkäästi ja tuntemattomien läsnäolosta nolostumatta, erityisen päättäväisesti ja vakavasti. "Sen päivän aattona, jona Jumala tietää, kenen meistä on määrä jäädä henkiin, olen iloinen saadessani tilaisuuden kertoa teille, että olen pahoillani välillämme vallinneista väärinkäsityksistä ja haluaisin, ettei sinulla ole mitään minua vastaan .” Anna anteeksi.
Pierre katsoi hymyillen Dolokhovia tietämättä mitä sanoa hänelle. Dolokhov kyyneleet silmissään halasi ja suuteli Pierreä.
Boris sanoi jotain kenraalilleen, ja kreivi Bennigsen kääntyi Pierren puoleen ja tarjoutui lähtemään hänen mukanaan.
"Tämä on mielenkiintoista sinulle", hän sanoi.
"Kyllä, erittäin mielenkiintoista", sanoi Pierre.
Puoli tuntia myöhemmin Kutuzov lähti Tatarinovaan, ja Bennigsen seuraseurueneen, mukaan lukien Pierre, lähti linjaa pitkin.

Bennigsen Gorkista laskeutui korkeaa tietä pitkin sillalle, jonka kukkulan upseeri osoitti Pierrelle aseman keskipisteeksi ja jonka rannalla makasi rivit niitettyä ruohoa, jotka haisi heinältä. He ajoivat sillan yli Borodinon kylään, sieltä kääntyivät vasemmalle ja ohittivat valtavan määrän joukkoja ja tykkejä korkealle kukkulalle, jolla miliisi kaivoi. Se oli redoubt, jolla ei vielä ollut nimeä, mutta joka sai myöhemmin nimen Raevsky redoubt tai barrow-patteri.
Pierre ei kiinnittänyt paljoakaan huomiota tähän hämärään. Hän ei tiennyt, että tämä paikka olisi hänelle mieleenpainuvampi kuin kaikki paikat Borodinon kentällä. Sitten he ajoivat rotkon läpi Semenovskiin, jossa sotilaat veivät pois viimeisiä tukkeja ja latoja. Sitten alamäkeen ja ylämäkeen he ajoivat eteenpäin murtuneen rukiin halki, joka oli tönäistynyt kuin rakeet, pitkin tietä, jonka tykistö oli äskettäin rakentanut peltomaan harjuja pitkin aallokkoon [eräänlainen linnoitus. (L.N. Tolstoin muistiinpano.) ], jota myös kaivettiin vielä tuolloin.
Bennigsen pysähtyi värien kohdalle ja alkoi katsoa eteenpäin Shevardinsky redoubtiin (joka oli meidän vasta eilen), jolla oli useita ratsumiehiä. Upseerit sanoivat, että Napoleon tai Murat oli siellä. Ja kaikki katsoivat ahneesti tätä hevosmiehistöä. Pierre katsoi myös sinne yrittäen arvata, kuka näistä tuskin näkyvistä ihmisistä oli Napoleon. Lopulta ratsastajat ratsastivat kukkulalta ja katosivat.
Bennigsen kääntyi kenraalin puoleen, joka lähestyi häntä ja alkoi selittää joukkojemme koko asemaa. Pierre kuunteli Bennigsenin sanoja rasittaen kaikkia henkisiä voimiaan ymmärtääkseen tulevan taistelun olemuksen, mutta hän tunsi pettyneenä, että hänen henkiset kykynsä eivät riittäneet tähän. Hän ei ymmärtänyt mitään. Bennigsen lakkasi puhumasta ja huomattuaan Pierren hahmon, joka kuunteli, hän sanoi yhtäkkiä kääntyen häneen:
– Luulen, että et ole kiinnostunut?
"Voi, päinvastoin, se on hyvin mielenkiintoista", Pierre toisti, ei täysin totuudenmukaisesti.
Huuhtelusta he ajoivat vielä pidemmälle vasemmalle pitkin tiheän, matalan koivumetsän halki kiemurtelevaa tietä. Sen keskellä
metsässä, ruskea jänis valkojalkainen hyppäsi tielle heidän edessään ja pelästyi suuren määrän hevosten kolinasta, hän oli niin hämmentynyt, että hyppäsi tietä pitkin heidän edessään pitkään herättäen kaikkien huomion ja naurun, ja vasta kun useat äänet huusivat hänelle, hän ryntäsi sivuun ja katosi pensaikkoon. Ajettuaan noin kaksi mailia metsän läpi, he tulivat avoimille, jossa oli Tuchkovin joukkojen joukot, joiden oli tarkoitus suojella vasenta kylkeä.
Täällä, äärivasemmalla, Bennigsen puhui paljon ja intohimoisesti ja teki, kuten Pierre näytti, tärkeän sotilaskäskyn. Tuchkovin joukkojen edessä oli kukkula. Tämä kukkula ei ollut joukkojen miehittämä. Bennigsen kritisoi tätä virhettä äänekkäästi sanoen, että oli hullua jättää aluetta hallitseva korkeus miehittämättä ja asettaa joukkoja sen alle. Jotkut kenraalit ilmaisivat saman mielipiteen. Eräs erityisesti puhui sotilaallisella kiihkolla siitä tosiasiasta, että heidät laitettiin tänne teurastettaviksi. Bennigsen käski nimessään siirtää joukot korkeuksiin.
Tämä vasemman laidan käsky sai Pierren vieläkin epäilevämmäksi hänen kykynsä ymmärtää sotilasasioita. Kuunnellessaan Bennigseniä ja kenraaleja, jotka tuomitsivat joukkojen aseman vuoren alla, Pierre ymmärsi heidät täysin ja jakoi heidän mielipiteensä; mutta juuri tämän vuoksi hän ei voinut ymmärtää, kuinka se, joka asetti heidät tänne vuoren alle, saattoi tehdä niin ilmeisen ja törkeän virheen.
Pierre ei tiennyt, että näitä joukkoja ei asetettu puolustamaan asemaa, kuten Bennigsen ajatteli, vaan ne oli sijoitettu piiloon väijytyspaikkaa varten, toisin sanoen ollakseen huomaamatta ja hyökätäkseen äkillisesti etenevän vihollisen kimppuun. Bennigsen ei tiennyt tästä ja siirsi joukot eteenpäin erityisistä syistä kertomatta siitä ylipäällikkölle.

