Soit 29,76°C. Si vous le placez dans une paume chaude, il commence progressivement à passer de la forme solide à la forme liquide.
Une brève excursion dans l'histoire
Quel est le nom du métal qui fond dans votre main ? Comme indiqué ci-dessus, un tel matériau est connu sous le nom de gallium. Son existence théorique a été prédite en 1870 par un scientifique national, auteur du tableau des éléments chimiques, Dmitri Mendeleïev. La base de l'émergence d'une telle hypothèse était son étude des propriétés de nombreux métaux. A cette époque, pas un seul théoricien n’aurait pu imaginer que le métal qui fond dans les mains existe réellement.
La possibilité de synthétiser un matériau extrêmement fusible, dont Mendeleev avait prédit l'apparition, a été prouvée par le scientifique français Emile Lecoq de Boisbaudran. En 1875, il réussit à isoler le gallium du minerai de zinc. Lors d'expériences avec le matériau, le scientifique a obtenu un métal qui fond dans ses mains.
On sait qu'Emile Boisbaudran a éprouvé d'importantes difficultés à isoler un nouvel élément du minerai de zinc. Lors de ses premières expériences, il n’a réussi à extraire que 0,1 gramme de gallium. Cependant, même cela suffisait à confirmer les propriétés étonnantes du matériau.
Où trouve-t-on le gallium dans la nature ?
Le gallium est l’un des éléments qui n’est pas présent sous forme de gisement de minerai. Le matériau est très dispersé dans la croûte terrestre. Dans la nature, on le trouve dans des minéraux extrêmement rares comme la gallite et la zengeite. Au cours d'expériences en laboratoire, une petite quantité de gallium peut être isolée des minerais de zinc, d'aluminium, de germanium et de fer. On le trouve parfois dans les gisements de bauxite, de charbon et d’autres gisements minéraux.
Comment obtenir du gallium
Actuellement, les scientifiques synthétisent le plus souvent le métal qui fond dans les mains à partir de solutions d'aluminium extraites lors du traitement de l'alumine. En éliminant la majeure partie de l'aluminium et en effectuant la procédure de concentration répétée des métaux, on obtient une solution alcaline contenant une petite proportion de gallium. Ce matériau est isolé de la solution par électrolyse.
Domaines d'application
Le gallium n'a pas encore trouvé d'application dans l'industrie. Cela est dû à l’utilisation généralisée de l’aluminium, qui possède des propriétés similaires sous forme solide. Malgré cela, le gallium semble être un matériau prometteur car il possède d’excellentes propriétés semi-conductrices. Ce métal peut potentiellement être utilisé pour la production d’éléments de transistors, de redresseurs haute température et de panneaux solaires. Le gallium semble être une excellente solution pour fabriquer des revêtements de miroirs optiques qui auront la réflectivité la plus élevée.
Le principal obstacle à l’utilisation du gallium à l’échelle industrielle reste le coût élevé de sa synthèse à partir de minerais et minéraux. Le prix de la tonne de ce métal sur le marché mondial dépasse 1,2 million de dollars.
À ce jour, le gallium n’a trouvé une utilisation efficace que dans le domaine médical. Le métal sous forme liquide est utilisé pour ralentir la perte osseuse chez les personnes atteintes de cancer. Il est utilisé pour arrêter rapidement le saignement en présence de blessures extrêmement profondes sur le corps des victimes. Dans ce dernier cas, le blocage des vaisseaux sanguins par le gallium n'entraîne pas la formation de caillots sanguins.
Comme indiqué ci-dessus, le gallium est un métal qui fond dans les mains. Étant donné que la température nécessaire pour que le matériau se transforme à l'état liquide est légèrement supérieure à 29 ° C, il suffit de le tenir dans vos paumes. Après un certain temps, le matériau initialement solide commencera à fondre littéralement sous nos yeux.
