Koks metalas tirpsta žmogaus rankose. Galis yra retas metalas, kuris tirpsta jūsų rankose


Apibrėžimas
Galis (lot. Gallium), Ga, D. I. Mendelejevo Dmitrijaus Ivanovičiaus periodinės sistemos III grupės cheminis elementas, eilės numeris 31, atominė masė 69,72; sidabriškai baltas minkštas metalas.

Fizinės savybės
Kristalinis galis turi keletą polimorfinių modifikacijų, tačiau tik vienas (I) yra termodinamiškai stabilus, turintis ortorombinę (pseudotetragoninę) gardelę, kurios parametrai a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Kitos galio modifikacijos (β, γ, δ, ε) kristalizuojasi iš peršaldyto dispersinio metalo ir yra nestabilios. Esant padidintam slėgiui, buvo pastebėtos dar dvi polimorfinės II ir III galio struktūros, turinčios atitinkamai kubines ir tetragonines groteles.

Kieto galio tankis esant T=20°C temperatūrai yra 5,904 g/cm3, skysto galio, esant T=29,8°C, tankis yra 6,095 g/cm3, tai yra kietėjant galio tūris. didėja. Galio lydymosi temperatūra yra šiek tiek aukštesnė už kambario temperatūrą ir yra lygi Tlydymosi temperatūrai = 29,8 °C, esant Tbp = 2230 °C.


Viena iš galio savybių yra platus skystos būsenos egzistavimo temperatūrų diapazonas (nuo 30 iki 2230°C), o jo garų slėgis žemas iki 1100÷1200°C. Kietojo galio savitoji šiluminė talpa temperatūrų intervale T÷24°C yra 376,7 J/kg K (0,09 cal/g deg.), skystoje būsenoje esant T=29÷100°C - 410 J/kg K ( 0,098 cal/g deg.).

Buvimas gamtoje
Galis yra tipiškas mikroelementas, kartais jis taip pat klasifikuojamas kaip retas.
Clarke'o (skaitinis vidutinio kiekio žemės plutoje įvertinimas) galio žemės plutoje yra gana didelis ir sudaro 1,5·10-3% (masės). Taigi jo kiekis yra didesnis nei molibdeno, bismuto, volframo, gyvsidabrio ir kai kurių kitų elementų, kurie paprastai nėra klasifikuojami kaip reti.




Pagrindinis galio šaltinis yra boksitas (hidratuotas aliuminio oksidas). Įdomu tai, kad boksito rūdoms, nepaisant jų buvimo vietos ir kilmės ypatybių, būdingas nuolat vienodas galio pasiskirstymas jose - 0,002-0,006%. Nefelinuose iš Khibinų kalnų apatito-nefelino rūdų galio yra dideli kiekiai (0,01–0,04.

Pagrindinės pasaulio galio atsargos siejamos su boksito telkiniais, kurių atsargos tokios didelės, kad jos neišsenks daugelį dešimtmečių. Tačiau didžioji dalis boksite esančio galio lieka nepasiekiama dėl gamybinių pajėgumų trūkumo, kurių apimtį lemia ekonominės priežastys. Sunku įvertinti tikrąsias galio atsargas. Pasak ekspertų iš JAV. Geologijos tarnybos pasauliniai galio ištekliai, susiję su boksito telkiniais, siekia 1 mln. Didelės galio atsargos turi Kinija, JAV, Rusija, Ukraina ir Kazachstanas.

Kvitas
Galis yra mikroelementas, nuolatinis aliuminio ir cinko palydovas, todėl jo gamyba visada siejama su aliuminio arba sulfido polimetalinių (ypač cinko) rūdų apdirbimu. Paprastai galio išgavimas iš cinko koncentratų yra susijęs su daugybe sunkumų, lemiančių aukštą metalo kainą, todėl jau kelis dešimtmečius pagrindinis galio gamybos šaltinis (95) yra aliuminio pramonės atliekos, o vadinamojo integruoto atliekų perdirbimo (kartu su cinko, indio gavyba, Vokietija) sudaro apie 5% gamybos pajėgumų. Be to, yra technologijos, leidžiančios išgauti galią iš dūmų dulkių ir pelenų deginant anglį, taip pat. koksavimo atliekos.

