Logam apa yang meleleh di tangan manusia. Gallium adalah logam langka yang meleleh di tangan Anda


Definisi
Gallium (lat. Gallium), Ga, unsur kimia golongan III sistem periodik D. I. Mendeleev Dmitry Ivanovich, nomor urut 31, massa atom 69,72; logam lunak berwarna putih keperakan.

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

Massa jenis galium dalam bentuk padat pada suhu T=20°C adalah 5,904 g/cm3, galium cair pada T=29,8°C mempunyai massa jenis 6,095 g/cm3, yaitu pada saat pemadatan, volume galium meningkat. Titik leleh galium sedikit lebih tinggi dari suhu kamar dan sama dengan Tmelt = 29,8 °C; galium mendidih pada Tbp = 2230 °C.


Salah satu ciri galium adalah rentang suhu yang luas dalam bentuk cair (dari 30 hingga 2230°C), sementara ia memiliki tekanan uap yang rendah pada suhu hingga 1100±1200°C. Kapasitas kalor jenis galium padat pada kisaran suhu T 24°C adalah 376,7 J/kg K (0,09 kal/g derajat), dalam wujud cair pada T=29 100°C - 410 J/kg K ( 0,098 kal/g derajat).

Berada di alam
Gallium merupakan elemen jejak yang khas, terkadang juga tergolong langka.
Clarke (perkiraan numerik rata-rata kandungan galium di kerak bumi) di kerak bumi cukup besar yaitu berjumlah 1,5·10-3% (massa). Dengan demikian, kandungannya lebih tinggi dibandingkan molibdenum, bismut, tungsten, merkuri dan beberapa unsur lain yang biasanya tidak tergolong langka.




Sumber utama galium adalah bauksit (aluminium oksida terhidrasi). Menariknya, bijih bauksit, terlepas dari lokasi dan karakteristik asalnya, dicirikan oleh distribusi galium yang seragam secara konstan di dalamnya - 0,002-0,006%. Nepheline dari bijih apatit-nepheline Pegunungan Khibiny mengandung galium dalam jumlah yang signifikan (0,01-0,04.

Cadangan galium utama dunia terkait dengan deposit bauksit, yang cadangannya sangat besar sehingga tidak akan habis selama beberapa dekade. Namun, sebagian besar galium yang terkandung dalam bauksit masih belum tersedia karena kurangnya kapasitas produksi, yang volumenya ditentukan oleh alasan ekonomi. Cadangan galium sebenarnya sulit diperkirakan. Menurut para ahli dari Amerika. Survei Geologi sumber daya galium global yang terkait dengan deposit bauksit berjumlah 1 juta ton. Tiongkok, Amerika Serikat, Rusia, Ukraina, dan Kazakhstan memiliki cadangan galium yang signifikan.

Kuitansi
Gallium adalah elemen jejak yang merupakan pendamping tetap aluminium dan seng, sehingga produksinya selalu terkait dengan pengolahan bijih aluminium atau polimetalik sulfida (terutama seng). Biasanya, ekstraksi galium dari konsentrat seng dikaitkan dengan banyak kesulitan, yang menyebabkan tingginya harga logam, oleh karena itu, selama beberapa dekade, sumber utama (95) produksi galium adalah limbah dari industri aluminium, dan bagiannya adalah apa yang disebut pengolahan limbah terpadu (bersama dengan ekstraksi seng, indium, Jerman) menyumbang sekitar 5% dari kapasitas produksi. Selain itu, terdapat teknologi untuk mengekstraksi galium dari debu cerobong dan abu pembakaran batu bara, serta kokas limbah.

Aplikasi
Gallium belum digunakan secara luas dalam industri.
Potensi skala produk sampingan galium dalam produksi aluminium masih jauh melebihi permintaan logam tersebut.

Penerapan galium yang paling menjanjikan adalah dalam bentuk senyawa kimia seperti GaAs, GaP, GaSb yang memiliki sifat semikonduktor. Mereka dapat digunakan dalam penyearah dan transistor suhu tinggi, baterai surya dan perangkat lain di mana efek fotolistrik pada lapisan pemblokiran dapat digunakan, serta pada penerima radiasi inframerah. Gallium dapat digunakan untuk membuat cermin optik yang sangat reflektif.
Gallium mahal; pada tahun 2005, satu ton galium berharga 1,2 juta dolar AS di pasar dunia, dan karena tingginya biaya dan pada saat yang sama besarnya kebutuhan akan logam ini, sangat penting untuk melakukan ekstraksi lengkap dalam produksi aluminium. dan pengolahan batubara menjadi bahan bakar cair.