Une expérience assez fascinante peut être réalisée avec la solidification du gallium. Le métal présenté a tendance à se dilater lors de la solidification. Pour réaliser une expérience intéressante, il suffit de placer du gallium liquide dans un flacon en verre. Ensuite, vous devez commencer à refroidir le récipient. Après un certain temps, vous remarquerez comment des cristaux métalliques commencent à se former dans la bulle. Ils auront une couleur bleutée, par opposition à la teinte argentée caractéristique du matériau à l’état liquide. Si le refroidissement se poursuit, le gallium cristallisant finira par briser le flacon en verre.
En conclusion
Nous avons donc découvert quel type de métal fond dans la main. Aujourd'hui, le gallium peut être trouvé en vente pour mener vos propres expériences. Cependant, le matériel doit être manipulé avec une extrême prudence. Le gallium solide est une substance non toxique. Cependant, un contact prolongé avec le matériau sous forme liquide peut entraîner les conséquences les plus imprévues sur la santé, notamment un arrêt respiratoire, une paralysie des membres et l'entrée dans le coma.
À propos de l'élément de numéro atomique 31, la plupart des lecteurs se souviennent seulement qu'il s'agit de l'un des trois éléments prédits et décrits de la manière la plus détaillée par D.I. Mendeleïev, et que le gallium est un métal très fusible : la chaleur de la paume suffit à le transformer en liquide.
Cependant, le gallium n’est pas le métal le plus fusible (même si l’on ne compte pas le mercure). Son point de fusion est de 29,75°C et le césium fond à 28,5°C ; seul le césium, comme tout métal alcalin, ne peut pas être pris entre vos mains, il est donc naturellement plus facile de faire fondre le gallium dans la paume de votre main que le césium.
Nous avons délibérément commencé notre histoire sur l’élément 31 en mentionnant quelque chose que presque tout le monde connaît. Car ce « connu » demande explication. Tout le monde sait que le gallium a été prédit par Mendeleïev et découvert par Lecoq de Boisbaudran, mais tout le monde ne sait pas comment cette découverte a eu lieu. Presque tout le monde sait que le gallium est fusible, mais presque personne ne peut répondre à la question de savoir pourquoi il est fusible.
Comment le gallium a-t-il été découvert ?
Le chimiste français Paul Emile Lecoq de Boisbaudran est entré dans l'histoire comme le découvreur de trois nouveaux éléments : le gallium (1875), le samarium (1879) et le dysprosium (1886). La première de ces découvertes lui valut la renommée.
A cette époque, il était peu connu hors de France. Il avait 38 ans et était principalement impliqué dans la recherche spectroscopique. Lecoq de Boisbaudran était un bon spectroscopiste, et cela a finalement conduit au succès : il a découvert ses trois éléments par analyse spectrale.
En 1875, Lecoq de Boisbaudran examine le spectre de la blende de zinc rapportée de Pierrefitte (Pyrénées). Une nouvelle raie violette (longueur d'onde 4170 Å) a été découverte dans ce spectre. La nouvelle ligne indique la présence d'un élément inconnu dans le minéral et, tout naturellement, Lecoq de Boisbaudran s'efforce d'isoler cet élément. Cela s'est avéré difficile à réaliser : la teneur du nouvel élément dans le minerai était inférieure à 0,1 %, et à bien des égards, elle était similaire au zinc*. Après de longues expériences, le scientifique a réussi à obtenir un nouvel élément, mais en très petite quantité. Si petite (moins de 0,1 g) que Lecoq de Boisbaudrap n'a pas pu étudier pleinement ses propriétés physiques et chimiques.
* La manière dont le gallium est obtenu à partir de la mélange de zinc est décrite ci-dessous.
La découverte du gallium - c'est ainsi que le nouvel élément a été nommé en l'honneur de la France (Gallia est son nom latin) - est apparue dans les rapports de l'Académie des sciences de Paris.
