Энэ нь 29.76 o C. Хэрэв та үүнийг бүлээн алган дээр байрлуулбал аажмаар хатуу хэлбэрээс шингэн болж хувирч эхэлдэг.
Түүхэнд хийсэн товч аялал
Таны гарт хайлж буй металлыг юу гэж нэрлэдэг вэ? Дээр дурдсанчлан ийм материалыг галли гэж нэрлэдэг. Түүний онолын оршин тогтнолыг 1870 онд дотоодын эрдэмтэн, химийн элементүүдийн хүснэгтийн зохиогч Дмитрий Менделеев таамаглаж байжээ. Ийм таамаглал үүсэх үндэс нь түүний олон тооны металлын шинж чанарыг судлах явдал байв. Тэр үед гарт хайлдаг металл бодит байдал дээр байдаг гэж нэг ч онолч төсөөлөөгүй.
Гадаад төрхийг Менделеев таамаглаж байсан хэт хайлдаг материалыг нэгтгэх боломжийг Францын эрдэмтэн Эмиль Лекок де Бойсбодран нотолсон. 1875 онд тэрээр цайрын хүдрээс галийг ялгаж чадсан. Материалтай туршилт хийх явцад эрдэмтэн гартаа хайлдаг металл олж авсан.
Эмил Бойсбаудран цайрын хүдрээс шинэ элементийг тусгаарлахад ихээхэн бэрхшээлтэй тулгарсан нь мэдэгдэж байна. Тэрээр анхны туршилтынхаа үеэр ердөө 0.1 грамм галли гаргаж чадсан байна. Гэсэн хэдий ч энэ нь материалын гайхалтай шинж чанарыг батлахад хангалттай байсан.
Галлий байгальд хаана байдаг вэ?
Галли нь хүдрийн орд хэлбэрээр байдаггүй элементүүдийн нэг юм. Материал нь дэлхийн царцдас дээр маш их тархсан байдаг. Байгальд галлит, зэнгейт зэрэг нэн ховор эрдэст агуулагддаг. Лабораторийн туршилтын явцад цайр, хөнгөн цагаан, германий, төмрийн хүдрээс бага хэмжээний галлийг ялгаж авах боломжтой. Заримдаа боксит, нүүрсний ордууд болон бусад ашигт малтмалын ордуудаас олддог.
Галийг хэрхэн яаж авах вэ
Одоогийн байдлаар эрдэмтэд ихэвчлэн хөнгөн цагааны ислийг боловсруулах явцад гаргаж авсан хөнгөн цагааны уусмалаас гарт хайлдаг металлыг нийлэгжүүлдэг. Хөнгөн цагааны дийлэнх хэсгийг зайлуулж, металлыг дахин баяжуулах процедурын үр дүнд бага хэмжээний галли агуулсан шүлтлэг уусмалыг олж авдаг. Ийм материалыг уусмалаас электролизээр тусгаарладаг.
Хэрэглэх талбарууд
Галлиум нь үйлдвэрлэлд хэрэглээгээ хараахан олоогүй байна. Энэ нь хатуу хэлбэрээр ижил төстэй шинж чанартай хөнгөн цагааны өргөн хэрэглээтэй холбоотой юм. Гэсэн хэдий ч галли нь маш сайн хагас дамжуулагч шинж чанартай тул ирээдүйтэй материал шиг харагддаг. Энэ металлыг транзисторын элементүүд, өндөр температурт шулуутгагч, нарны хавтан үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжтой. Галлиум нь хамгийн өндөр тусгалтай оптик толин тусгал бүрэх маш сайн шийдэл шиг харагдаж байна.
Галлиумыг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд ашиглахад тулгарч буй гол бэрхшээл нь хүдэр, ашигт малтмалаас нийлэгжүүлэх өндөр өртөгтэй хэвээр байна. Дэлхийн зах зээлд нэг тонн ийм металлын үнэ 1.2 сая гаруй ам.доллар байдаг.
Өнөөдрийг хүртэл галлиум нь зөвхөн анагаах ухааны салбарт үр дүнтэй хэрэглээг олсон. Шингэн хэлбэрээр байгаа металыг хорт хавдартай хүмүүсийн ясны уналтыг удаашруулахад ашигладаг. Энэ нь хохирогчийн биед маш гүн шарх байгаа тохиолдолд цус алдалтыг хурдан зогсооход хэрэглэгддэг. Сүүлчийн тохиолдолд цусны судсыг галлиар бөглөрөх нь цусны бүлэгнэл үүсэхэд хүргэдэггүй.