Tänä kirkkaana elokuun iltana 25. päivänä prinssi Andrei makasi käsivarrelleen nojaten rikkinäisessä navetassa Knyazkovan kylässä, rykmenttinsä reunalla. Murtuneen seinän reiän läpi hän katseli kaistaletta kolmekymmentä vuotta vanhoja koivuja, joiden alaoksat oli leikattu aidan varrella, peltoa, jonka päällä oli murtunut kaurapinoja, ja pensaita, joiden läpi tulipalojen savua – sotilaiden keittiötä – voitiin nähdä.
Riippumatta siitä, kuinka ahdas ja kukaan ei tarvinnut sitä ja kuinka vaikealta hänen elämänsä nyt näytti prinssi Andreille, hän, aivan kuten seitsemän vuotta sitten Austerlitzissä taistelun aattona, tunsi olonsa kiihtyneeksi ja ärtyneeksi.
Hän antoi ja vastaanotti käskyt huomiseen taisteluun. Mitään muuta hän ei voinut tehdä. Mutta yksinkertaisimmat, selkeimmät ajatukset ja siksi kauheat ajatukset eivät jättäneet häntä rauhaan. Hän tiesi, että huomisen taistelusta tulee kauhein kaikista niistä, joihin hän osallistui, ja kuoleman mahdollisuus ensimmäistä kertaa elämässään, ottamatta huomioon jokapäiväistä elämää, harkitsematta kuinka se vaikuttaisi muihin, mutta vain sen mukaan, suhteessa itseensä, hänen sielunsa, elävästi, melkein varmasti, yksinkertaisesti ja kauheasti, se esitti itsensä hänelle. Ja tämän idean korkeudelta kaikki, mikä oli aiemmin kiusannut ja miehittänyt häntä, valaistui yhtäkkiä kylmällä valkoisella valolla, ilman varjoja, ilman perspektiiviä, ilman ääriviivojen eroa. Hänen koko elämänsä tuntui hänestä taikalyhdeltä, johon hän katsoi pitkään lasin läpi ja keinovalon alla. Nyt hän näki yhtäkkiä, ilman lasia, kirkkaassa päivänvalossa nämä huonosti maalatut kuvat. "Kyllä, kyllä, nämä ovat vääriä kuvia, jotka huolestuttivat, ilahduttivat ja kiusoittivat minua", hän sanoi itselleen ja käänsi mielikuvituksessaan elämän taikalyhtynsä tärkeimmät kuvat ja katseli niitä nyt tässä kylmässä valkoisessa päivänvalossa. - selkeä ajatus kuolemasta. "Tässä ne ovat, nämä karkeasti maalatut hahmot, jotka näyttivät olevan jotain kaunista ja salaperäistä. Kunnia, julkinen hyvä, rakkaus naiseen, itse isänmaa - kuinka mahtavilta nämä kuvat minusta tuntuivatkaan, miltä syvältä merkitykseltä ne näyttivät täyttyvän! Ja kaikki tämä on niin yksinkertaista, kalpeaa ja karkeaa sen aamun kylmässä valkoisessa valossa, jonka tunnen nousevan minulle. Hänen huomionsa kiinnitti erityisesti kolme suurta surua hänen elämästään. Hänen rakkautensa naista kohtaan, hänen isänsä kuolema ja Ranskan hyökkäys, joka valloitti puolet Venäjästä. "Rakkaus!... Tämä tyttö, joka näytti minusta täynnä salaperäisiä voimia. Kuinka rakastinkaan häntä! Tein runollisia suunnitelmia rakkaudesta, onnellisuudesta sen kanssa. Voi rakas poika! – sanoi hän ääneen vihaisesti. - Tietysti! Uskoin johonkin ihanteelliseen rakkauteen, jonka piti pysyä minulle uskollisena koko poissaolovuoden ajan! Kuten satujen hellä kyyhkynen, hänen piti kuihtua pois minusta. Ja kaikki tämä on paljon yksinkertaisempaa... Kaikki tämä on hirveän yksinkertaista, inhottavaa!
Isäni rakensi myös Bald Mountainsille ja ajatteli, että tämä oli hänen paikkansa, hänen maansa, hänen ilmansa, hänen miehensä; mutta Napoleon tuli ja, tietämättä hänen olemassaolostaan, työnsi hänet pois tieltä kuin puunpala, ja hänen Kaljuvuorensa ja koko hänen elämänsä hajosi. Ja prinsessa Marya sanoo, että tämä on ylhäältä lähetetty testi. Mikä on testin tarkoitus, kun sitä ei enää ole eikä tule olemaan? ei toistu koskaan! Hän on poissa! Joten kenelle tämä testi on tarkoitettu? Isänmaa, Moskovan kuolema! Ja huomenna hän tappaa minut - eikä edes ranskalaisen, vaan oman, aivan kuten eilen sotilas tyhjensi aseen lähellä korvani, ja ranskalaiset tulevat, ottavat minut jaloista ja päästä ja heittävät minut reikään. jotta en haise heidän nenänsä alla, ja uusia olosuhteita syntyy elämiä, jotka ovat tuttuja myös muille, enkä tiedä niistä, enkä ole olemassa."
Hän katsoi koivujen kaistaletta niiden liikkumattoman keltaisen, vihreän ja valkoisen kuoren kanssa, joka kimalsi auringossa. "Kuolemaan, jotta he tappaisivat minut huomenna, jotta minua ei olisi olemassa... jotta tämä kaikki tapahtuisi, mutta minua ei olisi olemassa." Hän kuvitteli elävästi oman poissaolonsa tässä elämässä. Ja nämä koivut valoineen ja varjoineen, ja nämä kiharat pilvet ja tämä tulipalojen savu - kaikki ympärillä muuttui hänelle ja näytti joltakin kauhealta ja uhkaavalta. Kylmä väre juoksi hänen selkärankaa pitkin. Nousi nopeasti ylös, hän poistui navetta ja alkoi kävellä.
Navetan takaa kuului ääniä.
- Kuka siellä? "Prinssi Andrei huusi.
Punakärkinen kapteeni Timokhin, entinen Dolokhovin komppanian komentaja, nyt upseerien heikkenemisen vuoksi pataljoonan komentaja, astui arasti navettaan. Hänen takanaan tuli adjutantti ja rykmentin rahastonhoitaja.
Prinssi Andrei nousi kiireesti seisomaan, kuunteli, mitä upseerien piti hänelle välittää, antoi heille lisää käskyjä ja aikoi päästää heidät menemään, kun navetan takaa kuului tuttu kuiskaava ääni.
- Que diable! [Hitto!] - sanoi miehen ääni, joka törmäsi johonkin.
Prinssi Andrei katsoi ulos navetta ja näki Pierren lähestyvän häntä, joka kompastui makaavaan tankoon ja melkein kaatui. Prinssi Andreille oli yleensä epämiellyttävää nähdä ihmisiä maailmasta, erityisesti Pierreä, joka muistutti häntä kaikista niistä vaikeista hetkistä, joita hän koki viimeisellä vierailullaan Moskovassa.
- Näin! - hän sanoi. - Mitä kohtaloita? En odottanut.
Kun hän sanoi tätä, hänen silmissään ja hänen koko kasvojensa ilmeissä oli muutakin kuin kuivuutta - siellä oli vihamielisyyttä, jonka Pierre heti huomasi. Hän lähestyi navetta mitä elävimmällä mielentilassa, mutta nähdessään ilmeen prinssi Andrein kasvoilla hän tunsi olonsa rajoittuneeksi ja kiusalliseksi.
"Saavuin... niin... tiedäthän... minä saapuin... olen kiinnostunut", sanoi Pierre, joka oli jo järjettömästi toistanut tämän sanan "mielenkiintoinen" niin monta kertaa sinä päivänä. "Halusin nähdä taistelun."
- Kyllä, kyllä, mitä vapaamuurarien veljekset sanovat sodasta? Kuinka estää se? - sanoi prinssi Andrei pilkallisesti. - Entä Moskova? Mitkä ovat minun? Oletko vihdoin saapunut Moskovaan? – hän kysyi vakavasti.
- Olemme perillä. Julie Drubetskaya kertoi minulle. Kävin katsomassa niitä enkä löytänyt niitä. He lähtivät Moskovan alueelle.