Ce message a été lu par D.I. Mendeleïev a ainsi reconnu le gallium eka-aluminium, qu'il avait prédit cinq ans plus tôt. Mendeleïev écrivit immédiatement à Paris. "La méthode de découverte et d'isolement, ainsi que les quelques propriétés décrites, nous laissent penser que le nouveau métal n'est autre que l'eka-aluminium", indique sa lettre. Il a ensuite répété les propriétés prédites pour cet élément. D'ailleurs, sans jamais tenir des grains de gallium dans ses mains, sans le voir en personne, le chimiste russe affirmait que le découvreur de l'élément s'était trompé, que la densité du nouveau métal ne pouvait être égale à 4,7, comme l'écrivait Lecoq de Boisbaudran : - elle doit être supérieure, environ 5,9...6,0 g/cm 3 !
Aussi étrange que cela puisse paraître, le premier de ses affirmatifs et « renforçants » n'a appris l'existence de la loi périodique que grâce à cette lettre. Il isole à nouveau et purifie soigneusement des grains de gallium pour vérifier les résultats des premières expériences. Certains historiens des sciences estiment que cela a été fait dans le but de déshonorer le « prédicteur » russe sûr de lui. Mais l'expérience a montré le contraire : le découvreur s'est trompé. Il écrivit plus tard : « Il n’est pas nécessaire, je pense, de souligner l’importance exceptionnelle que la densité d’un élément nouveau a par rapport à la confirmation des vues théoriques de Mendeleev. »
D'autres propriétés de l'élément n° 31 prédites par Mendeleïev coïncidaient presque exactement avec les données expérimentales. "Les prédictions de Mendeleïev se sont réalisées avec des écarts mineurs : l'eka-aluminium s'est transformé en gallium." C’est ainsi qu’Engels caractérise cet événement dans « Dialectique de la nature ».
Il va sans dire que la découverte du premier des éléments prédits par Mendeleïev a considérablement renforcé la position de la loi périodique.
Pourquoi le gallium est-il fusible ?
Prédisant les propriétés du gallium, Mendeleev pensait que ce métal devrait être fusible, car ses analogues du groupe - l'aluminium et l'indium - ne sont pas non plus réfractaires.
Mais le point de fusion du gallium est inhabituellement bas, cinq fois inférieur à celui de l'indium. Cela s'explique par la structure inhabituelle des cristaux de gallium. Son réseau cristallin n’est pas formé d’atomes individuels (comme dans les métaux « normaux »), mais de molécules diatomiques. Les molécules de Ga 2 sont très stables ; elles sont conservées même lorsque le gallium est transféré à l'état liquide. Mais ces molécules ne sont reliées entre elles que par de faibles forces de Van der Waals, et très peu d’énergie est nécessaire pour détruire leur liaison.
Certaines autres propriétés de l'élément n°31 sont associées à la diatomicité des molécules. À l’état liquide, le gallium est plus dense et plus lourd qu’à l’état solide. La conductivité électrique du gallium liquide est également supérieure à celle du gallium solide.
A quoi ressemble le gallium ?
Extérieurement, il ressemble davantage à de l’étain : un métal mou de couleur blanc argenté qui ne s’oxyde pas et ne ternit pas à l’air.
Et dans la plupart des propriétés chimiques, le gallium est proche de l'aluminium. Comme l’aluminium, l’atome de gallium possède trois électrons sur son orbite externe. Comme l'aluminium, le gallium réagit facilement, même à froid, avec les halogènes (sauf l'iode). Les deux métaux se dissolvent facilement dans les acides sulfurique et chlorhydrique, réagissent tous deux avec les alcalis et donnent des hydroxydes amphotères. Constantes de dissociation de réaction
Ga(OH) 3 → Ga 3+ + 3OH –
H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3– 3
– quantités de la même commande.
Il existe cependant des différences dans les propriétés chimiques du gallium et de l’aluminium.
Le gallium n'est sensiblement oxydé par l'oxygène sec qu'à des températures supérieures à 260°C, et l'aluminium, s'il est privé de son film d'oxyde protecteur, est oxydé très rapidement par l'oxygène.
Avec l'hydrogène, le gallium forme des hydrures similaires aux hydrures de bore. L'aluminium ne peut que dissoudre l'hydrogène, mais pas réagir avec lui.