Taikymas
Galis dar nėra plačiai naudojamas pramonėje.
Galimas šalutinių galio produktų mastas aliuminio gamyboje vis dar gerokai viršija metalo paklausą.

Perspektyviausias galio panaudojimas yra cheminių junginių, tokių kaip GaAs, GaP, GaSb, forma, kurie pasižymi puslaidininkinėmis savybėmis. Jie gali būti naudojami aukštos temperatūros lygintuvuose ir tranzistoriuose, saulės baterijose ir kituose įrenginiuose, kur galima panaudoti fotoelektrinį efektą blokuojančiame sluoksnyje, taip pat infraraudonųjų spindulių imtuvuose. Galis gali būti naudojamas optiniams veidrodžiams, kurie labai atspindi, gaminti.
Galis yra brangus 2005 m., tona galio pasaulinėje rinkoje kainavo 1,2 mln. ir anglies perdirbimas skystame kuru.

Galis turi nemažai lydinių, kurie kambario temperatūroje yra skysti, o vieno iš jo lydinių lydymosi temperatūra yra 3 °C, tačiau, kita vertus, galis (lydiniai mažesniu mastu) yra gana agresyvus daugumai konstrukcinių medžiagų (trūksta). ir lydinių erozija aukštoje temperatūroje), ir Kaip aušinimo skystis, jis yra neveiksmingas ir dažnai tiesiog nepriimtinas.

Galis yra puikus lubrikantas. Galio ir nikelio, galio ir skandžio pagrindu sukurti beveik labai svarbūs metalo klijai.

Galio oksidas yra daugelio strategiškai svarbių granatų grupės lazerinių medžiagų dalis - GSGG, YAG, ISGG ir kt.

Galio termometrai iš esmės leidžia matuoti temperatūrą nuo 30 iki 2230 ° C. Dabar galio termometrai gaminami iki 1200 ° C temperatūrai.

Elementas Nr.31 naudojamas žemo lydymosi lydinių, naudojamų signalizacijos įrenginiuose, gamybai. Galio-indžio lydinys išsilydo jau 16° C temperatūroje. Jis yra labiausiai tirpus iš visų žinomų lydinių.

Prisimenate iš skysto metalo pagamintą terminatorių T-1000, kuris kovojo su senoviniu naikintuvo modeliu, kurį puikiai suvaidino Arnoldas Schwarzeneggeris? Tačiau toks „skystas“ metalas iš tikrųjų egzistuoja ir nėra tik kažkieno fantastiškos vaizduotės vaisius. Šis metalas vadinamas - galio, ir jis turi gana įdomių savybių.

Šio trapaus metalo lydymosi temperatūra yra vos 29,76 C, o jei kurį laiką laikysite šiltose rankose, jis pradės tirpti. Pirmą kartą galio egzistavimą dar 1871 metais numatė didysis rusų mokslininkas Dmitrijus Mendelejevas, periodinės elementų lentelės tėvas. Tuo metu nė vienas iš „didžiųjų mokslo protų“ negalėjo pagalvoti, kad toks metalas gali egzistuoti gamtoje, o mūsų rusų chemikas netgi sugebėjo tiksliai numatyti keletą pagrindinių jo savybių, tiksliau – mažą tankį ir lydymosi temperatūrą.