Дээр дурдсанчлан галли нь гарт хайлдаг металл юм. Материалыг шингэн төлөвт шилжүүлэхэд шаардагдах температур нь 29 хэмээс бага зэрэг өндөр байдаг тул үүнийг алган дээрээ барихад хангалттай. Хэсэг хугацааны дараа анхны хатуу материал бидний нүдний өмнө шууд хайлж эхэлнэ.
Галлиумыг хатууруулах замаар нэлээд сонирхолтой туршилт хийж болно. Үзүүлсэн металл нь хатуурах явцад өргөжих хандлагатай байдаг. Сонирхолтой туршилт хийхийн тулд шингэн галийг шилэн саванд хийхэд хангалттай. Дараа нь та савыг хөргөж эхлэх хэрэгтэй. Хэсэг хугацааны дараа та бөмбөлөг дотор металлын талстууд хэрхэн үүсч эхэлснийг анзаарах болно. Шингэн төлөвт байгаа материалын онцлог шинж чанар нь мөнгөлөг өнгөтэй байхаас ялгаатай нь тэд цэнхэр өнгөтэй болно. Хэрэв хөргөлтийг үргэлжлүүлбэл талстжсан галли нь эцэст нь шилэн савыг хагарах болно.
Дүгнэж хэлэхэд
Тиймээс бид гарт ямар металл хайлдаг болохыг олж мэдсэн. Өнөөдөр галлиумыг өөрийн туршилт хийх зорилгоор худалдаанд гаргаж болно. Гэсэн хэдий ч материалыг маш болгоомжтой харьцах хэрэгтэй. Хатуу галли нь хоргүй бодис юм. Гэсэн хэдий ч шингэн хэлбэрээр материалтай удаан хугацаагаар холбоо барих нь амьсгалын замын саатал, мөчний саажилт, комд орох зэрэг эрүүл мэндийн хамгийн таамаглаагүй үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм.
Атомын дугаар 31-тэй элементийн тухайд ихэнх уншигчид энэ нь Д.И. Менделеев, галли бол маш хайлдаг металл юм: далдуу модны дулаан нь түүнийг шингэн болгон хувиргахад хангалттай.
Гэсэн хэдий ч галли нь хамгийн их хайлдаг металл биш (хэрэв та мөнгөн усыг тооцдоггүй ч гэсэн). Түүний хайлах цэг нь 29.75 ° C, цезий 28.5 ° C-д хайлдаг; ямар ч шүлтлэг металлын нэгэн адил зөвхөн цезийг таны гарт авах боломжгүй тул галлийг алган дээрээ хайлуулах нь цезийг бодвол илүү хялбар байдаг.
Бид 31-р элементийн тухай түүхийг бараг хүн бүрийн мэддэг зүйлийг дурьдсанаар зориуд эхэлсэн. Учир нь энэ "мэддэг" нь тайлбар шаарддаг. Галийг Менделеев таамаглаж, Лекок де Бойсбодран нээсэн гэдгийг хүн бүр мэддэг ч энэ нээлт хэрхэн болсныг тэр бүр мэддэггүй. Галлиум хайлдаг гэдгийг бараг хүн бүр мэддэг ч яагаад хайлдаг вэ гэсэн асуултанд бараг хэн ч хариулж чадахгүй.
Галийг хэрхэн нээсэн бэ?
Францын химич Пол Эмиль Лекок де Бойсбодран галли (1875), самари (1879), диспрозиум (1886) гэсэн гурван шинэ элементийг нээсэн гэдгээрээ түүхэнд бичигджээ. Эдгээр нээлтүүдийн эхнийх нь түүнд алдар нэрийг авчирсан.
Тэр үед түүнийг Францаас гадуур бараг мэддэггүй байв. Тэрээр 38 настай байсан бөгөөд үндсэндээ спектроскопийн судалгаанд оролцдог байв. Лекок де Бойсбаудран сайн спектроскопист байсан бөгөөд энэ нь эцэстээ амжилтанд хүргэсэн: тэрээр спектрийн шинжилгээгээр өөрийн гурван элементийг бүгдийг нь нээсэн.