Le gallium est également similaire au graphite, au quartz et à l'eau.
Sur graphite - car il laisse une trace grise sur le papier.
Pour le quartz – anisotropie électrique et thermique.
L’ampleur de la résistance électrique des cristaux de gallium dépend de l’axe le long duquel circule le courant. Le rapport maximum/minimum est de 7, plus que tout autre métal. Il en va de même pour le coefficient de dilatation thermique.
Ses valeurs dans la direction de trois axes cristallographiques (les cristaux de gallium sont rhombiques) sont dans le rapport 31:16:11.
Et le gallium est semblable à l’eau dans le sens où lorsqu’il durcit, il se dilate. L'augmentation du volume est notable – 3,2%.
La combinaison de ces similitudes contradictoires parle à elle seule de l'individualité unique de l'élément n° 31.
De plus, il possède des propriétés qui ne sont inhérentes à aucun élément. Une fois fondu, il peut rester en surfusion pendant plusieurs mois à une température inférieure à son point de fusion. C'est le seul métal qui reste liquide dans une vaste plage de températures allant de 30 à 2 230 °C, et la volatilité de ses vapeurs est minime. Même sous vide profond, il ne s'évapore sensiblement qu'à 1000°C. La vapeur de gallium, contrairement aux métaux solides et liquides, est monoatomique. La transition Ga 2 → 2Ga nécessite de grandes quantités d'énergie ; Ceci explique la difficulté de l'évaporation du gallium.
La large plage de température de l'état liquide est à la base de l'une des principales applications techniques de l'élément n°31.
A quoi sert le gallium ?
Les thermomètres au gallium peuvent en principe mesurer des températures de 30 à 2230°C. Des thermomètres au gallium sont désormais disponibles pour des températures allant jusqu'à 1200°C.
L'élément n° 31 est utilisé pour la production d'alliages à bas point de fusion utilisés dans les dispositifs de signalisation. L'alliage gallium-indium fond déjà à 16°C. C'est le plus fusible de tous les alliages connus.
En tant qu'élément du groupe III qui améliore la conductivité des « trous » dans un semi-conducteur, le gallium (d'une pureté d'au moins 99,999 %) est utilisé comme additif au germanium et au silicium.
Les composés intermétalliques du gallium avec des éléments du groupe V - antimoine et arsenic - ont eux-mêmes des propriétés semi-conductrices.
L'ajout de gallium à la masse de verre permet d'obtenir des verres à indice de réfraction des rayons lumineux élevé, et les verres à base de Ga 2 O 3 transmettent bien les rayons infrarouges.
Le gallium liquide réfléchit 88 % de la lumière incidente, le gallium solide en réfléchit un peu moins. Ils fabriquent donc des miroirs au gallium très faciles à fabriquer : le revêtement en gallium peut même être appliqué avec un pinceau.
Parfois, la capacité du gallium à bien mouiller les surfaces solides est utilisée, remplaçant le mercure dans les pompes à vide à diffusion. De telles pompes « maintiennent » mieux le vide que les pompes à mercure.
Des tentatives ont été faites pour utiliser le gallium dans des réacteurs nucléaires, mais les résultats de ces tentatives peuvent difficilement être considérés comme un succès. Non seulement le gallium capture assez activement les neutrons (section efficace de capture de 2,71 granges), mais il réagit également à des températures élevées avec la plupart des métaux.
Le gallium n'est pas devenu un matériau atomique. Certes, son isotope radioactif artificiel 72 Ga (avec une demi-vie de 14,2 heures) est utilisé pour diagnostiquer le cancer des os. Le chlorure et le nitrate de gallium-72 sont adsorbés par la tumeur et, en détectant le rayonnement caractéristique de cet isotope, les médecins déterminent presque avec précision la taille des formations étrangères.