Gryna galio gamtoje nėra, tačiau jo junginių nedideli kiekiai randami boksite ir cinko rūdose. Galis yra minkštas, kalus, sidabro spalvos metalas. Esant žemai temperatūrai, jis būna kieto būvio, tačiau tirpsta ne aukštesnėje nei kambario (29,8°C) temperatūroje. Nuo elemento atradimo 1875 m. iki puslaidininkių eros pradžios galis pirmiausia buvo naudojamas mažo lydymosi lydiniams sukurti. Šiuo metu visas galis naudojamas mikroelektronikoje. Galio arsenidas, pagrindinis naudojamas elementų junginys, naudojamas mikrobangų grandinėse ir infraraudonųjų spindulių sistemose.

Šiais laikais galis daugiausia naudojamas puslaidininkių pramonėje, gaminant pažangiausias skaitmenines programėles, kurias naudojame kasdien. Beje, galio galima rasti laisvai prieinamo internete (jei kasitės labai sunkiai), tiems, kurie nori atlikti savo eksperimentus. Tik reikia su juo būti atsargesniems, nors galio metalas laikomas netoksišku metalu, kai kurie šaltiniai teigia, kad ilgalaikis šio metalo poveikis ant neapsaugotos odos gali sukelti rimtų odos ligų: odos kontaktas su galiu lemia tai, kad itin. ant jo lieka smulkios išsklaidytos metalo dalelės. Iš išorės tai atrodo kaip pilka dėmė.

Galis yra brangus 2005 m., tona galio kainavo pasaulinėje rinkoje 1,2 milijono dolerių JAV, o dėl didelės šio metalo kainos ir kartu didelės paklausos aliuminio gamyboje ir akmens anglių perdirbime į skystąjį kurą labai svarbu įtvirtinti visišką jo gavybą. Dėl žemos lydymosi temperatūros galio luitus rekomenduojama gabenti polietileniniuose maišeliuose, kuriuos prastai drėkina skystas galis.

Vaizdo įraše galite pamatyti, kaip jūsų rankoje pradeda tirpti maži galio gabalėliai:

ir kaip galio šaukštas ištirpsta arbatoje:

Įdomų eksperimentą galima atlikti ne tik su galio lydymu, bet ir kietėjimu. Pirma, galis yra viena iš nedaugelio medžiagų, kurios plečiasi kietėjant (kaip ir vanduo), antra, išlydyto metalo spalva gerokai skiriasi nuo kieto.
Į stiklinį buteliuką supilkite nedidelį kiekį skysto galio ir ant viršaus uždėkite nedidelį kieto galio gabalėlį (sėklą kristalizacijai, nes galis gali peršalti). Vaizdo įraše aiškiai parodyta, kaip pradeda augti metalo kristalai (jie turi melsvą atspalvį, priešingai nei sidabriškai baltas lydalas). Po kurio laiko besiplečiantis galis susprogdina burbulą.
Vidurinė vaizdo įrašo dalis (galio kristalų augimas) buvo paspartinta dešimt kartų, kad vaizdo įrašas nebūtų labai ilgas:

Galis yra vienas iš rečiausių metalų mūsų planetoje. Neįmanoma jo rasti gryna forma Žemėje. Jis randamas tik junginių pavidalu cinko rūdose ir boksituose. Mendelejevo periodinėje lentelėje šis elementas užima garbingą trisdešimt pirmą vietą. Metalas turi unikalią savybę – jo lydymosi temperatūra siekia vos 29,8 laipsnio Celsijaus. Tai yra šiek tiek daugiau nei įprasta kambario temperatūra. Vaizdo įraše galite pamatyti, kaip galio šaukštas ištirpsta puodelyje karštos arbatos vos per kelias sekundes.

1. Metalas pirmą kartą buvo atrastas 1875 m.

2. Iš pradžių jis buvo naudojamas žemo lydymosi lydiniams kurti. Atėjus puslaidininkių erai, galis pradėtas vis plačiau naudoti mikroelektronikoje.

3. Galio nitridas dažniausiai naudojamas puslaidininkiniams lazeriams ir šviesos diodams gaminti mėlyname ir ultravioletiniame diapazone.