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

Gallium adalah pelumas yang sangat baik. Perekat logam yang hampir sangat penting telah dibuat berdasarkan galium dan nikel, galium dan skandium.

Gallium oksida adalah bagian dari sejumlah bahan laser penting yang strategis dari kelompok garnet - GSGG, YAG, ISGG, dll.

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

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

Ingat terminator T-1000 yang terbuat dari logam cair, yang bertarung dengan model kapal perusak kuno, yang diperankan dengan sempurna oleh Arnold Schwarzenegger? Namun logam “cair” tersebut benar-benar ada, dan bukan sekadar khayalan imajinasi fantastis seseorang. Logam ini disebut - galium, dan ia memiliki beberapa properti yang cukup menarik.

Logam rapuh ini mempunyai titik leleh yang adil 29,76 C, dan jika Anda memegangnya dengan tangan hangat selama waktu tertentu, ia akan mulai meleleh. Keberadaan galium pertama kali diprediksi pada tahun 1871 oleh ilmuwan besar Rusia Dmitri Mendeleev, bapak tabel periodik unsur. Pada saat itu, tidak ada satupun “pemikir ilmiah yang hebat” yang dapat membayangkan bahwa logam semacam itu bisa ada di alam, dan ahli kimia Rusia kita bahkan mampu secara akurat memprediksi beberapa sifat utama utama logam tersebut, atau lebih tepatnya kepadatan rendah dan titik lelehnya.

Gallium tidak terdapat di alam dalam bentuk murninya, namun senyawanya ditemukan dalam jumlah yang dapat diabaikan dalam bijih bauksit dan seng. Gallium adalah logam lunak, ulet, berwarna perak. Pada suhu rendah ia berbentuk padat, tetapi meleleh pada suhu tidak lebih tinggi dari suhu kamar (29,8°C). Sejak penemuan unsur ini pada tahun 1875 hingga munculnya era semikonduktor, galium terutama digunakan untuk membuat paduan dengan titik leleh rendah. Saat ini, semua galium digunakan dalam mikroelektronika. Gallium arsenide, senyawa unsur utama yang digunakan, digunakan dalam rangkaian gelombang mikro dan aplikasi inframerah.

Saat ini, galium terutama digunakan dalam industri semikonduktor, dalam produksi gadget digital tercanggih yang kita gunakan setiap hari. Omong-omong, galium dapat ditemukan secara bebas di Internet (jika Anda menggali lebih dalam), bagi mereka yang ingin melakukan eksperimen sendiri. Anda hanya perlu lebih berhati-hati dengannya, meskipun logam galium dianggap sebagai logam tidak beracun, beberapa sumber menyatakan bahwa paparan logam ini dalam waktu lama pada kulit yang tidak terlindungi dapat menyebabkan penyakit kulit yang serius: kontak kulit dengan galium menyebabkan ultra- partikel kecil logam yang tersebar tetap berada di atasnya. Secara lahiriah tampak seperti titik abu-abu.

Gallium mahal; pada tahun 2005, harga satu ton gallium di pasar dunia $1,2 juta Amerika Serikat, dan karena tingginya harga dan pada saat yang sama tingginya permintaan akan logam ini, sangat penting untuk melakukan ekstraksi lengkap dalam produksi aluminium dan pengolahan batubara keras menjadi bahan bakar cair. Karena titik leleh yang rendah, batangan galium direkomendasikan untuk diangkut dalam kantong polietilen, yang tidak dibasahi dengan baik oleh galium cair.