1875 онд Лекок де Бойсбаудран Пиеррефитээс (Пиреней) авчирсан цайрын хольцын спектрийг судалжээ. Энэ спектрт шинэ ягаан шугам (долгионы урт 4170 Å) нээгдэв. Шинэ шугам нь ашигт малтмалд үл мэдэгдэх элемент байгааг илтгэсэн бөгөөд мэдээжийн хэрэг Лекок де Бойсбаудран энэ элементийг тусгаарлахын тулд бүх хүчин чармайлтаа гаргасан. Үүнийг хийхэд хэцүү болсон: хүдэр дэх шинэ элементийн агууламж 0.1% -иас бага байсан бөгөөд олон талаараа цайртай төстэй байв*. Удаан хугацааны турш туршилт хийсний дараа эрдэмтэн шинэ элемент олж авч чадсан боловч маш бага хэмжээгээр. Маш жижиг (0.1 г-аас бага) тул Лекок де Бойсбодрап түүний физик, химийн шинж чанарыг бүрэн судалж чадаагүй юм.
* Цайрын хольцоос галлийг хэрхэн олж авах талаар доор тайлбарлав.
Галлийн нээлт - шинэ элементийг Францын хүндэтгэлд ингэж нэрлэсэн (Галлиа бол түүний Латин нэр) - Парисын Шинжлэх ухааны академийн тайланд гарч ирэв.
Энэ мессежийг Д.И. Менделеев, таван жилийн өмнө түүний таамаглаж байсан галли эка-хөнгөн цагааныг хүлээн зөвшөөрсөн. Менделеев тэр даруй Парист захидал бичжээ. "Нээлт, тусгаарлах арга, түүнчлэн тайлбарласан цөөн тооны шинж чанарууд нь шинэ металл нь эка-хөнгөн цагаанаас өөр зүйл биш гэдэгт итгэхэд хүргэдэг" гэж түүний захидалд дурджээ. Дараа нь тэр элементийн таамагласан шинж чанаруудыг давтав. Түүгээр ч барахгүй галийн ширхэгийг гартаа атгахгүйгээр, түүнийг биечлэн хараагүй байхад Оросын химич энэ элементийг нээсэн хүн андуурч, шинэ металлын нягт 4.7-той тэнцэх боломжгүй гэж Лекок де Бойсбаудран бичсэн байна. - энэ нь илүү их байх ёстой, ойролцоогоор 5.9...6.0 г/см3!
Хачирхалтай ч гэсэн түүний анхны эерэг, "хүчтэй" нь үечилсэн хууль байдгийг зөвхөн энэ захидлаас мэдсэн. Тэрээр анхны туршилтын үр дүнг шалгахын тулд дахин нэг удаа галлийн үр тариаг тусгаарлаж, сайтар цэвэрлэв. Зарим шинжлэх ухааны түүхчид үүнийг өөртөө итгэлтэй Оросын "урьдчилан таамаглагч" -ыг гутаах зорилгоор хийсэн гэж үздэг. Гэвч туршлага эсрэгээр нь харуулсан: нээсэн хүн андуурчээ. Тэрээр дараа нь: "Миний бодлоор шинэ элементийн нягтрал нь Менделеевийн онолын үзэл бодлыг батлахад онцгой ач холбогдолтой болохыг тэмдэглэх шаардлагагүй гэж би бодож байна."
Менделеевийн таамагласан No31 элементийн бусад шинж чанарууд нь туршилтын өгөгдөлтэй бараг яг таарч байв. "Менделеевийн таамаглал бага зэргийн хазайлтаар биелэв: эка-хөнгөн цагаан галлий болж хувирав." Энгельс "Байгалийн диалектик" зохиолдоо энэ үйл явдлыг ингэж тодорхойлдог.
Менделеевийн таамагласан элементүүдийн эхнийх нь нээгдсэн нь үечилсэн хуулийн байр суурийг ихээхэн бэхжүүлсэн гэж хэлэх нь илүүц биз.
Галлий яагаад хайлдаг вэ?
Галлийн шинж чанарыг урьдчилан таамаглахдаа Менделеев энэ металлыг хайлдаг байх ёстой гэж үзсэн, учир нь түүний бүлгийн аналогууд болох хөнгөн цагаан, индий нь галд тэсвэртэй байдаггүй.