Upseerit halusivat jäädä lomalle, mutta prinssi Andrei, ikään kuin ei halunnut pysyä kasvotusten ystävänsä kanssa, kutsui heidät istumaan ja juomaan teetä. Tarjolla oli penkkejä ja teetä. Upseerit katsoivat yllättämättä Pierren paksua, valtavaa hahmoa ja kuuntelivat hänen tarinoitaan Moskovasta ja joukkojemme sijoituksesta, joita hän onnistui kiertämään. Prinssi Andrei oli hiljaa, ja hänen kasvonsa olivat niin epämiellyttävät, että Pierre osoitti itsensä enemmän hyväntahtoiselle pataljoonan komentajalle Timokhinille kuin Bolkonskille.
- Ymmärsitkö siis koko joukkojen järjestyksen? - Prinssi Andrei keskeytti hänet.
- Niin, eli miten? - sanoi Pierre. "Ei-sotilaallisena en voi sanoa olevani täysin, mutta ymmärsin silti yleisjärjestelyn."
"Eh bien, vous etes plus avance que qui cela soit, [No, tiedät enemmän kuin kukaan muu.]", sanoi prinssi Andrei.
- A! - Pierre sanoi hämmentyneenä katsoen lasiensa läpi prinssi Andreita. - No, mitä sanot Kutuzovin nimittämisestä? - hän sanoi.
"Olin erittäin iloinen tästä tapaamisesta, sen tiedän", sanoi prinssi Andrei.
- No, kerro minulle, mitä mieltä olet Barclay de Tollysta? Moskovassa Jumala tietää, mitä he sanoivat hänestä. Miten tuomitset hänet?
"Kysy heiltä", sanoi prinssi Andrei osoittaen upseereja.
Pierre katsoi häntä alentuvasti kysyvällä hymyllä, jolla kaikki kääntyivät tahtomattaan Timokhinin puoleen.
"He näkivät valon, teidän ylhäisyytenne, kuten teidän rauhallinen korkeutenne", sanoi Timokhin arasti ja jatkuvasti katsoen taaksepäin rykmentin komentajaansa.
- Miksi näin on? – kysyi Pierre.
- Kyllä, ainakin polttopuista tai rehuista, raportoin sinulle. Olimmehan perääntymässä sventsyaneista, älä uskalla koskea oksaan, heinään tai mihinkään. Loppujen lopuksi lähdemme, hän saa sen, eikö niin, teidän ylhäisyytenne? - hän kääntyi prinssiensä puoleen, - älä uskalla. Rykmentissämme kaksi upseeria asetettiin oikeuden eteen sellaisista asioista. No, kuten Hänen Seesteinen Korkeutensa teki, tästä vain tuli sellainen. Näimme valon...
- Joten miksi hän kielsi sen?
Timokhin katseli ympärilleen hämmentyneenä ymmärtämättä, miten tai mitä vastata sellaiseen kysymykseen. Pierre kääntyi prinssi Andrein puoleen samalla kysymyksellä.
"Ja jotta emme tuhoaisi aluetta, jonka jätimme viholliselle", sanoi prinssi Andrei ilkeästi pilkaten. – Tämä on erittäin perusteellinen; Aluetta ei saa antaa ryöstää eikä joukkoja saa tottua ryöstelyyn. No, Smolenskissa hän myös arvioi oikein, että ranskalaiset voisivat kiertää meidät ja että heillä oli enemmän voimia. Mutta hän ei voinut ymmärtää", prinssi Andrei huusi yhtäkkiä ohuella äänellä, ikään kuin murtuessaan, "mutta hän ei voinut ymmärtää, että taistelimme siellä ensimmäistä kertaa Venäjän maasta, että joukkoissa oli sellainen henki. jota en ollut koskaan nähnyt, että Taistelimme ranskalaisia ​​vastaan ​​kaksi päivää peräkkäin ja että tämä menestys kymmenkertaisti voimamme. Hän käski vetäytyä, ja kaikki ponnistelut ja menetykset olivat turhia. Hän ei ajatellut pettämistä, hän yritti tehdä kaiken mahdollisimman hyvin, hän ajatteli sen uudelleen; mutta siksi se ei ole hyvä. Hän ei ole nyt hyvä juuri siksi, että hän harkitsee kaiken hyvin perusteellisesti ja huolellisesti, kuten jokaisen saksalaisen pitäisi. Kuinka voin kertoa sinulle... No, isälläsi on saksalainen jalkamies, ja hän on erinomainen jalkamies ja tyydyttää kaikki tarpeensa paremmin kuin sinä, ja antaa hänen palvella; mutta jos isäsi on sairas kuoleman hetkellä, sinä karkoitat jalkamiehen ja alat epätavallisilla, kömpelöillä käsilläsi seurata isääsi ja rauhoittaa häntä paremmin kuin taitava, mutta muukalainen. Näin he tekivät Barclayn kanssa. Kun Venäjä oli terve, muukalainen saattoi palvella häntä, ja hänellä oli erinomainen ministeri, mutta heti kun hän oli vaarassa; Tarvitsen oman, rakas ihminen. Ja klubissasi he keksivät, että hän oli petturi! Ainoa asia, jonka he tekevät panettelemalla häntä petturiksi, on se, että he myöhemmin, häpeäessään vääriä syytöksiään, tekevät pettureista yhtäkkiä sankarin tai neron, mikä on vielä epäreilumpaa. Hän on rehellinen ja erittäin siisti saksalainen...
"He sanovat kuitenkin, että hän on taitava komentaja", sanoi Pierre.
"En ymmärrä, mitä taitava komentaja tarkoittaa", sanoi prinssi Andrey pilkaten.
"Taitava komentaja", sanoi Pierre, "no, se, joka näki ennalta kaikki mahdolliset... no, arvasi vihollisen ajatukset."
"Kyllä, tämä on mahdotonta", sanoi prinssi Andrei ikään kuin pitkään päätetystä asiasta.
Pierre katsoi häntä hämmästyneenä.
"Kuitenkin", hän sanoi, "he sanovat, että sota on kuin shakkipeli."
"Kyllä", sanoi prinssi Andrei, "vain tällä pienellä erolla, että shakissa voit ajatella jokaista askelta niin paljon kuin haluat, että olet siellä ajan olosuhteiden ulkopuolella, ja sillä erolla, että ritari on aina vahvempi kuin sotilas ja kaksi sotilasta ovat aina vahvempia, ja sodassa yksi pataljoona on välillä vahvempi kuin divisioona ja välillä heikompi kuin komppania. Joukkojen suhteellinen vahvuus ei ole kenenkään tiedossa. Uskokaa minua", hän sanoi, "jos jokin olisi riippunut esikunnan käskyistä, olisin ollut paikalla ja antanut käskyt, mutta sen sijaan minulla on kunnia palvella täällä, rykmentissä näiden herrojen kanssa, ja luulen, että me todellakin huominen riippuu, ei heistä... Menestys ei ole koskaan ollut riippuvainen asemasta, aseista tai jopa numeroista; ja vähiten asennosta.
- Ja mistä?
"Tunteesta, joka on minussa, hänessä", hän osoitti Timokhinia, "jokaisessa sotilasssa."
Prinssi Andrei katsoi Timokhinia, joka katsoi komentajaansa peloissaan ja hämmentyneenä. Toisin kuin aikaisempi hillitty hiljaisuus, prinssi Andrei vaikutti nyt kiihtyneeltä. Hän ei ilmeisesti voinut vastustaa ilmaista niitä ajatuksia, jotka tulivat hänelle odottamatta.
– Taistelun voittaa se, joka on päättänyt voittaa sen. Miksi hävisimme Austerlitzin taistelun? Tappiomme oli melkein sama kuin ranskalaisille, mutta sanoimme itsellemme hyvin varhain, että olimme hävinneet taistelun - ja hävisimme. Ja sanoimme tämän, koska meillä ei ollut tarvetta taistella siellä: halusimme poistua taistelukentältä mahdollisimman nopeasti. "Jos häviät, juokse karkuun!" - me juoksimme. Jos emme olisi sanoneet tätä ennen iltaan, Jumala tietää, mitä olisi tapahtunut. Ja huomenna emme sano tätä. Sanot: meidän asemamme, vasen kylki on heikko, oikea kylki on venynyt", hän jatkoi, "kaikki tämä on hölynpölyä, ei ole mitään tästä." Mitä meillä on huomenna luvassa? Sata miljoonaa mitä erilaisimpia mahdollisia tapahtumia, jotka ratkaisevat välittömästi sen perusteella, että he tai meidän juoksivat tai juoksevat, että he tappavat tämän, he tappavat toisen; ja se, mitä nyt tehdään, on hauskaa. Tosiasia on, että ne, joiden kanssa matkustit asemassa, eivät vain edistä yleistä asioiden kulkua, vaan häiritsevät sitä. He ovat kiireisiä vain omien pienten etujensa parissa.
- Sillä hetkellä? - Pierre sanoi moittivasti.
"Sillä hetkellä", toisti ruhtinas Andrei, "se on heille vain sellainen hetki, jolloin he voivat kaivaa vihollisen alta ja saada ylimääräisen ristin tai nauhan." Minulle huomenna tämä on tämä: satatuhatta venäläistä ja satatuhatta ranskalaista sotilasta kokoontui taistelemaan, ja tosiasia on, että nämä kaksisataatuhatta taistelevat, ja se, joka taistelee vihaisemmin ja kaduttaa vähemmän itseään, voittaa. Ja jos haluat, kerron sinulle, että riippumatta siitä, mitä se on, riippumatta siitä, mikä siellä on hämmentynyt, me voitamme taistelun huomenna. Huomenna, ei väliä mitä, me voitamme taistelun!
"Tässä, teidän ylhäisyytenne, totuus, todellinen totuus", sanoi Timokhin. - Miksi säälit itseäsi nyt! Uskotko, että pataljoonani sotilaat eivät juoneet vodkaa: se ei ole sellainen päivä, he sanovat. - Kaikki olivat hiljaa.
Upseerit nousivat seisomaan. Prinssi Andrei meni heidän kanssaan navetan ulkopuolelle ja antoi viimeiset käskyt adjutantille. Kun upseerit lähtivät, Pierre lähestyi prinssi Andreita ja oli juuri aloittamassa keskustelua, kun kolmen hevosen kaviot naksahtivat tien varrella lähellä navetta, ja tähän suuntaan katsoessaan prinssi Andrei tunnisti Wolzogenin ja Clausewitzin mukanaan. Kasakka. He ajoivat lähelle ja jatkoivat keskustelua, ja Pierre ja Andrey kuulivat tahattomasti seuraavat lauseet:
– Der Krieg muss im Raum verlegt werden. Der Ansicht kann ich nicht genug Preis geben, [Sota on siirrettävä avaruuteen. En voi ylistää tätä näkemystä tarpeeksi (saksaksi)] - sanoi yksi.
"O ja", sanoi toinen ääni, "da der Zweck ist nur den Feind zu schwachen, so kann man gewiss nicht den Verlust der Privatpersonen in Achtung nehmen." [Kyllä, koska tavoitteena on heikentää vihollista, ei yksityishenkilöiden menetyksiä voida ottaa huomioon]
"O ja, [Voi kyllä ​​(saksa)]", vahvisti ensimmäinen ääni.
"Kyllä, im Raum verlegen, [siirto avaruuteen (saksaksi)]", prinssi Andrei toisti ja tuhahti vihaisesti nenänsä läpi heidän ohittaessaan. – Im Raum sitten [Avaruudessa (saksa)] Minulla on edelleen isä, poika ja sisar Bald Mountainsissa. Hän ei välitä. Tämän sanoin sinulle - nämä saksalaiset herrat eivät voita taistelua huomenna, vaan he vain pilaavat sen, kuinka paljon heidän voimansa on, koska hänen saksalaisessa päässä on vain järkeilyjä, jotka eivät ole helvetin arvoisia, ja hänen sydämessään on mitään, mikä on vain ja mitä huomiseen tarvitaan, on se, mikä on Timokhinissa. He antoivat hänelle koko Euroopan ja tulivat opettamaan meitä – loistavia opettajia! – hänen äänensä huudahti taas.
– Luuletko siis, että huominen taistelu voitetaan? - sanoi Pierre.
"Kyllä, kyllä", sanoi prinssi Andrei hajamielisesti. "Yhden asian tekisin, jos minulla olisi valtaa", hän aloitti uudelleen, "en ottaisi vankeja." Mitä vangit ovat? Tämä on ritarillisuutta. Ranskalaiset ovat tuhonneet taloni ja tulevat tuhoamaan Moskovan, ja he ovat loukannut ja loukannut minua joka sekunti. He ovat vihollisiani, he ovat kaikki rikollisia standardieni mukaan. Ja Timokhin ja koko armeija ajattelevat samoin. Meidän on teloitettava ne. Jos he ovat vihollisiani, he eivät voi olla ystäviä, puhuivatpa he kuinka Tilsitissä tahansa.