Comme vous pouvez le constater, les possibilités pratiques de l'élément n°31 sont assez larges. Il n'a pas encore été possible de les utiliser complètement en raison de la difficulté d'obtenir du gallium - un élément assez rare (1,5 à 10 -3 % du poids de la croûte terrestre) et très dispersé. Peu de minéraux de gallium natifs sont connus. Son premier et le plus célèbre minéral, la gallite CuGaS 2, n'a été découvert qu'en 1956. Plus tard, deux autres minéraux, déjà très rares, ont été découverts.
En règle générale, le gallium se trouve dans le zinc, l'aluminium, les minerais de fer, ainsi que dans le charbon, en tant qu'impureté mineure. Et ce qui est caractéristique : plus cette impureté est grosse, plus il est difficile de l'extraire, car il y a plus de gallium dans les minerais de métaux (aluminium, zinc) qui lui ressemblent en propriétés. La majeure partie du gallium terrestre est contenue dans les minéraux d’aluminium.
Extraire le gallium est un « plaisir » coûteux. Par conséquent, l’élément n° 31 est utilisé en plus petites quantités que n’importe lequel de ses voisins du tableau périodique.
Il est bien sûr possible que la science découvre dans un avenir proche quelque chose dans le gallium qui le rendra absolument nécessaire et irremplaçable, comme cela s'est produit avec un autre élément prédit par Mendeleïev - le germanium. Il y a à peine 30 ans, on l’utilisait encore moins que le gallium, et c’est alors que commença « l’ère des semi-conducteurs »…
Un jeu de mots ?
Certains historiens des sciences voient dans le nom de l'élément n°31 non seulement le patriotisme, mais aussi l'impudeur de son découvreur. Il est généralement admis que le mot « gallium » vient du latin Gallia (France). Mais si vous le souhaitez, vous pouvez voir dans le même mot une allusion au mot « coq » ! Le latin pour « coq » est gallus et le français est le coq. Lecoq de Boisbaudran ?
Selon l'âge
Dans les minéraux, le gallium accompagne souvent l'aluminium. Il est intéressant de noter que le rapport de ces éléments dans un minéral dépend du moment de la formation du minéral. Dans les feldspaths, il y a un atome de gallium pour 120 000 atomes d’aluminium. Dans les néphélines, qui se sont formées beaucoup plus tard, ce rapport est déjà de 1:6000, et dans le bois pétrifié encore « plus jeune », il n'est que de 1:13.
Premier brevet
Le premier brevet pour l’utilisation du gallium a été déposé il y a 60 ans. Ils voulaient utiliser l'élément n°31 dans les lampes à arc électrique.
Supprime le soufre, se défend avec du soufre
Une interaction intéressante se produit entre le gallium et l’acide sulfurique. Elle s'accompagne de la libération de soufre élémentaire. Dans ce cas, le soufre enveloppe la surface du métal et empêche sa dissolution ultérieure. Si vous lavez le métal à l’eau chaude, la réaction reprendra et se poursuivra jusqu’à ce qu’une nouvelle « peau » de soufre se développe sur le gallium.
Influence néfaste
Le gallium liquide réagit avec la plupart des métaux, formant des alliages et des composés intermétalliques aux propriétés mécaniques plutôt faibles. C’est pourquoi le contact avec le gallium fait perdre de la résistance à de nombreux matériaux structurels. Le béryllium est le plus résistant au gallium : à des températures allant jusqu'à 1000°C, il résiste avec succès à l'agressivité de l'élément n°31.
Et l'oxyde aussi !
Des ajouts mineurs d'oxyde de gallium affectent considérablement les propriétés des oxydes de nombreux métaux. Ainsi, le mélange de Ga 2 O 3 avec de l'oxyde de zinc réduit considérablement sa capacité de frittage. Mais la solubilité du zinc dans un tel oxyde est bien supérieure à celle du zinc pur. Et la conductivité électrique du dioxyde de titane chute fortement lorsque du Ga 2 O 3 est ajouté.