Dalam video tersebut Anda dapat melihat bagaimana potongan kecil galium mulai meleleh di tangan Anda:

dan bagaimana satu sendok galium larut dalam teh:

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

Gallium adalah salah satu logam paling langka di planet kita. Tidak mungkin menemukannya dalam bentuk murni di Bumi. Ia hanya ditemukan dalam bentuk senyawa pada bijih seng dan bauksit. Dalam tabel periodik Mendeleev, unsur ini menempati posisi ketiga puluh satu yang terhormat. Logam ini memiliki sifat unik - titik lelehnya hanya 29,8 derajat Celcius. Ini sedikit lebih tinggi dari suhu ruangan biasanya. Dalam video tersebut Anda dapat melihat bagaimana satu sendok galium larut dalam secangkir teh panas dalam hitungan detik.

1. Logam ini pertama kali ditemukan pada tahun 1875.

2. Awalnya digunakan untuk membuat paduan dengan titik leleh rendah. Dengan munculnya era semikonduktor, galium mulai lebih banyak digunakan dalam mikroelektronika.

3. Gallium nitrida biasanya digunakan untuk membuat laser semikonduktor dan LED dalam rentang biru dan ultraviolet.

4. Titik didih galium jauh lebih tinggi dibandingkan titik didih merkuri. Properti ini memungkinkan logam untuk digunakan dalam termometer kuarsa (bukan merkuri) untuk mengukur suhu tinggi.

5. Satu ton galium berharga lebih dari satu juta dolar dan harganya naik setiap tahun.

6. Kontak kulit dan galium dalam waktu lama dapat menyebabkan keracunan akut yang berakibat fatal. Gejalanya adalah kegembiraan jangka pendek, diikuti kelesuan, gangguan koordinasi gerakan, adinamia, arefleksia, perubahan ritme pernapasan, dan imobilitas total pada ekstremitas bawah. Kemudian orang tersebut jatuh ke dalam keadaan koma dan tidak pernah keluar lagi.

7. Karena galium sangat mudah meleleh, maka galium hanya diangkut dalam kantong polietilen khusus.

Gallium adalah suatu unsur kimia dengan nomor atom 31. Ia termasuk dalam kelompok logam ringan dan dilambangkan dengan simbol “Ga”. Gallium tidak terdapat di alam dalam bentuk murninya, namun senyawanya ditemukan dalam jumlah yang dapat diabaikan dalam bijih bauksit dan seng. Gallium adalah logam lunak, ulet, berwarna perak. Pada suhu rendah ia berbentuk padat, tetapi meleleh pada suhu tidak lebih tinggi dari suhu kamar (29,8°C). Dalam video di bawah ini Anda dapat melihat bagaimana sendok galium meleleh dalam secangkir teh panas.

(Total 7 foto + 1 video)

1. Sejak ditemukannya unsur ini pada tahun 1875 hingga munculnya era semikonduktor, galium terutama digunakan untuk membuat paduan dengan titik leleh rendah.

2. Saat ini, semua galium digunakan dalam mikroelektronika.

3. Gallium arsenide, senyawa unsur utama yang digunakan, digunakan dalam rangkaian gelombang mikro dan aplikasi inframerah.

4. Gallium nitrida lebih sedikit digunakan dalam pembuatan laser semikonduktor dan LED dalam rentang biru dan ultraviolet.

5. Gallium tidak memiliki peran biologis yang diketahui sains. Namun, karena senyawa galium dan garam besi berperilaku serupa dalam sistem biologis, ion galium sering kali menggantikan ion besi dalam aplikasi medis.

Yaitu 29,76 o C. Jika diletakkan di telapak tangan yang hangat, lama kelamaan mulai berubah bentuk dari padat menjadi cair.

Perjalanan singkat ke dalam sejarah

Apa nama logam yang meleleh di tanganmu? Seperti disebutkan di atas, bahan tersebut dikenal sebagai galium. Keberadaan teoretisnya diprediksi pada tahun 1870 oleh ilmuwan dalam negeri, penulis tabel unsur kimia, Dmitry Mendeleev. Dasar munculnya asumsi ini adalah studinya tentang sifat-sifat berbagai logam. Pada saat itu, tidak ada satu pun ahli teori yang membayangkan bahwa logam yang meleleh di tangan itu ada dalam kenyataan.

Kemungkinan mensintesis bahan yang sangat mudah melebur, yang penampakannya diprediksi Mendeleev, dibuktikan oleh ilmuwan Prancis Emile Lecoq de Boisbaudran. Pada tahun 1875, ia berhasil mengisolasi galium dari bijih seng. Selama percobaan dengan bahan tersebut, ilmuwan memperoleh logam yang meleleh di tangannya.