4. Galio virimo temperatūra yra daug aukštesnė nei gyvsidabrio. Ši savybė leidžia metalą naudoti kvarciniuose termometruose (vietoj gyvsidabrio) aukštai temperatūrai matuoti.

5. Tona galio kainuoja daugiau nei milijoną dolerių, o jo kaina kasmet kyla.

6. Ilgas sąlytis su oda ir galiu gali sukelti ūmų apsinuodijimą ir mirtiną baigtį. Jos simptomai – trumpalaikis susijaudinimas, po kurio atsiranda letargija, sutrikusi judesių koordinacija, adinamija, arefleksija, pakinta kvėpavimo ritmas, visiškas apatinių galūnių nejudrumas. Tada žmogus patenka į komos būseną ir niekada iš jos neišeina.

7. Dėl to, kad galis labai lengvai tirpsta, jis gabenamas tik specialiuose polietileniniuose maišeliuose.

Galis yra cheminis elementas, kurio atominis skaičius 31. Jis priklauso lengvųjų metalų grupei ir žymimas simboliu „Ga“. Gryna galio gamtoje nėra, tačiau jo junginių nedideli kiekiai randami boksite ir cinko rūdose. Galis yra minkštas, kalus, sidabro spalvos metalas. Esant žemai temperatūrai, jis būna kieto būvio, tačiau tirpsta ne aukštesnėje nei kambario (29,8°C) temperatūroje. Žemiau esančiame vaizdo įraše galite pamatyti, kaip galio šaukštas ištirpsta karštos arbatos puodelyje.

(Iš viso 7 nuotraukos + 1 vaizdo įrašas)

1. Nuo elemento atradimo 1875 m. iki puslaidininkių eros atsiradimo galis pirmiausia buvo naudojamas žemo lydymosi lydiniams kurti.

2. Šiuo metu visas galis naudojamas mikroelektronikoje.

3. Galio arsenidas, pagrindinis naudojamas elementų junginys, naudojamas mikrobangų grandinėse ir infraraudonųjų spindulių įrenginiuose.

4. Galio nitridas mažiau naudojamas kuriant puslaidininkinius lazerius ir šviesos diodus mėlyname ir ultravioletiniame diapazone.

5. Galis neturi mokslui žinomo biologinio vaidmens. Tačiau kadangi galio junginiai ir geležies druskos biologinėse sistemose elgiasi panašiai, galio jonai dažnai pakeičia geležies jonus medicinoje.

Kuris yra 29,76 o C. Jei dedate į šiltą delną, jis palaipsniui pradeda keistis iš kietos formos į skystą.

Trumpa ekskursija į istoriją

Kaip vadinasi tavo rankoje tirpstantis metalas? Kaip minėta aukščiau, tokia medžiaga vadinama galiu. Jo teorinį egzistavimą dar 1870 metais numatė vietinis mokslininkas, cheminių elementų lentelės autorius Dmitrijus Mendelejevas. Tokios prielaidos atsiradimo pagrindas buvo daugelio metalų savybių tyrimas. Tuo metu ne vienas teoretikas galėjo įsivaizduoti, kad rankose tirpstantis metalas egzistuoja realybėje.

Galimybę susintetinti itin lydžią medžiagą, kurios atsiradimą numatė Mendelejevas, įrodė prancūzų mokslininkas Emile'as Lecoqas de Boisbaudranas. 1875 m. jam pavyko iš cinko rūdos išskirti galio. Eksperimentuodamas su medžiaga mokslininkas gavo metalą, kuris tirpsta jo rankose.

Yra žinoma, kad Emile'as Boisbaudranas patyrė didelių sunkumų išskirdamas naują elementą iš cinko rūdos. Per pirmuosius eksperimentus jam pavyko išgauti tik 0,1 gramo galio. Tačiau ir to pakako, kad patvirtintų nuostabią medžiagos savybę.

Kur gamtoje randamas galis?