Comment obtenir du gallium
Aucun gisement industriel de minerais de gallium n'a été découvert dans le monde. Le gallium doit donc être extrait des minerais de zinc et d’aluminium qui en sont très pauvres. La composition des minerais et leur teneur en gallium n'étant pas les mêmes, les méthodes d'obtention de l'élément n°31 sont assez variées. Laissez-nous vous raconter, à titre d'exemple, comment le gallium est extrait de la blende de zinc, le minéral dans lequel cet élément a été découvert pour la première fois.
Tout d’abord, la mélange de zinc ZnS est cuit et les oxydes résultants sont lessivés avec de l’acide sulfurique. Avec de nombreux autres métaux, le gallium entre en solution. Le sulfate de zinc prédomine dans cette solution - le principal produit qui doit être purifié des impuretés, dont le gallium. La première étape de l'épuration est la précipitation de ce qu'on appelle les boues de fer. Avec la neutralisation progressive de la solution acide, ces boues précipitent. Il contient environ 10 % d'aluminium, 15 % de fer et (ce qui est le plus important pour nous actuellement) 0,05...0,1 % de gallium. Pour extraire le gallium, les boues sont lessivées avec de l'acide ou de l'hydroxyde de sodium - l'hydroxyde de gallium est amphotère. La méthode alcaline est plus pratique car dans ce cas, l'équipement peut être fabriqué à partir de matériaux moins coûteux.
Sous l'influence des alcalis, les composés d'aluminium et de gallium entrent en solution. Lorsque cette solution est soigneusement neutralisée, l'hydroxyde de gallium précipite. Mais une partie de l’aluminium précipite également. Le précipité est donc à nouveau dissous, cette fois dans l'acide chlorhydrique. Le résultat est une solution de chlorure de gallium, contaminée principalement par du chlorure d'aluminium. Ces substances peuvent être séparées par extraction. De l'éther est ajouté et, contrairement à AlCl 3, GaCl 3 passe presque entièrement dans le solvant organique. Les couches sont séparées, l'éther est distillé et le chlorure de gallium résultant est à nouveau traité avec de la soude caustique concentrée pour précipiter et séparer l'impureté de fer du gallium. Le gallium métallique est obtenu à partir de cette solution alcaline. Obtenu par électrolyse sous une tension de 5,5 V. Le gallium est déposé sur une cathode de cuivre.
Galium et dents
On a longtemps pensé que le gallium était toxique. Ce n’est qu’au cours des dernières décennies que cette idée fausse a été réfutée. Le gallium à bas point de fusion intéresse les dentistes. En 1930, il a été proposé pour la première fois de remplacer le gallium par du mercure dans les compositions pour obturations dentaires. Des recherches plus approfondies, tant ici qu'à l'étranger, ont confirmé les perspectives d'un tel remplacement. Les obturations métalliques sans mercure (mercure remplacé par du gallium) sont déjà utilisées en dentisterie.
Définition
Gallium (lat. Gallium), Ga, élément chimique du groupe III du système périodique de D. I. Mendeleev Dmitry Ivanovich, numéro de série 31, masse atomique 69,72 ; métal mou blanc argenté.
Propriétés physiques
Le gallium cristallin a plusieurs modifications polymorphes, mais une seule (I) est thermodynamiquement stable, ayant un réseau orthorhombique (pseudo-tétragonal) avec des paramètres a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. D'autres modifications du gallium (β, γ, δ, ε) cristallisent à partir d'un métal dispersé en surfusion et sont instables. À pression élevée, deux autres structures polymorphes de gallium II et III ont été observées, ayant respectivement des réseaux cubiques et tétragonaux.
La densité du gallium à l'état solide à une température de T=20°C est de 5,904 g/cm3, le gallium liquide à T=29,8°C a une densité de 6,095 g/cm3, soit, une fois solidifié, le volume de gallium augmente. Le point de fusion du gallium est légèrement supérieur à la température ambiante et est égal à Tmelt = 29,8 °C ; le gallium bout à Tbp = 2 230 °C. 