Kemia

Gallium nro 31

Gallium-alaryhmä. Tämän alaryhmän jokaisen jäsenen pitoisuus maankuoressa gallium (4-10-4%) - indium (2-10-6) - tallium (8-10-7) sarjassa laskee. Kaikki kolme "alkuainetta ovat erittäin hajallaan, eikä niille ole tyypillistä esiintyä tiettyjen mineraalien muodossa. Päinvastoin, niiden yhdisteiden pienet epäpuhtaudet sisältävät monien metallien malmeja. Ga, In ja Ti saadaan jätteistä tällaisten malmien käsittelyyn.
Vapaassa tilassa gallium, indium ja tallium ovat hopeanvalkoisia metalleja. Niiden tärkeimpiä vakioita verrataan alla:
Ga In Tl

Galliumin fysikaaliset ominaisuudet

Tiheys, g/cjH3 5,9 7,3 11,9
Sulamispiste, °C. . . 30 157 304
Kiehumispiste, °C... 2200 2020 1475
Sähkönjohtavuus (Hg = 1). . 2 11 6

Kovuuden mukaan gallium lähellä johtoa, In ja Ti - vielä pehmeämpi 6-13.
Kuivassa ilmassa gallium ja indium eivät muutu, ja tallium on peitetty harmaalla oksidikalvolla. Kuumennettaessa kaikki kolme alkuainetta yhdistyvät energisesti hapen ja rikin kanssa. Ne ovat vuorovaikutuksessa kloorin ja bromin kanssa tavallisissa lämpötiloissa, mutta jodin kanssa vain kuumennettaessa. Raudan ympärillä olevalla jännitealueella Ga, In ja Ti ovat happoliukoisia.14’ 15
Galliumin ja indiumin normaali valenssi on kolme. Tallium antaa johdannaisia, joissa se on kolmi- ja yksiarvoinen. 18
Galliumin ja sen analogien - valkoinen Ga 2 O 3, keltainen Ip203 ja ruskea T1203 - oksidit ovat veteen liukenemattomia - vastaavat hydroksidit E (OH) 3 (jotka voidaan saada suoloista) ovat hyytelömäisiä sedimenttejä, käytännössä liukenemattomia veteen, mutta happoihin liukenevaa. Valkoinen Ga- ja In-hydroksidit liukenevat myös vahvojen alkalien liuoksiin, jolloin muodostuu gallaatteja ja indaatteja, jotka ovat samanlaisia ​​kuin aluminaatit. Siksi ne ovat luonteeltaan amfoteerisia, ja 1n(OH)3:n happamat ominaisuudet ovat vähemmän ilmeisiä ja Ga(OH)3:n ominaisuudet vahvempia kuin Al(OH)3:n. Siten vahvojen alkalien lisäksi Ga(OH) 3 liukenee vahvoihin NH 4OH -liuoksiin. Päinvastoin, punaruskea Ti(OH) 3 ei liukene alkaleihin.
Ga"- ja In"-ionit ovat värittömiä, Ti"-ionin väri on kellertävä. Useimpien niistä valmistettujen happojen suolat liukenevat hyvin veteen, mutta ovat erittäin hydrolysoituneita; Heikkojen happojen liukoisista suoloista monet käyvät läpi lähes täydellisen hydrolyysin. Vaikka alemman valenssin Ga ja In johdannaiset eivät ole niille tyypillisiä, talliumille tyypillisimpiä ovat ne yhdisteet, joissa se on yksiarvoinen. Siksi T13+-suoloilla on huomattavan voimakkaita hapettavia ominaisuuksia.


Talliumoksidia (T120) muodostuu alkuaineiden vuorovaikutuksen seurauksena korkeissa lämpötiloissa. Se on musta hygroskooppinen jauhe. Talliumoksidi muodostaa veden kanssa keltaista typpioksiduulihydraattia (T10H), joka kuumennettaessa irtoaa helposti vedestä ja palaa T120:ksi.
Talliumoksidihydraatti liukenee hyvin veteen ja on vahva emäs. Sen muodostamat suolat ovat enimmäkseen värittömiä ja
kiteytyy ilman vettä. Kloridi, bromidi ja jodidi ovat lähes liukenemattomia, mutta jotkut muut suolat ovat veteen liukenevia. Mielivaltainen TiOH ja hydrolyysistä johtuvat heikot hapot saavat aikaan alkalisen reaktion liuoksessa. Voimakkaiden hapettimien (esimerkiksi klooriveden) vaikutuksesta yksiarvoinen tallium hapettuu kolmiarvoiseksi talliumiksi.57-66
Alkuaineiden ja niiden yhdisteiden kemiallisten ominaisuuksien osalta galliumalaryhmä on monella tapaa samanlainen kuin germanium-alaryhmä. Siten Ge:n ja Ga:n korkeampi valenssi on vakaampi, Pb:n ja T1:n osalta alempi hydroksidien kemiallinen luonne. on sarjassa Ge-Sn-Pb ja Ga-In-Ti muuttuvat samalla tavalla. Joskus ilmenee hienovaraisempia yhtäläisyyksiä, esimerkiksi sekä Pb:n että Ti:n halogenidisuolojen (Cl, Br, I) heikko liukoisuus. Molempien alaryhmien alkuaineiden välillä on kuitenkin myös merkittäviä eroja (osittain niiden eri valenssien vuoksi): Ga-hydroksidien ja sen analogien hapan luonne on paljon vähemmän korostunut kuin vastaavien germanium-alaryhmän alkuaineiden, toisin kuin PbF; 2, talliumfluoridi on erittäin liukoinen jne.