Гэхдээ галлийн хайлах цэг нь ер бусын бага буюу индийээс тав дахин бага байна. Үүнийг галлийн талстуудын ер бусын бүтэцтэй холбон тайлбарладаг. Түүний болор торыг бие даасан атомууд ("хэвийн" металлын адил) биш харин хоёр атомт молекулууд үүсгэдэг. Га 2 молекулууд нь галлийг шингэн төлөвт шилжүүлэх үед ч хадгалагддаг. Гэвч эдгээр молекулууд бие биетэйгээ зөвхөн ван дер Ваалсын сул хүчээр холбогддог бөгөөд тэдгээрийн холбоог устгахад маш бага эрчим хүч шаардагдана.
31-р элементийн бусад зарим шинж чанарууд нь молекулуудын хоёратомитой холбоотой байдаг. Шингэн төлөвт галли нь хатуу төлөвөөс илүү нягт, хүнд байдаг. Шингэн галлийн цахилгаан дамжуулах чанар нь хатуу галлигаас их байдаг.
Галлиум ямар харагддаг вэ?
Гаднах байдлаараа энэ нь цагаан тугалга шиг харагддаг: мөнгөлөг цагаан зөөлөн металл нь агаарт исэлддэггүй, бүдгэрдэггүй;
Ихэнх химийн шинж чанараараа галли нь хөнгөн цагаантай ойролцоо байдаг. Хөнгөн цагааны нэгэн адил галлийн атом нь гаднах тойрог замдаа гурван электронтой байдаг. Хөнгөн цагааны нэгэн адил галли нь хүйтэнд ч галогентэй (иодоос бусад) амархан урвалд ордог. Хоёр металл хоёулаа хүхрийн болон давсны хүчилд амархан уусдаг бөгөөд хоёулаа шүлттэй урвалд орж, амфотерийн гидроксид үүсгэдэг. Урвалын диссоциацийн тогтмолууд
Ga(OH) 3 → Ga 3+ + 3OH –
H 3 GaO 3 → 3H + + GaO 3– 3
- ижил захиалгын тоо хэмжээ.
Гэсэн хэдий ч галли ба хөнгөн цагааны химийн шинж чанарт ялгаатай байдаг.
Галлий нь зөвхөн 260 ° C-аас дээш температурт хуурай хүчилтөрөгчөөр мэдэгдэхүйц исэлддэг бөгөөд хэрэв хөнгөн цагаан нь хамгаалалтын ислийн хальсгүй бол хүчилтөрөгчөөр маш хурдан исэлддэг.
Устөрөгчтэй хамт галли нь борын гидридтэй төстэй гидрид үүсгэдэг. Хөнгөн цагаан нь зөвхөн устөрөгчийг уусгах чадвартай боловч түүнтэй урвалд ордоггүй.
Галли нь бал чулуу, кварц, устай төстэй.
Бал чулуун дээр - цаасан дээр саарал ул мөр үлдээдэг тул.
Кварцын хувьд - цахилгаан ба дулааны анизотропи.
Галийн талстуудын цахилгаан эсэргүүцлийн хэмжээ нь гүйдэл аль тэнхлэгийн дагуу урсахаас хамаарна. Хамгийн их ба хамгийн бага харьцаа нь бусад металлаас илүү 7 байна. Дулааны тэлэлтийн коэффициентэд мөн адил хамаарна.
Гурван талстографийн тэнхлэгийн чиглэлд (галийн талстууд ромб хэлбэртэй) утгууд нь 31:16:11 харьцаатай байна.
Мөн галли нь устай төстэй бөгөөд хатуурахдаа өргөсдөг. Эзлэхүүний өсөлт мэдэгдэхүйц байна - 3.2%.
Эдгээр зөрчилтэй ижил төстэй байдлын хослол нь дангаараа 31-р элементийн өвөрмөц өвөрмөц байдлын тухай өгүүлдэг.