L'une des caractéristiques du gallium est la large plage de températures d'existence de l'état liquide (de 30 à 2230°C), tandis qu'il présente une faible pression de vapeur à des températures allant jusqu'à 1100÷1200°C. La capacité thermique spécifique du gallium solide dans la plage de température T÷24°C est de 376,7 J/kg K (0,09 cal/g deg.), à l'état liquide à T=29÷100°C - 410 J/kg K ( 0,098 cal/g deg).
Être dans la nature
Le gallium est un oligo-élément typique, parfois il est également classé comme rare.
Clarke (estimation numérique de la teneur moyenne dans la croûte terrestre) de gallium dans la croûte terrestre est assez importante et s'élève à 1,5·10-3% (en masse). Ainsi, sa teneur est supérieure à celle du molybdène, du bismuth, du tungstène, du mercure et de certains autres éléments qui ne sont généralement pas classés comme rares. 
La principale source de gallium est la bauxite (oxyde d'aluminium hydraté). Il est intéressant de noter que les minerais de bauxite, quels que soient leur emplacement et leurs caractéristiques d'origine, se caractérisent par une répartition constamment uniforme du gallium - 0,002-0,006 %. Les néphélines des minerais d'apatite-néphéline des monts Khibiny contiennent du gallium en quantités importantes (0,01-0,04.
Les principales réserves mondiales de gallium sont associées à des gisements de bauxite, dont les réserves sont si importantes qu'elles ne seront pas épuisées avant plusieurs décennies. Cependant, la majeure partie du gallium contenu dans la bauxite reste indisponible en raison du manque de capacité de production, dont le volume est dicté par des raisons économiques. Les réserves réelles de gallium sont difficiles à estimer. Selon des experts américains Les ressources mondiales en gallium des services géologiques associées aux gisements de bauxite s'élèvent à 1 million de tonnes. La Chine, les États-Unis, la Russie, l’Ukraine et le Kazakhstan disposent d’importantes réserves de gallium.
Reçu
Le gallium est un oligo-élément qui est un compagnon constant de l'aluminium et du zinc, sa production est donc toujours liée au traitement de minerais polymétalliques d'aluminium ou de sulfures (notamment de zinc). Habituellement, l'extraction du gallium à partir de concentrés de zinc est associée à de nombreuses difficultés, à l'origine du prix élevé du métal. Par conséquent, depuis plusieurs décennies, la principale source (95) d'obtention du gallium a été les déchets de l'industrie de l'aluminium, et la part de le traitement dit intégré des déchets (avec l'extraction du zinc, de l'indium, Allemagne) représente environ 5 % de la capacité de production. De plus, il existe des technologies pour extraire le gallium des poussières de combustion et des cendres provenant de la combustion du charbon, ainsi que la cokéfaction. déchets.
Application
Le gallium n’a pas encore d’usage industriel répandu.
L’ampleur potentielle des sous-produits du gallium dans la production d’aluminium dépasse encore largement la demande de ce métal.
L'application la plus prometteuse du gallium se présente sous la forme de composés chimiques tels que GaAs, GaP, GaSb, qui possèdent des propriétés semi-conductrices. Ils peuvent être utilisés dans des redresseurs et des transistors à haute température, des batteries solaires et d'autres dispositifs dans lesquels l'effet photoélectrique de la couche de blocage peut être utilisé, ainsi que dans des récepteurs de rayonnement infrarouge. Le gallium peut être utilisé pour fabriquer des miroirs optiques hautement réfléchissants.
Le gallium est cher ; en 2005, une tonne de gallium coûtait 1,2 million de dollars américains sur le marché mondial, et en raison du coût élevé et en même temps du grand besoin de ce métal, il est très important d'établir son extraction complète dans la production d'aluminium. et la transformation du charbon en combustible liquide.
Le gallium possède un certain nombre d'alliages liquides à température ambiante, et l'un de ses alliages a un point de fusion de 3 °C, mais d'un autre côté, le gallium (les alliages dans une moindre mesure) est assez agressif pour la plupart des matériaux de structure (fissuration et érosion des alliages à haute température), et En tant que liquide de refroidissement, il est inefficace et souvent tout simplement inacceptable.