Galis yra vienas iš elementų, kuris neatsiranda kaip rūdos nuosėdos. Medžiaga yra labai išsklaidyta žemės plutoje. Gamtoje jo randama itin retuose mineraluose, tokiuose kaip galitas ir zengeitas. Laboratorinių eksperimentų metu iš cinko, aliuminio, germanio ir geležies rūdų galima išskirti nedidelį kiekį galio. Kartais jis randamas boksito, anglies telkiniuose ir kitose naudingųjų iškasenų telkiniuose.

Kaip gauti galio

Šiuo metu mokslininkai metalą, kuris tirpsta rankose, dažniausiai sintetina iš aliuminio tirpalų, kurie iškasami apdorojant aliuminio oksidą. Pašalinus didžiąją aliuminio dalį ir atlikus pakartotinio metalų koncentravimo procedūrą, gaunamas šarminis tirpalas, kuriame yra nedidelė galio dalis. Tokia medžiaga iš tirpalo išskiriama elektrolizės būdu.

Taikymo sritys

Galis dar nerastas pritaikymo pramonėje. Taip yra dėl plačiai paplitusio aliuminio, kuris kietoje formoje pasižymi panašiomis savybėmis. Nepaisant to, galis atrodo kaip perspektyvi medžiaga, nes pasižymi puikiomis puslaidininkinėmis savybėmis. Šis metalas potencialiai gali būti naudojamas tranzistorių elementų, aukštos temperatūros srovės lygintuvų ir saulės baterijų gamybai. Galis atrodo kaip puikus sprendimas gaminant optines veidrodines dangas, kurios turės didžiausią atspindį.

Pagrindinė kliūtis galio naudojimui pramoniniu mastu išlieka didelė jo sintezės iš rūdų ir mineralų kaina. Tokio metalo tonos kaina pasaulinėje rinkoje siekia daugiau nei 1,2 mln.

Iki šiol galis buvo veiksmingai naudojamas tik medicinos srityje. Skystas metalas naudojamas lėtinti kaulų retėjimą žmonėms, sergantiems vėžiu. Jis naudojamas greitai sustabdyti kraujavimą, esant itin gilioms žaizdoms ant aukų kūno. Pastaruoju atveju dėl kraujagyslių užsikimšimo galiu nesusidaro kraujo krešuliai.

Kaip minėta aukščiau, galis yra metalas, kuris tirpsta rankose. Kadangi temperatūra, reikalinga medžiagai virsti skysta, yra kiek aukštesnė nei 29 o C, užtenka ją laikyti delnuose. Po kurio laiko iš pradžių kieta medžiaga pradės tirpti tiesiogine prasme prieš mūsų akis.

Gana įspūdingas eksperimentas gali būti atliktas su galio kietėjimu. Pateiktas metalas kietėjimo metu linkęs plėstis. Norint atlikti įdomų eksperimentą, pakanka į stiklinį buteliuką įdėti skysto galio. Toliau reikia pradėti aušinti konteinerį. Po kurio laiko pastebėsite, kaip burbule pradeda formuotis metalo kristalai. Jie bus melsvos spalvos, priešingai nei sidabrinis atspalvis, būdingas medžiagai skystoje būsenoje. Jei aušinimas tęsiamas, kristalizuojantis galis galiausiai sulaužys stiklinį buteliuką.

Apibendrinant

Taigi išsiaiškinome, koks metalas tirpsta rankoje. Šiandien galio galima rasti parduodant, kad galėtumėte atlikti savo eksperimentus. Tačiau su medžiaga reikia elgtis labai atsargiai. Kietas galis yra netoksiška medžiaga. Tačiau ilgalaikis sąlytis su skysta medžiaga gali sukelti labiausiai nenumatytų pasekmių sveikatai, įskaitant kvėpavimo sustojimą, galūnių paralyžių ir žmogaus patekimą į komą.



Ar jums patiko straipsnis? Pasidalinkite su draugais!