Нэмж дурдахад энэ нь өөр ямар ч элементээс олдоогүй шинж чанартай байдаг. Хайлсаны дараа хайлах цэгээс доош температурт олон сарын турш хэт хөргөсөн төлөвт байж болно. Энэ бол 30-аас 2230 градусын температурт шингэн хэвээр үлддэг цорын ганц металл бөгөөд уурын ууршилт нь хамгийн бага байдаг. Гүн вакуумд ч гэсэн энэ нь зөвхөн 1000 ° C-д мэдэгдэхүйц ууршдаг. Галийн уур нь хатуу ба шингэн металлаас ялгаатай нь нэг атом юм. Ga 2 → 2Ga шилжилт нь их хэмжээний эрчим хүч шаарддаг; Энэ нь галлийн ууршилтын хүндрэлийг тайлбарладаг.
Шингэн төлөвийн том температурын хүрээ нь 31-р элементийн үндсэн техникийн хэрэглээний нэг үндэс суурь юм.
Галли нь юунд тохиромжтой вэ?
Галийн термометр нь зарчмын хувьд 30-аас 2230 градусын температурыг хэмжиж чаддаг. Галийн термометрийг одоо 1200 ° C хүртэл температурт ашиглах боломжтой.
31-р элементийг дохиоллын төхөөрөмжид ашигладаг бага хайлмал хайлш үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Галли-индийн хайлш нь 16 хэмд аль хэдийн хайлдаг. Энэ нь бүх мэдэгдэж байгаа хайлшаас хамгийн их хайлдаг нь юм.
Хагас дамжуулагч дахь "нүх" дамжуулалтыг сайжруулдаг III бүлгийн элементийн хувьд галлиумыг (хамгийн багадаа 99.999% цэвэршилттэй) германий болон цахиурт нэмэлт болгон ашигладаг.
V бүлгийн элементүүд - сурьма ба хүнцэл бүхий галлийн интерметалл нэгдлүүд нь өөрөө хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг.
Шилэн массад галли нэмснээр гэрлийн цацрагийн хугарлын өндөр индекс бүхий шил авах боломжтой бөгөөд Ga 2 O 3 дээр суурилсан шил нь хэт улаан туяаг сайн дамжуулдаг.
Шингэн галли нь түүн дээр туссан гэрлийн 88%-ийг тусгадаг бол хатуу галли нь арай бага тусдаг. Тиймээс тэд үйлдвэрлэхэд маш хялбар галлийн толь хийдэг - галлийн бүрээсийг сойзоор ч түрхэж болно.
Заримдаа галлийн хатуу гадаргууг сайн норгох чадварыг ашигладаг бөгөөд диффузын вакуум насос дахь мөнгөн усыг орлуулдаг. Ийм шахуургууд нь мөнгөн усны шахуургаас илүү вакуумыг "барьдаг".
Цөмийн реакторуудад галлийг ашиглах оролдлого хийсэн боловч эдгээр оролдлогын үр дүнг амжилттай гэж үзэх аргагүй юм. Галли нь зөвхөн нейтроныг нэлээд идэвхтэй барьж аваад зогсохгүй (2.71 амбаартай хөндлөн огтлолыг барих), мөн ихэнх металлуудтай өндөр температурт урвалд ордог.
Галлиум атомын материал болж чадаагүй. Түүний хиймэл цацраг идэвхт изотоп 72 Ga (хагас задралын хугацаа 14.2 цаг) нь ясны хорт хавдрыг оношлоход хэрэглэгддэг. Галлиум-72 хлорид ба нитрат нь хавдараар шингэдэг бөгөөд энэ изотопын цацрагийн шинж чанарыг илрүүлснээр эмч нар гадны формацийн хэмжээг бараг нарийн тодорхойлдог.
Таны харж байгаагаар 31-р элементийн практик боломжууд нэлээд өргөн байна. Нилээд ховор элемент (дэлхийн царцдасын жингийн 1.5 10 -3%), маш тархай бутархай элемент болох галийг олж авахад бэрхшээлтэй тул тэдгээрийг бүрэн ашиглах боломжгүй байна. Цөөхөн уугуул галлийн эрдсүүд мэдэгддэг. Түүний анхны бөгөөд хамгийн алдартай эрдэс болох галлит CuGaS 2 нь зөвхөн 1956 онд нээгдсэн бөгөөд хожим нь аль хэдийн маш ховор байсан өөр хоёр эрдэс олджээ.