Le gallium est un excellent lubrifiant. Des adhésifs métalliques presque très importants ont été créés à base de gallium et de nickel, de gallium et de scandium.
L'oxyde de gallium fait partie d'un certain nombre de matériaux laser stratégiquement importants du groupe des grenats - GSGG, YAG, ISGG, etc.
Les thermomètres au gallium permettent, en principe, de mesurer des températures de 30 à 2230°C. Des thermomètres au gallium sont désormais produits pour des températures allant jusqu'à 1200°C.
L'élément n° 31 est utilisé pour la production d'alliages à bas point de fusion utilisés dans les dispositifs de signalisation. L'alliage du gallium et de l'indium fond déjà à 16°C. C'est le plus fusible de tous les alliages connus.
Le gallium est l'un des métaux les plus rares de notre planète. Il est impossible de le trouver sous sa forme pure sur Terre. On le trouve uniquement sous forme de composés dans les minerais de zinc et les bauxites. Dans le tableau périodique de Mendeleïev, cet élément occupe une honorable trente et unième place. Le métal a une propriété unique : son point de fusion n'est que de 29,8 degrés Celsius. C'est un peu plus que notre température ambiante habituelle. Dans la vidéo, vous pouvez voir comment une cuillère de gallium se dissout dans une tasse de thé chaud en quelques secondes seulement.
1. Le métal a été découvert pour la première fois en 1875.
2. Il était à l’origine utilisé pour créer des alliages à faible point de fusion. Avec l’avènement de l’ère des semi-conducteurs, le gallium a commencé à être davantage utilisé en microélectronique.
3. Le nitrure de gallium est généralement utilisé pour fabriquer des lasers à semi-conducteurs et des LED dans la gamme bleue et ultraviolette.
4. Le point d’ébullition du gallium est bien supérieur à celui du mercure. Cette propriété permet au métal d'être utilisé dans des thermomètres à quartz (au lieu du mercure) pour mesurer des températures élevées.
5. Une tonne de gallium coûte plus d’un million de dollars et son prix augmente chaque année.
6. Un contact prolongé entre la peau et le gallium peut provoquer une intoxication aiguë pouvant entraîner la mort. Ses symptômes sont une excitation à court terme, suivie d'une léthargie, d'une altération de la coordination des mouvements, d'une adynamie, d'une aréflexie, de modifications du rythme respiratoire et d'une immobilité complète des membres inférieurs. La personne tombe alors dans un état comateux et n’en sort jamais.
7. Étant donné que le gallium fond très facilement, il est transporté uniquement dans des sacs spéciaux en polyéthylène.
Le gallium est un élément chimique de numéro atomique 31. Il appartient au groupe des métaux légers et est désigné par le symbole « Ga ». Le gallium n'est pas présent dans la nature sous sa forme pure, mais ses composés se trouvent en quantités négligeables dans les minerais de bauxite et de zinc. Le gallium est un métal mou et ductile de couleur argentée. À basse température, il est à l'état solide, mais fond à une température à peine supérieure à la température ambiante (29,8°C). Dans la vidéo ci-dessous, vous pouvez voir comment une cuillère en gallium fond dans une tasse de thé chaud.
(Total 7 photos + 1 vidéo)
1. Depuis la découverte de l’élément en 1875 jusqu’à l’avènement de l’ère des semi-conducteurs, le gallium était principalement utilisé pour créer des alliages à bas point de fusion.
2. Actuellement, tout le gallium est utilisé en microélectronique.
3. L'arséniure de gallium, le principal composé élémentaire utilisé, est utilisé dans les circuits micro-ondes et les applications infrarouges.
4. Le nitrure de gallium est moins utilisé dans la création de lasers à semi-conducteurs et de LED dans la gamme bleue et ultraviolette.
5. Le gallium n’a aucun rôle biologique connu de la science. Mais comme les composés de gallium et les sels de fer se comportent de manière similaire dans les systèmes biologiques, les ions gallium remplacent souvent les ions fer dans les applications médicales.
