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.
Vous vous souvenez du terminateur T-1000 en métal liquide, qui s'est battu avec un ancien modèle du destroyer, parfaitement interprété par Arnold Schwarzenegger ? Mais un tel métal « liquide » existe réellement et n’est pas simplement le fruit de l’imagination fantastique de quelqu’un. Ce métal s'appelle - gallium, et il possède des propriétés assez intéressantes.
Ce métal fragile a un point de fusion de seulement 29,76 °C, et si vous le tenez dans des mains chaudes pendant un certain temps, il commencera à fondre. L’existence du gallium a été prédite pour la première fois en 1871 par le grand scientifique russe Dmitri Mendeleev, le père du tableau périodique des éléments. À cette époque, aucun des « grands esprits scientifiques » n’aurait pu imaginer qu’un tel métal puisse exister dans la nature, et notre chimiste russe était même capable de prédire avec précision plusieurs de ses principales propriétés clés, ou plutôt sa faible densité et son point de fusion. 
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). 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. Actuellement, tout le gallium est utilisé en microélectronique. L'arséniure de gallium, le principal composé élémentaire utilisé, est utilisé dans les circuits micro-ondes et les applications infrarouges.
De nos jours, le gallium est principalement utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs, dans la production des gadgets numériques les plus avancés que nous utilisons quotidiennement. D'ailleurs, le gallium peut être trouvé gratuitement sur Internet (en creusant très fort), pour ceux qui souhaitent mener leurs propres expériences. Il faut juste être plus prudent avec lui, bien que le gallium métal soit considéré comme un métal non toxique, certaines sources affirment qu'une exposition prolongée à ce métal sur une peau non protégée peut provoquer de graves maladies cutanées : le contact cutané avec le gallium conduit au fait que l'ultra- de petites particules dispersées de métal y restent. Extérieurement, cela ressemble à une tache grise. 
Le gallium coûte cher ; en 2005, la tonne de gallium coûtait sur le marché mondial. 1,2 million de dollars Aux États-Unis, et en raison du prix élevé et en même temps de la forte demande pour ce métal, il est très important d'établir son extraction complète dans la production d'aluminium et la transformation de la houille en combustible liquide. En raison de leur faible point de fusion, il est recommandé de transporter les lingots de gallium dans des sacs en polyéthylène, mal humidifiés par le gallium liquide. 
Dans la vidéo, vous pouvez voir comment de petits morceaux de gallium commencent à fondre dans votre main :
et comment une cuillère de gallium se dissout dans le thé :
Une expérience intéressante peut être réalisée non seulement avec la fusion, mais aussi avec la solidification du gallium. Premièrement, le gallium est l'une des rares substances qui se dilatent lorsqu'elles se solidifient (tout comme l'eau), et deuxièmement, la couleur du métal en fusion est très différente de la couleur du solide.
Versez une petite quantité de gallium liquide dans un flacon en verre et placez dessus un petit morceau de gallium solide (une graine pour la cristallisation, car le gallium est capable de surfusion). La vidéo montre clairement comment les cristaux métalliques commencent à se développer (ils ont une teinte bleuâtre, contrairement à la fonte blanc argenté). Après un certain temps, le gallium en expansion fait éclater la bulle.
La partie centrale de la vidéo (la croissance des cristaux de gallium) a été accélérée dix fois pour que la vidéo ne soit pas très longue :
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.
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 à point de fusion extrêmement bas, 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 rencontré d'importantes difficultés pour 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 de courant à 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 de 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.