Gallium-lisäaineet

  1. Kaikki kolme tarkasteltavana olevan alaryhmän jäsentä löydettiin spektroskoopilla: 1 tallium vuonna 1861, indium vuonna 1863 ja gallium vuonna 1875. Viimeisen näistä alkuaineista ennusti ja kuvasi D. I. Mendelejev 4 vuotta ennen sen löytämistä (VI § 1). Luonnongallium koostuu isotoopeista, joiden massaluvut ovat 69 (60,2 %) ja 71 (39,8); indium-113 (4,3) ja 115 (95,7); tallium - 203 (29,5) ja 205 (70,5 %).
  2. Perustilassa galliumalaryhmän alkuaineiden atomit ovat ulkoisten elektronikuorten 4s2 34p (Ga), 5s25p (In), 6s26p (Tl) rakennetta ja ovat yksiarvoisia, i Kolmiarvoisten tilojen heräte vaatii kustannuksia 108 (Ga) 100 (In) tai 129, (Ti) kcal/g-atomi. Peräkkäiset ionisaatioenergiat ovat 6,00; 20,51; 30,70 Ga:lle; 5,785; 18,86; 28,03 In: 6,106; 20,42; 29,8 eV T1:lle. Talliumatomin elektroniaffiniteetiksi on arvioitu 12 kcal/g-atomi.
  3. Harvinainen galliittimineraali (CuGaS 2) tunnetaan galliumista. Tämän alkuaineen jälkiä löytyy jatkuvasti sinkkimalmeista. Merkittävän suuria määriä sitä: E (jopa 1,5 %) löytyi joidenkin hiilen tuhkasta. Galliumin teollisen tuotannon pääraaka-aine on kuitenkin bauksiitti, joka sisältää yleensä vähäisiä epäpuhtauksia (jopa 0,1 %). Se uutetaan elektrolyysillä alkalisista nesteistä, jotka ovat luonnonbauksiitin jalostuksen tekniseksi alumiinioksidiksi välituote. Maailmanlaajuinen galliumin tuotanto on tällä hetkellä vain muutama tonni, mutta sitä voidaan lisätä merkittävästi.
  4. Indiumia saadaan pääasiassa sivutuotteena rikkimalmien Zn, Pb ja Cu monimutkaisessa käsittelyssä. Sen vuotuinen maailmanlaajuinen tuotanto on useita kymmeniä tonneja.
  5. Tallium on keskittynyt pääasiassa rikkikiisuun (FeS2). Siksi rikkihapon tuotannon liete on hyvä raaka-aine tämän alkuaineen saamiseksi. Talliumin maailmanlaajuinen tuotanto on pienempi kuin indiumin, mutta se on myös kymmeniä tonneja.
  6. Ga:n, In:n ja T1:n eristämiseksi vapaassa tilassa käytetään joko niiden suolojen liuosten elektrolyysiä tai oksidien hehkuttamista vetyvirrassa. Metallien sulamis- ja haihtumislämpöt ovat seuraavat: 1,3 ja 61 (Ga), 0,8 ja 54 (In), 1,0 ja 39 kcal/g-atomi (T1). Niiden sublimaatiolämpöt (25 °C:ssa) ovat 65 (Ga), 57 (In) ja 43 kcal/g-atomi (T1). Pareittain kaikki kolme alkuainetta koostuvat lähes yksinomaan yksiatomisista molekyyleistä.
  7. Galliumin kidehila ei muodostu yksittäisistä atomeista (kuten on tavallista metalleille), vaan diatomisista molekyyleistä (rf = 2,48A). Siten se edustaa mielenkiintoista tapausta molekyyli- ja metallirakenteiden rinnakkaiselosta (III § 8). Ga2-molekyylejä säilyy myös nestemäisessä galliumissa, jonka tiheys (6,1 g/cm) on suurempi kuin kiinteän metallin tiheys (analogia veden ja vismutin kanssa). Paineen nousuun liittyy galliumin sulamislämpötilan lasku. Korkeissa paineissa tavanomaisen muunnelman (Gal) lisäksi on todettu kahden muun muodon olemassaolo. Kolmoispisteet (nestefaasilla) ovat Gall - Gallille 12 tuhatta atm:ssä ja 3 °C:ssa ja Gall - Gallille 30 tuhannessa atm:ssä ja 45 °C:ssa.
  8. Gallium on erittäin altis hypotermialle, ja se on pystytty pitämään nestemäisessä tilassa -40 °C asti. Alijäähdytetyn sulatteen toistuva nopea kiteytyminen voi toimia menetelmänä galliumin puhdistamiseen. Erittäin puhtaana (99,999 %) se saatiin elektrolyyttisellä puhdistuksella sekä pelkistämällä huolellisesti puhdistettu GaCl3 vedyllä. Sen korkea kiehumispiste ja melko tasainen laajeneminen kuumennettaessa tekevät galliumista arvokkaan materiaalin korkean lämpötilan lämpömittareiden täyttämiseen. Huolimatta ulkoisesta samankaltaisuudestaan ​​elohopean kanssa, molempien metallien keskinäinen liukoisuus on suhteellisen alhainen (vaihteluvälillä 10 - 95 °C se vaihtelee välillä 2,4 - 6,1 atomiprosenttia Ga:ssa Hg:ssä ja 1,3 - 3,8 atomiprosentissa Hg:ssa Ga:ssa). . Toisin kuin elohopea, nestemäinen gallium ei liukene alkalimetalleja ja kostuttaa monia ei-metallisia pintoja hyvin. Tämä koskee erityisesti lasia levittämällä galliumia, johon voidaan saada peilit, jotka heijastavat voimakkaasti valoa (on kuitenkin näyttöä siitä, että erittäin puhdas gallium, joka ei sisällä indiumepäpuhtauksia, ei kastele lasia). Galliumin kerrostamista muovipohjalle käytetään joskus radiopiirien nopeaan tuottamiseen. 88 % Ga:n ja 12 % Sn:n seosta, joka sulaa 15 °C:ssa, ja joitain muita galliumia sisältäviä seoksia (esimerkiksi 61,5 % Bi, 37,2 - Sn ja 1,3 - Ga) on ehdotettu hampaiden täytteisiin. Ne eivät muuta tilavuuttaan lämpötilan mukaan ja kestävät hyvin. Galliumia voidaan käyttää myös tyhjiötekniikan venttiilien tiivisteaineena. On kuitenkin pidettävä mielessä, että se on korkeissa lämpötiloissa aggressiivinen sekä lasia että monia metalleja kohtaan.
  9. Galliumin tuotannon laajentamismahdollisuuden yhteydessä tämän alkuaineen ja sen yhdisteiden assimilaatio-ongelma (eli hallitseminen käytännössä) tulee kiireellisiksi, mikä vaatii tutkimusta, jotta löydettäisiin alueita niiden järkevälle käytölle. Galliumista on katsausartikkeli ja monografioita.
  10. Indiumin puristuvuus on hieman korkeampi kuin alumiinin (10 tuhannella atm:llä tilavuus on 0,84 alkuperäisestä). Paineen kasvaessa sen sähkövastus laskee (0,5:een alkuperäisestä 70 tuhannen atm:n paineessa) ja sulamislämpötila nousee (400 °C:seen 65 tuhannessa atm:ssä). Indiummetallitikut naarmuuntuvat taivutettuina, kuten tinat. Se jättää paperiin tumman jäljen. Tärkeä indiumin käyttötarkoitus liittyy germanium-vaihtovirtatasasuuntaajien valmistukseen (X § 6 lisäys 15). Alhaisen sulavuutensa ansiosta se voi toimia voiteluaineena laakereissa.
  11. Pienen määrän indiumia lisääminen kupariseoksiin lisää huomattavasti niiden kestävyyttä merivettä vastaan, ja indiumin lisääminen hopeaan parantaa sen kiiltoa ja estää tummumista ilmassa. Indiumin lisääminen lisää lujuutta hampaiden täyttöseoksille. Muiden metallien elektrolyyttinen pinnoitus indiumilla suojaa niitä hyvin korroosiolta. Indiumin ja tinan seos (1:1 painosta) juottaa lasia hyvin lasiin tai metalliin, ja 24 % In:n ja 76 % Ga:n seos sulaa 16 °C:ssa. Seosta, jossa on 18,1 % In ja 41,0 - Bi, 22,1 - Pb, 10,6 - Sn ja 8,2 - Cd, sulaa 47 °C:ssa, käytetään lääketieteellisesti monimutkaisiin luunmurtumiin (kipsin sijaan). Indiumin kemiasta on monografia
  12. Talliumin kokoonpuristuvuus on suunnilleen sama kuin indiumilla, mutta sille tunnetaan kaksi allotrooppista muunnelmaa (kuusikulmainen ja kuutio), joiden välinen siirtymäpiste on 235 °C. Korkean paineen alla syntyy toinen. Kaikkien kolmen muodon kolmoispiste on 37 tuhatta atm ja 110 °C. Tämä paine vastaa noin 1,5-kertaista äkillistä laskua metallin sähkövastuksessa (joka 70 tuhannessa atm:ssä on noin 0,3 normaalista). 90 tuhannen atm:n paineessa talliumin kolmas muoto sulaa 650 °C:ssa.
  13. Talliumia käytetään pääasiassa tinaa ja lyijyä sisältävien metalliseosten valmistukseen, joilla on korkea haponkestävyys. Erityisesti seos, jonka koostumus on 70 % Pb, 20 % Sn ja 10 % T1, kestää hyvin rikki-, suola- ja typpihapon seosten vaikutusta. Talliumista on monografia.
  14. Gallium ja kompakti indium ovat stabiileja veden suhteen ja tallium tuhoutuu hitaasti pinnasta ilman läsnä ollessa. Gallium reagoi vain hitaasti typpihapon kanssa, mutta tallium reagoi erittäin voimakkaasti. Päinvastoin, rikkihappo ja erityisesti kloorivetyhappo liukenevat helposti Ga:n ja In:n, kun taas T1 on vuorovaikutuksessa niiden kanssa paljon hitaammin (johtuen niukkaliukoisten suolojen suojaavan kalvon muodostumisesta pinnalle). Vahvojen alkalien liuokset liuottavat helposti galliumia, vaikuttavat indiumiin vain hitaasti eivätkä reagoi talliumin kanssa. Gallium liukenee myös huomattavasti NH4OH:hon. Kaikkien kolmen alkuaineen haihtuvat yhdisteet värjäävät värittömän liekin tunnusväreillä: Ga - silmälle lähes näkymätön tummanvioletti (L = 4171 A), In - tummansininen (L = 4511 A), T1 - smaragdinvihreä (A, = 5351) A).
  15. Gallium ja indium eivät näytä olevan myrkyllisiä. Päinvastoin, tallium on erittäin myrkyllistä, ja sen toiminta on samanlainen kuin Pb ja As. Se vaikuttaa hermostoon, ruoansulatuskanavaan ja munuaisiin. Akuutin myrkytyksen oireet eivät ilmene heti, vaan 12-20 tunnin kuluttua. Hitaasti kehittyvissä kroonisissa myrkytyksissä (myös ihon kautta) havaitaan ensisijaisesti levottomuutta ja unihäiriöitä. Lääketieteessä talliumvalmisteita käytetään karvojen poistoon (jäkälää jne.). Talliumsuoloja on löydetty käyttöä valaisevissa koostumuksissa aineina, jotka lisäävät hehkun kestoa. Ne osoittautuivat myös hyväksi lääkkeeksi hiiriä ja rottia vastaan.
  16. Jännitesarjassa gallium sijaitsee Zn:n ja Fe:n välissä ja indium ja tallium Fe:n ja Sn:n välissä. Kaavan E+3 + Ze = E mukaiset Ga- ja In-siirtymät vastaavat normaalipotentiaalia: -0,56 ja -0,33 V (happamassa väliaineessa) tai -1,2 ja -1,0 V (emäksisessä väliaineessa). Hapot muuttavat talliumin yksiarvoiseen tilaan (normaalipotentiaali -0,34 V). Siirtymälle T1+3 + 2e = T1+ on ominaista normaalipotentiaali + 1,28 V happamassa ympäristössä tai +0,02 V emäksisessä ympäristössä.
  17. Galliumin ja sen analogien oksidien E2O3 muodostumislämmöt laskevat sarjoissa 260 (Ga), 221 (In) ja 93 kcal/mol (T1). Ilmassa kuumennettaessa gallium hapettuu käytännössä vain GaO:ksi. Siksi Ga2O3 saadaan tavallisesti dehydratoimalla Ga(OH)3. Indium muodostaa ilmassa kuumennettaessa In2O3:a ja tallium muodostaa T12O3:n ja T120:n seoksen, jossa on korkeampi oksidipitoisuus, mitä alhaisempi lämpötila. Tallium voi hapettua T1203:een asti otsonin vaikutuksesta.
  18. E2O3-oksidien liukoisuus happoihin kasvaa Ga - In - Tl -sarjaa pitkin. Samassa sarjassa alkuaineen sidoksen vahvuus hapen kanssa laskee: Ga2O3 sulaa 1795°C:ssa hajoamatta, 1n203 muuttuu 1n304:ksi vasta yli 850°C ja hienoksi murskattu T1203 alkaa irrottaa happea jo noin 90°:ssa. C. Kuitenkin paljon korkeampia lämpötiloja tarvitaan, jotta T1203 muunnetaan kokonaan T120:ksi. Ylihappipaineessa 1p203 sulaa 1910 °C:ssa ja T1203 - 716 °C:ssa.
  19. Kaavion E203 + ZH20 = 2E(OH)3 mukaisten oksidien hydrataatiolämpöt ovat +22 kcal (Ga), +1 (In) ja -45 (T1). Tämän mukaisesti hydroksidien vedenpoiston helppous kasvaa Ga:sta T1:een: jos Ga(OH)3 dehydratoituu kokonaan vain kalsinoinnin yhteydessä, muuttuu T1(OH)3 T1203:ksi jopa seisoessaan sen nesteen alla, josta se on peräisin. oli eristetty.
  20. Neutraloitaessa galliumsuolojen happamia liuoksia sen hydroksidi saostuu noin pH-alueella = 3-4. Juuri saostettu Ga(OH)3 liukenee hyvin vahvoihin ammoniakkiliuoksiin, mutta vanhetessaan liukoisuus heikkenee yhä enemmän. Sen isoelektrinen piste on pH = 6,8 ja PR = 2 10 ~ 37. 1n(OH)3:lle havaittiin, että PR = 1 10-31 ja T1(OH)3:lle - 1 10-45.
  21. Ga(OH)3:n toiselle ja kolmannelle dissosiaatiovakiolle happaman ja emäksisen tyypin mukaan määritettiin seuraavat arvot:

H3Ga03 /C2 = 5-10_I K3 = 2-10-12
Ga(OH)3K2"2. S-P / NW = 4 -10 12
Siten galliumhydroksidi edustaa elektrolyytin tapausta, joka on hyvin lähellä ihanteellista amfoteerisuutta.

  1. Galliumhydroksidien ja sen analogien happamien ominaisuuksien ero ilmenee selvästi, kun ne ovat vuorovaikutuksessa vahvojen emästen (NaOH, KOH) liuosten kanssa. Galliumhydroksidi liukenee helposti muodostaen M-tyypin gallaatteja, jotka ovat stabiileja sekä liuoksessa että kiinteässä tilassa. Kuumennettaessa ne menettävät helposti vettä (Na-suola 120 °C:ssa, K-suola 137 °C:ssa) ja muuttuvat vastaaviksi vedettömiksi MGa02-tyypin suoloiksi. Liuoksista saaduille kaksiarvoisille metalligallaateille (Ca, Sr) on tunnusomaista toinen tyyppi - M3 ■ 2H20, jotka ovat myös lähes liukenemattomia. Ne hydrolysoituvat täysin vedellä.
    Talliumhydroksidi peptoituu helposti voimakkailla emäksillä (jossa muodostuu negatiivista soolia), mutta se on niihin liukenematon eikä tuota tallaatteja. Kuivamenetelmällä (sulattamalla oksideja vastaavien karbonaattien kanssa) saatiin ME02-tyypin johdannaisia ​​kaikille galliumalaryhmän kolmelle alkuaineelle. Talliumin tapauksessa ne osoittautuivat kuitenkin oksidien seoksiksi.

    1. Ga3+-, In3*- ja T13*-ionien tehokkaat säteet ovat vastaavasti 0,62, 0,92 ja 1,05 A Vesipitoisessa ympäristössä niitä ympäröi ilmeisesti kuusi vesimolekyyliä. Tällaiset hydratoidut ionit dissosioituvat jonkin verran kaavion E(OH2)a G * E (OH2)5OH + H mukaisesti, ja niiden dissosiaatiovakiot ovat arviolta 3 ■ 10-3° (Ga) ja 2 10-4 (In) .
    2. Halogenidisuolat Ga3+, In3* ja T13*’ ovat yleensä samanlaisia ​​kuin vastaavat A13*-suolat. Fluoridien lisäksi ne ovat suhteellisen sulavia ja hyvin liukoisia veteen, mutta myös useisiin orgaanisiin liuottimiin. Vain keltaiset Gal3 on maalattu.

    Elementistä, jonka atominumero on 31, useimmat lukijat muistavat vain, että se on yksi kolmesta D.I.:n ennustetusta ja yksityiskohtaisesti kuvaamasta elementistä. Mendelejev, ja että gallium on erittäin sulava metalli: kämmenen lämpö riittää muuttamaan sen nesteeksi.

    Gallium ei kuitenkaan ole metalleista sulavin (vaikka elohopeaa ei laskettaisikaan). Sen sulamispiste on 29,75 °C ja cesium sulaa 28,5 °C:ssa; vain cesiumia, kuten mitä tahansa alkalimetallia, ei voi ottaa käsiisi, joten galliumia on luonnollisesti helpompi sulattaa kämmenessä kuin cesiumia.

    Aloitimme tietoisesti tarinamme elementistä nro 31 mainitsemalla jotain, jonka melkein kaikki tietävät. Koska tämä "tunnettu" vaatii selitystä. Kaikki tietävät, että galliumin ennusti Mendelejev ja löysi Lecoq de Boisbaudran, mutta kaikki eivät tiedä kuinka löytö tapahtui. Melkein kaikki tietävät, että gallium on sulavaa, mutta melkein kukaan ei osaa vastata kysymykseen, miksi se on sulavaa.

    Miten gallium löydettiin?

    Ranskalainen kemisti Paul Emile Lecoq de Boisbaudran jäi historiaan kolmen uuden alkuaineen löytäjänä: galliumin (1875), samariumin (1879) ja dysprosiumin (1886). Ensimmäinen näistä löydöistä toi hänelle mainetta.

    Tuolloin hänet tunnettiin vähän Ranskan ulkopuolella. Hän oli 38-vuotias ja harjoitti pääasiassa spektroskooppista tutkimusta. Lecoq de Boisbaudran oli hyvä spektroskopi, ja tämä johti lopulta menestykseen: hän löysi kaikki kolme elementtiään spektrianalyysillä.

    Vuonna 1875 Lecoq de Boisbaudran tutki Pierrefittestä (Pyreneet) tuodun sinkkiseoksen spektriä. Tästä spektristä löydettiin uusi violetti viiva (aallonpituus 4170 Å). Uusi linja osoitti tuntemattoman alkuaineen esiintymisen mineraalissa, ja aivan luonnollisesti Lecoq de Boisbaudran teki kaikkensa tämän alkuaineen eristämiseksi. Tämä osoittautui vaikeaksi toteuttaa: malmin uuden alkuaineen pitoisuus oli alle 0,1 % ja se oli monella tapaa samanlainen kuin sinkki*. Pitkien kokeiden jälkeen tiedemies onnistui saamaan uuden elementin, mutta hyvin pienessä määrässä. Niin pieni (alle 0,1 g), että Lecoq de Boisbaudrap ei pystynyt täysin tutkimaan sen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia.

    * Alla kuvataan, kuinka galliumia saadaan sinkkisekoituksesta.

    Galliumin löytö - näin uusi alkuaine nimettiin Ranskan kunniaksi (Gallia on sen latinalainen nimi) - esiintyi Pariisin tiedeakatemian raporteissa.

    Tämän viestin luki D.I. Mendeleev ja tunnisti galliumissa eka-alumiinin, jonka hän oli ennustanut viisi vuotta aiemmin. Mendelejev kirjoitti välittömästi Pariisiin. "Löytämis- ja eristysmenetelmä sekä muutamat kuvatut ominaisuudet saavat meidät uskomaan, että uusi metalli ei ole kukaan muu kuin eka-alumiinia", hänen kirjeessään sanottiin. Sitten hän toisti tälle elementille ennustetut ominaisuudet. Lisäksi venäläinen kemisti, joka ei koskaan pitänyt galliumin jyviä käsissään, näkemättä sitä henkilökohtaisesti, väitti, että alkuaineen löytäjä oli erehtynyt, että uuden metallin tiheys ei voi olla yhtä suuri kuin 4,7, kuten Lecoq de Boisbaudran kirjoitti, - sen on oltava suurempi, noin 5,9...6,0 g/cm 3!