Ихэвчлэн галли нь цайр, хөнгөн цагаан, төмрийн хүдэр, түүнчлэн нүүрсэнд бага зэргийн хольц хэлбэрээр байдаг. Мөн онцлог шинж чанар нь: энэ хольц нь том байх тусам түүнийг гаргаж авахад хэцүү байдаг, учир нь шинж чанараараа ижил төстэй металлын хүдэрт галли их байдаг (хөнгөн цагаан, цайр). Газар дээрх галлийн дийлэнх хэсэг нь хөнгөн цагааны эрдсүүдэд агуулагддаг.
Галлийг гаргаж авах нь үнэтэй "таашаал" юм. Тиймээс 31-р элементийг үелэх систем дэх хөршөөсөө бага хэмжээгээр ашигладаг.
Шинжлэх ухаан ойрын ирээдүйд Менделеевийн таамагласан өөр нэг элемент болох германий нэгэн адил зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд орлуулшгүй зүйл болох галлид ямар нэгэн зүйлийг олж мэдэх боломжтой. Одоогоос 30-аад жилийн өмнө галлиас ч бага ашиглагдаж, улмаар “хагас дамжуулагчийн эрин” эхэлсэн...
Үг дээр тоглох уу?
Зарим шинжлэх ухааны түүхчид 31-р элементийн нэрнээс зөвхөн эх оронч үзлийг төдийгүй түүнийг нээсэн хүний даруу бус байдлыг хардаг. "Галли" гэдэг үг нь Латин Галлиа (Франц) хэлнээс гаралтай гэдгийг нийтээрээ хүлээн зөвшөөрдөг. Гэхдээ хэрэв та хүсвэл "азарган тахиа" гэсэн үгийн утгыг ижил үгнээс харж болно! Латинаар "азарган тахиа" гэдэг нь gallus, франц хэлээр le coq гэсэн үг юм. Лекок де Бойсбаудран?
Наснаас хамааран
Ашигт малтмалын хувьд галли нь ихэвчлэн хөнгөн цагааныг дагалддаг. Сонирхолтой нь ашигт малтмал дахь эдгээр элементүүдийн харьцаа нь ашигт малтмал үүсэх хугацаанаас хамаардаг. Хээрийн жоншны хувьд 120 мянган хөнгөн цагаан атом тутамд нэг галлийн атом байдаг. Хожим үүссэн нефелинүүдэд энэ харьцаа аль хэдийн 1:6000, "залуу" чулуужсан модонд ердөө 1:13 байна.
Анхны патент
Галлиумыг ашиглах анхны патентыг 60 жилийн өмнө авч байжээ. Тэд цахилгаан нуман чийдэнгийн 31-р элементийг ашиглахыг хүссэн.
Хүхрийг дарж, хүхэрээр өөрийгөө хамгаална
Галли ба хүхрийн хүчлийн хооронд сонирхолтой харилцан үйлчлэл үүсдэг. Энэ нь элементийн хүхрийн ялгаралт дагалддаг. Энэ тохиолдолд хүхэр нь металлын гадаргууг бүрхэж, цаашид уусахаас сэргийлдэг. Хэрэв та металлыг халуун усаар угаавал урвал дахин үргэлжилж, галли дээр хүхрийн шинэ "арьс" ургах хүртэл үргэлжилнэ.
Хортой нөлөө
Шингэн галли нь ихэнх металлуудтай урвалд орж, механик шинж чанар багатай хайлш, металл хоорондын нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Ийм учраас галлитай харьцах нь олон бүтцийн материалыг хүч чадал алддаг. Бериллий нь галлид хамгийн тэсвэртэй: 1000 ° C хүртэл температурт энэ нь №31 элементийн түрэмгий байдлыг амжилттай эсэргүүцдэг.
Мөн исэл!
Галлийн оксидын бага зэргийн нэмэлтүүд нь олон металлын ислийн шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Тиймээс цайрын исэлд Ga 2 O 3-ийн хольц нь түүний агнуурын чадварыг эрс бууруулдаг. Гэхдээ ийм исэлд цайрын уусах чадвар нь цэвэр цайраас хамаагүй их байдаг. Мөн Ga 2 O 3 нэмэхэд титаны давхар ислийн цахилгаан дамжуулах чанар огцом буурдаг.