Diketahui, Emile Boisbaudran mengalami kesulitan yang cukup besar dalam mengisolasi unsur baru dari bijih seng. Selama percobaan pertamanya, ia hanya berhasil mengekstraksi 0,1 gram galium. Namun, ini pun sudah cukup untuk mengkonfirmasi sifat menakjubkan dari material tersebut.

Dimana galium ditemukan di alam?

Gallium adalah salah satu unsur yang tidak terjadi sebagai endapan bijih. Materinya sangat tersebar di kerak bumi. Di alam, ditemukan dalam mineral yang sangat langka seperti gallite dan zengeite. Selama percobaan laboratorium, sejumlah kecil galium dapat diisolasi dari bijih seng, aluminium, germanium, dan besi. Kadang-kadang ditemukan di bauksit, deposit batubara, dan deposit mineral lainnya.

Cara mendapatkan galium

Saat ini, para ilmuwan paling sering mensintesis logam yang meleleh di tangan mereka dari larutan aluminium yang ditambang selama pemrosesan alumina. Sebagai hasil dari penghilangan sebagian besar aluminium dan melakukan prosedur pemekatan logam berulang kali, diperoleh larutan basa, yang mengandung sebagian kecil galium. Bahan tersebut diisolasi dari larutan dengan elektrolisis.

Area aplikasi

Gallium belum menemukan aplikasinya di industri. Hal ini disebabkan meluasnya penggunaan aluminium yang memiliki sifat serupa dalam bentuk padat. Meskipun demikian, galium tampak seperti bahan yang menjanjikan karena memiliki sifat semikonduktor yang sangat baik. Logam ini berpotensi digunakan untuk produksi elemen transistor, penyearah suhu tinggi, dan panel surya. Gallium tampak seperti solusi terbaik untuk membuat lapisan cermin optik yang memiliki reflektifitas tertinggi.

Kendala utama penggunaan galium dalam skala industri adalah tingginya biaya sintesis galium dari bijih dan mineral. Harga per ton logam tersebut di pasar dunia lebih dari $1,2 juta.

Sampai saat ini, galium hanya digunakan secara efektif di bidang medis. Logam dalam bentuk cair digunakan untuk memperlambat pengeroposan tulang pada penderita kanker. Ini digunakan untuk menghentikan pendarahan dengan cepat ketika ada luka yang sangat dalam di tubuh korban. Dalam kasus terakhir, penyumbatan pembuluh darah oleh galium tidak menyebabkan pembentukan bekuan darah.

Seperti disebutkan di atas, galium adalah logam yang meleleh di tangan. Karena suhu yang diperlukan agar bahan berubah menjadi cair sedikit lebih dari 29 o C, suhu tersebut cukup untuk dipegang di telapak tangan Anda. Setelah beberapa waktu, bahan padat awalnya akan mulai meleleh di depan mata kita.

Eksperimen yang cukup menarik dapat dilakukan dengan pemadatan galium. Logam yang disajikan cenderung memuai selama pemadatan. Untuk melakukan eksperimen yang menarik, cukup dengan memasukkan galium cair ke dalam botol kaca. Selanjutnya Anda harus mulai mendinginkan wadah. Setelah beberapa waktu, Anda akan melihat bagaimana kristal logam mulai terbentuk di dalam gelembung. Mereka akan memiliki warna kebiruan, berbeda dengan warna keperakan yang merupakan ciri khas bahan dalam keadaan cair. Jika pendinginan dilanjutkan, galium yang mengkristal pada akhirnya akan memecahkan botol kaca.

Kesimpulannya

Jadi kami mengetahui jenis logam apa yang meleleh di tangan. Saat ini, galium dapat ditemukan dijual untuk melakukan eksperimen Anda sendiri. Namun, bahan tersebut harus ditangani dengan sangat hati-hati. Gallium padat adalah zat tidak beracun. Namun, kontak yang terlalu lama dengan bahan dalam bentuk cair dapat menyebabkan konsekuensi kesehatan yang paling tidak terduga, termasuk henti napas, kelumpuhan anggota badan, dan seseorang mengalami koma.



Apakah Anda menyukai artikelnya? Bagikan dengan teman Anda!