    Niin oudolta kuin se saattaakin tuntua, ensimmäiset hänen myöntävistä, "vahvistavista" saivat tietää jaksollisen lain olemassaolosta vasta tästä kirjeestä. Hän eristi jälleen ja puhdisti huolellisesti galliumjyviä tarkistaakseen ensimmäisten kokeiden tulokset. Jotkut tieteen historioitsijat uskovat, että tämä tehtiin tarkoituksena hävetä itsevarma venäläinen "ennustaja". Mutta kokemus osoitti päinvastaista: löytäjä erehtyi. Myöhemmin hän kirjoitti: "Mielestäni ei ole tarpeen korostaa sitä poikkeuksellista merkitystä, joka uuden elementin tiheydellä on Mendelejevin teoreettisten näkemysten vahvistamisen kannalta."

    Muut Mendelejevin ennustamat elementin nro 31 ominaisuudet olivat lähes täsmälleen samat kuin kokeelliset tiedot. "Mendelejevin ennusteet toteutuivat pienin poikkeavin: eka-alumiinista tuli gallium." Näin Engels luonnehtii tätä tapahtumaa "Luonnon dialektiikassa".

    Sanomattakin on selvää, että Mendelejevin ennustamien elementtien ensimmäisen löytäminen vahvisti merkittävästi jaksollisen lain asemaa.

    Miksi gallium on sulavaa?

    Ennustaessaan galliumin ominaisuuksia Mendelejev uskoi, että tämän metallin tulisi olla sulavaa, koska sen analogit ryhmässä - alumiini ja indium - eivät myöskään ole tulenkestäviä.

    Mutta galliumin sulamispiste on epätavallisen alhainen, viisi kertaa alhaisempi kuin indiumin. Tämä selittyy galliumkiteiden epätavallisella rakenteella. Sen kidehilan muodostavat yksittäiset atomit (kuten "normaalit" metallit), vaan kaksiatomiset molekyylit. Ga 2 -molekyylit ovat erittäin stabiileja, vaikka gallium siirtyy nestemäiseen tilaan. Mutta nämä molekyylit ovat yhteydessä toisiinsa vain heikkojen van der Waalsin voimien avulla, ja niiden sidoksen tuhoamiseen tarvitaan hyvin vähän energiaa.

    Jotkut muut elementin nro 31 ominaisuudet liittyvät molekyylien diatomisuuteen. Nestemäisessä tilassa gallium on tiheämpää ja raskaampaa kuin kiinteässä tilassa. Nestemäisen galliumin sähkönjohtavuus on myös suurempi kuin kiinteän galliumin.

    Ulkoisesti se näyttää enemmän tinalta: hopeanvalkoinen pehmeä metalli, se ei hapetu tai tummu ilmassa.

    Ja useimmissa kemiallisissa ominaisuuksissa gallium on lähellä alumiinia. Alumiinin tavoin galliumatomilla on kolme elektronia ulkoradallaan. Kuten alumiini, gallium reagoi helposti halogeenien (paitsi jodin) kanssa jopa kylmässä. Molemmat metallit liukenevat helposti rikki- ja suolahappoon, molemmat reagoivat alkalien kanssa ja muodostavat amfoteerisia hydroksideja. Reaktion dissosiaatiovakiot

    Ga(OH) 3 → Ga 3+ + 3OH –

    H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3 - 3

    – saman tilauksen määrät.

    Galliumin ja alumiinin kemiallisissa ominaisuuksissa on kuitenkin eroja.

    Gallium hapettuu selvästi kuivan hapen vaikutuksesta vain yli 260 °C:n lämpötiloissa, ja alumiini hapettuu erittäin nopeasti, jos se on vailla suojaavaa oksidikalvoa.

    Vedyn kanssa gallium muodostaa hydridejä, jotka ovat samanlaisia ​​kuin boorihydridit. Alumiini voi vain liuottaa vetyä, mutta ei reagoida sen kanssa.

    Gallium on myös samanlainen kuin grafiitti, kvartsi ja vesi.

    Grafiitilla - koska se jättää harmaan jäljen paperiin.

    Kvartsille – sähköinen ja lämpöanisotropia.

    Galliumkiteiden sähkövastuksen suuruus riippuu siitä, mitä akselia pitkin virta kulkee. Maksimi-minimisuhde on 7, enemmän kuin mikään muu metalli. Sama koskee lämpölaajenemiskerrointa.

    Sen arvot kolmen kristallografisen akselin suunnassa (galliumkiteet ovat rombisia) ovat suhteessa 31:16:11.

    Ja gallium on samanlainen kuin vesi, koska se kovetessaan laajenee. Volyymikasvu on huomattava – 3,2 %.

    Näiden ristiriitaisten samankaltaisuuksien yhdistelmä yksin kertoo elementin nro 31 ainutlaatuisesta yksilöllisyydestä.

    Lisäksi sillä on ominaisuuksia, joita ei löydy mistään muusta elementistä. Kun se on sulanut, se voi pysyä alijäähtyneessä tilassa useita kuukausia sulamispisteensä alapuolella olevassa lämpötilassa. Tämä on ainoa metalli, joka pysyy nesteenä valtavalla lämpötila-alueella 30 - 2230 °C, ja sen höyryjen haihtuvuus on minimaalinen. Jopa syvässä tyhjiössä se haihtuu selvästi vain 1000°C:ssa. Galliumhöyry, toisin kuin kiinteät ja nestemäiset metallit, on yksiatominen. Ga 2 → 2Ga -siirtymä vaatii suuria määriä energiaa; Tämä selittää galliumin haihtumisen vaikeuden.

    Nestemäisen tilan laaja lämpötila-alue on elementin nro 31 yhden tärkeimmistä teknisistä sovelluksista perusta.

    Mihin gallium on hyvä?

    Galliumlämpömittarit voivat periaatteessa mitata lämpötiloja välillä 30 - 2230 °C. Galliumlämpömittareita on nyt saatavana jopa 1200 °C:n lämpötiloihin.

    Elementtiä nro 31 käytetään merkinantolaitteissa käytettävien matalassa lämpötilassa sulavien metalliseosten valmistukseen. Gallium-indium-seos sulaa jo 16°C:ssa. Tämä on sulavin kaikista tunnetuista seoksista.

    Ryhmän III elementtinä, joka parantaa puolijohteen "reikä"johtavuutta, galliumia (puhtausaste on vähintään 99,999 %) käytetään germaniumin ja piin lisäaineena.

    Galliumin metallien välisillä yhdisteillä, joissa on ryhmän V alkuaineita - antimonia ja arseenia - itsellään on puolijohdeominaisuuksia.

    Galliumin lisääminen lasimassaan mahdollistaa lasien saamisen, joilla on korkea valonsäteiden taitekerroin, ja Ga 2 O 3 -pohjaiset lasit läpäisevät infrapunasäteitä hyvin.

    Nestemäinen gallium heijastaa 88 % siihen tulevasta valosta, kiinteä gallium heijastaa hieman vähemmän. Siksi he tekevät galliumpeilejä, jotka on erittäin helppo valmistaa - galliumpinnoite voidaan levittää jopa siveltimellä.

    Joskus käytetään galliumin kykyä kostuttaa kiinteitä pintoja hyvin, ja se korvaa elohopean diffuusiotyhjöpumpuissa. Tällaiset pumput "pitävät" tyhjiön paremmin kuin elohopeapumput.

    Galliumia on yritetty käyttää ydinreaktoreissa, mutta näiden yritysten tuloksia tuskin voidaan pitää onnistuneina. Paitsi, että gallium sieppaa melko aktiivisesti neutroneja (vangitsee poikkileikkauksen 2,71 barnia), se myös reagoi korkeissa lämpötiloissa useimpien metallien kanssa.

    Galliumista ei tullut atomimateriaalia. Totta, sen keinotekoista radioaktiivista isotooppia 72 Ga (puoliintumisaika 14,2 tuntia) käytetään luusyövän diagnosoimiseen. Kasvain adsorboi gallium-72-kloridia ja nitraattia, ja havaitsemalla tälle isotoopille ominaisen säteilyn lääkärit määrittävät lähes tarkasti vieraiden muodostumien koon.

    Kuten näette, elementin nro 31 käytännön mahdollisuudet ovat melko laajat. Niitä ei ole vielä voitu käyttää kokonaan, koska galliumia on vaikea saada - melko harvinainen alkuaine (1,5 10 -3% maankuoren painosta) ja erittäin hajallaan. Alkuperäisiä galliummineraaleja tunnetaan vain vähän. Sen ensimmäinen ja tunnetuin mineraali, galliitti CuGaS 2, löydettiin vasta vuonna 1956. Myöhemmin löydettiin vielä kaksi jo hyvin harvinaista mineraalia.

    Tyypillisesti galliumia löytyy sinkistä, alumiinista, rautamalmeista sekä hiilestä - vähäisenä epäpuhtautena. Ja mikä on ominaista: mitä suurempi tämä epäpuhtaus on, sitä vaikeampaa on erottaa se, koska sen kanssa samankaltaisten metallien (alumiini, sinkki) malmeissa on enemmän galliumia. Suurin osa maanpäällisestä galliumista sisältyy alumiinimineraaleja.