Галийг хэрхэн яаж авах вэ
Дэлхий дээр галлийн хүдрийн үйлдвэрлэлийн орд олдоогүй. Иймээс галлийг маш ядуу цайр, хөнгөн цагааны хүдрээс гаргаж авах шаардлагатай болдог. Хүдрийн найрлага, тэдгээрт агуулагдах галлийн агууламж ижил биш тул 31-р элементийг олж авах арга нь нэлээд олон янз байдаг. Энэ элементийг анх нээсэн эрдэс болох цайрын хольцоос галлийг хэрхэн гаргаж авдаг талаар жишээ болгон хэлье.
Юуны өмнө ZnS цайрын хольцыг шатааж, үүссэн ислийг хүхрийн хүчлээр уусгана. Бусад олон металлын хамт галли нь уусмалд ордог. Энэ уусмалд цайрын сульфат давамгайлдаг - хольц, түүний дотор галлиас цэвэршүүлэх ёстой гол бүтээгдэхүүн. Цэвэршүүлэх эхний үе шат нь төмрийн лаг гэж нэрлэгддэг тунадас юм. Хүчиллэг уусмалыг аажмаар саармагжуулах үед энэ лаг тунадас үүсгэдэг. Энэ нь ойролцоогоор 10% хөнгөн цагаан, 15% төмөр, (одоо бидний хувьд хамгийн чухал) 0.05 ... 0.1% галли агуулдаг. Галлийг гаргаж авахын тулд лагийг хүчил эсвэл натрийн гидроксидоор уусгана - галлийн гидроксид нь амфотер юм. Шүлтлэг арга нь илүү тохиромжтой, учир нь энэ тохиолдолд төхөөрөмжийг хямд үнэтэй материалаар хийж болно.
Шүлтлэгийн нөлөөн дор хөнгөн цагаан, галлийн нэгдлүүд уусмал руу ордог. Энэ уусмалыг болгоомжтой саармагжуулах үед галлийн гидроксид тунадас үүснэ. Гэхдээ хөнгөн цагааны зарим хэсэг нь мөн тунадас үүсгэдэг. Тиймээс тунадас дахин уусдаг бөгөөд энэ удаад давсны хүчилд уусдаг. Үүний үр дүнд гол төлөв хөнгөн цагаан хлоридоор бохирдсон галли хлоридын уусмал гарч ирнэ. Эдгээр бодисыг олборлох замаар салгаж болно. Эфир нэмж, AlCl 3-аас ялгаатай нь GaCl 3 нь органик уусгагч руу бараг бүрэн шилждэг. Давхаргыг салгаж, эфирийг нэрж, үүссэн галлийн хлоридыг дахин баяжуулсан идэмхий натриар боловсруулж, галлиас төмрийн хольцыг тунадасжуулж, ялгана. Энэхүү шүлтлэг уусмалаас галлийн металыг гаргаж авдаг. 5.5 В хүчдэлтэй электролизийн аргаар олж авсан. Галлиум нь зэсийн катод дээр хуримтлагддаг.
Галиум ба шүд
Галлиумыг хортой гэж эртнээс бодож байсан. Сүүлийн хэдэн арван жилд л энэ буруу ойлголтыг үгүйсгэж байна. Бага хайлдаг галли нь шүдний эмч нарыг сонирхож байна. 1930 онд анх шүдний ломбоны найрлага дахь галийг мөнгөн усаар солихыг санал болгов. Энд болон гадаадад хийсэн цаашдын судалгаа нь ийм солих хэтийн төлөвийг баталсан. Мөнгөн усгүй металл ломбо (мөнгөн усыг галлиар сольсон) шүдний эмчилгээнд аль хэдийн ашиглагдаж байна.
Тодорхойлолт
Gallium (лат. Gallium), Ga, D. I. Менделеев Дмитрий Ивановичийн үечилсэн системийн III бүлгийн химийн элемент, серийн дугаар 31, атомын масс 69.72; мөнгөлөг цагаан зөөлөн металл.
Физик шинж чанар
Талст галли нь хэд хэдэн полиморф өөрчлөлттэй боловч зөвхөн нэг (I) нь термодинамикийн хувьд тогтвортой бөгөөд a = 4.5186 Å, b = 7.6570 Å, c = 4.5256 параметр бүхий орторомб (псевдо-тетрагональ) тортой байдаг. Галлийн бусад өөрчлөлтүүд (β, γ, δ, ε) нь хэт хөргөлттэй тархсан металлаас талсжиж тогтворгүй байдаг. Өндөр даралттай үед куб ба тетрагональ тортой галли II ба III-ын өөр хоёр полиморф бүтэц ажиглагдсан.