    Galliumin louhinta on kallis "ilo". Siksi elementtiä nro 31 käytetään pienempiä määriä kuin mitään sen naapureita jaksollisessa taulukossa.

    On tietysti mahdollista, että tiede löytää lähitulevaisuudessa galliumista jotain, mikä tekee siitä ehdottoman välttämättömän ja korvaamattoman, kuten tapahtui toisen Mendelejevin ennustaman alkuaineen - germaniumin kanssa. Vain 30 vuotta sitten sitä käytettiin jopa vähemmän kuin galliumia, ja sitten "puolijohteiden aikakausi" alkoi...

    Kuvioiden löytäminen

    Galliumin ominaisuudet ennusti D.I. Mendelejev viisi vuotta ennen tämän elementin löytämistä. Loistava venäläinen kemisti perusti ennusteensa ominaisuuksien muutosmalleihin jaksollisen järjestelmän ryhmien välillä. Mutta Lecoq de Boisbaudranille galliumin löytö ei ollut onnellinen sattuma. Lahjakas spektroskopi, jo vuonna 1863, hän löysi kuvioita samankaltaisten ominaisuuksien omaavien elementtien spektrien muutoksissa. Vertailemalla indiumin ja alumiinin spektrejä hän tuli siihen tulokseen, että näillä elementeillä saattaa olla "veli", jonka viivat täyttäisivät spektrin lyhytaalto-osan aukon. Juuri tätä puuttuvaa viivaa hän etsi ja löysi Pierrefitistä peräisin olevan sinkkiseoksen spektristä.

    Vertailun vuoksi esitämme taulukon D.I.:n ennustamista pääominaisuuksista. Lecoq de Boisbaudranin löytämä Mendeleev eka-alumiinia ja galliumia.

    EkaalumiiniGallium
    Atomipaino noin 68Atomipaino 69,72
    Täytyy olla alhaalla sulavaaSulamispiste 29,75 °C
    Ominaispaino lähellä 6,0Ominaispaino 5,9 (kiintoaine) ja 6,095 (neste)
    Atomitilavuus 11,5Atomitilavuus 11.8
    Ei saa hapettua ilmassaHapeutuu hieman vain alkoholinpunaisessa lämmössä
    Korkeissa lämpötiloissa sen pitäisi hajottaa vettäKorkeissa lämpötiloissa se hajottaa vettä
    Yhdistelmäkaavat:
    EaCl 3 Ea 2 O 3, Ea 2 (SO 4) 3
    Yhdistelmäkaavat:
    GaCl 3, Ga 3 O 3, Ga 2 (SO 4) 3
    Pitäisi muodostaa alunaa Ea 2 (SO 4) 3 Me 2 SO 4 24H 2 O, mutta vaikeampaa kuin alumiiniMuodostaa alunaa koostumuksella (NH 4) Ga(SO 4) 2 12H 2 O
    Oksidin Ea 2 O 3 pitäisi pelkistää helposti ja tuottaa metallia haihtuvampaa kuin Al, ja siksi voimme odottaa, että eka-alumiini löydetään spektrianalyysilläGallium pelkistyy helposti oksidistaan ​​kalsinoimalla vetyvirrassa, joka löydettiin spektrianalyysillä

    Sanojen leikkiä?

    Jotkut tieteen historioitsijat näkevät elementin nro 31 nimessä paitsi isänmaallisuuden, myös sen löytäjän säädyttömyyden. On yleisesti hyväksyttyä, että sana "gallium" tulee latinalaisesta Galliasta (Ranska). Mutta jos haluat, voit nähdä samassa sanassa vihjeen sanasta "kuko"! Latinaksi "kuko" on gallus ja ranskaksi le coq. Lecoq de Boisbaudran?

    Iästä riippuen

    Mineraaleissa gallium on usein alumiinin mukana. Mielenkiintoista on, että näiden alkuaineiden suhde mineraalissa riippuu mineraalin muodostumisajasta. Maasälpäissä on yksi galliumatomi jokaista 120 tuhatta alumiiniatomia kohden. Paljon myöhemmin muodostuneissa nefeliineissä tämä suhde on jo 1:6000 ja vielä "nuoremmassa" kivettyneessä puussa vain 1:13.

    Ensimmäinen patentti

    Ensimmäinen patentti galliumin käytölle myönnettiin 60 vuotta sitten. He halusivat käyttää elementtiä nro 31 sähkökaarilampuissa.

    Vaimentaa rikkiä, puolustaa itseään rikillä

    Galliumin ja rikkihapon välillä tapahtuu mielenkiintoinen vuorovaikutus. Siihen liittyy alkuainerikin vapautuminen. Tässä tapauksessa rikki peittää metallin pinnan ja estää sen liukenemisen edelleen. Jos peset metallin kuumalla vedellä, reaktio jatkuu ja jatkuu, kunnes galliumin pinnalle kasvaa uusi rikin "nahka".

    Huono vaikutus

    Nestemäinen gallium reagoi useimpien metallien kanssa muodostaen metalliseoksia ja metallien välisiä yhdisteitä, joilla on melko alhaiset mekaaniset ominaisuudet. Tästä syystä kosketus galliumin kanssa aiheuttaa useiden rakennemateriaalien lujuuden menettämisen. Beryllium on kestävin galliumille: jopa 1000°C lämpötiloissa se kestää menestyksekkäästi elementin nro 31 aggressiivisuutta.

    Ja oksidi myös!

    Pienet galliumoksidin lisäykset vaikuttavat merkittävästi monien metallien oksidien ominaisuuksiin. Siten Ga 2O 3:n sekoitus sinkkioksidiin vähentää merkittävästi sen sintrauskykyä. Mutta sinkin liukoisuus sellaiseen oksidiin on paljon suurempi kuin puhtaassa sinkissä. Ja titaanidioksidin sähkönjohtavuus laskee jyrkästi, kun Ga 2 O 3 lisätään.

    Kuinka saada galliumia

    Maailmasta ei ole löydetty teollisia galliummalmiesiintymiä. Siksi gallium on uutettava sinkki- ja alumiinimalmeista, jotka ovat siinä erittäin huonoja. Koska malmien koostumus ja galliumpitoisuus niissä eivät ole samat, menetelmät alkuaineen nro 31 saamiseksi ovat melko erilaisia. Kerromme sinulle esimerkkinä, kuinka gallium uutetaan sinkkiseoksesta, mineraalista, josta tämä alkuaine löydettiin ensimmäisen kerran.

    Ensinnäkin sinkkiseos ZnS poltetaan ja syntyneet oksidit liuotetaan rikkihapolla. Monien muiden metallien ohella gallium liukenee. Tässä liuoksessa vallitsee sinkkisulfaatti - päätuote, joka on puhdistettava epäpuhtauksista, mukaan lukien gallium. Puhdistuksen ensimmäinen vaihe on ns. rautalietteen saostus. Tämä liete saostuu, kun hapan liuos neutraloidaan asteittain. Se sisältää noin 10 % alumiinia, 15 % rautaa ja (mikä on meille nyt tärkeintä) 0,05...0,1 % galliumia. Galliumin uuttamiseksi liete uutetaan hapolla tai natriumhydroksidilla - galliumhydroksidi on amfoteeristä. Alkalinen menetelmä on kätevämpi, koska tässä tapauksessa laitteet voidaan valmistaa halvemmista materiaaleista.

    Alkalin vaikutuksesta alumiini- ja galliumyhdisteet liukenevat. Kun tämä liuos neutraloidaan huolellisesti, galliumhydroksidi saostuu. Mutta osa alumiinista myös saostuu. Siksi sakka liuotetaan jälleen, tällä kertaa kloorivetyhapoon. Tuloksena on galliumkloridiliuos, joka on saastunut pääasiassa alumiinikloridilla. Nämä aineet voidaan erottaa uuttamalla. Eetteriä lisätään ja toisin kuin AlCl3, GaCl3 siirtyy lähes kokonaan orgaaniseen liuottimeen. Kerrokset erotetaan, eetteri tislataan pois ja syntynyt galliumkloridi käsitellään jälleen väkevällä kaustisella soodalla saostamaan ja erottamaan rautaepäpuhtaudet galliumista. Tästä alkalisesta liuoksesta saadaan galliummetallia. Saatu elektrolyysillä 5,5 V:n jännitteellä. Gallium kerrostetaan kuparikatodille.

    Galium ja hampaat

    Galliumin uskottiin pitkään olevan myrkyllistä. Tämä väärinkäsitys on kumottu vasta viime vuosikymmeninä. Matalan sulava gallium on kiinnostanut hammaslääkäreitä. Jo vuonna 1930 ehdotettiin ensimmäisen kerran galliumin korvaamista elohopealla hampaiden täytteissä. Lisätutkimukset sekä kotimaassa että ulkomailla vahvistivat tällaisen korvaavan mahdollisuuden. Elohopeattomia metallitäytteitä (elohopea korvattu galliumilla) käytetään jo hammaslääketieteessä.