T=20°C температурт хатуу төлөвт байгаа галлийн нягт 5.904 г/см3, T=29.8°C температурт шингэн гали нь 6.095 г/см3 нягттай, өөрөөр хэлбэл хатуурахад галийн эзэлхүүнтэй байна. нэмэгддэг. Галийн хайлах цэг нь өрөөний температураас бага зэрэг өндөр бөгөөд Tbp = 29.8 ° C галлий буцалгана. 
Галийн нэг онцлог шинж чанар нь шингэн төлөвт орших температурын өргөн хүрээтэй (30-аас 2230 ° C), харин 1100÷1200 ° C хүртэл температурт уурын даралт багатай байдаг. Хатуу галлийн хувийн дулаан багтаамж нь T÷24°C температурын мужид 376.7 Ж/кг К (0.09 кал/г градус), шингэн төлөвт T=29÷100°С - 410 Ж/кг К ( 0.098 кал/г градус).
Байгальд байх
Галли нь ердийн ул мөр элемент бөгөөд заримдаа ховор гэж ангилдаг.
Кларк (дэлхийн царцдас дахь галлийн дундаж агууламжийн тоон тооцоо) нь дэлхийн царцдас дахь галлийн хэмжээ нь нэлээд том бөгөөд 1.5·10-3% (масс.) юм. Тиймээс түүний агууламж молибден, висмут, вольфрам, мөнгөн ус болон ховор гэж ангилдаггүй бусад элементүүдээс өндөр байдаг. 
Галлийн гол эх үүсвэр нь боксит (гидратжуулсан хөнгөн цагаан исэл) юм. Бокситын хүдэр нь байршил, гарал үүслийн шинж чанараас үл хамааран тэдгээрийн доторх галлийн тогтмол жигд тархалтаар тодорхойлогддог нь сонирхолтой юм - 0.002-0.006%. Хибинийн нурууны апатит-нефелин хүдрийн нефелин нь галлийг ихээхэн хэмжээгээр агуулдаг (0.01-0.04.
Дэлхийн галлийн гол нөөц нь бокситын ордуудтай холбоотой бөгөөд нөөц нь маш том тул олон арван жилийн турш шавхагдахгүй. Гэсэн хэдий ч боксит агуулагдах галлийн ихэнх хэсэг нь үйлдвэрлэлийн хүчин чадал дутмаг, хэмжээ нь эдийн засгийн шалтгаанаар тодорхойлогддог тул ашиглах боломжгүй хэвээр байна. Галлийн бодит нөөцийг тооцоолоход хэцүү байдаг. АНУ-ын шинжээчдийн үзэж байгаагаар. Геологийн судалгаагаар бокситын ордуудтай холбоотой дэлхийн галлийн нөөц 1 сая тонн байдаг. Хятад, АНУ, Орос, Украйн, Казахстан зэрэг улсууд галлийн асар их нөөцтэй.
Баримт
Галли нь хөнгөн цагаан, цайрын байнгын хамтрагч болох ул мөр элемент тул түүний үйлдвэрлэл нь хөнгөн цагаан эсвэл сульфид полиметалл (ялангуяа цайр) хүдэр боловсруулахтай үргэлж холбоотой байдаг. Ер нь цайрын баяжмалаас галли гарган авах нь металлын өндөр үнийг үүсгэдэг олон бэрхшээлтэй холбоотой байдаг тул хэдэн арван жилийн турш галлийн үйлдвэрлэлийн гол эх үүсвэр (95) нь хөнгөн цагааны үйлдвэрийн хаягдал, түүний эзлэх хувь Хог хаягдлын нэгдсэн боловсруулалт (цайры, индий, Герман) үйлдвэрлэлийн хүчин чадлын 5 орчим хувийг эзэлдэг бөгөөд үүнээс гадна утааны тоос, үнсээс галли, түүнчлэн нүүрсний шаталтаас гаргаж авах технологи байдаг. коксжих хаягдал.
Өргөдөл
Галлиумыг одоохондоо үйлдвэрт өргөнөөр ашиглаагүй байна.
Хөнгөн цагааны үйлдвэрлэл дэх галлийн дайвар бүтээгдэхүүний боломжит хэмжээ нь металлын эрэлтээс хамаагүй давсан хэвээр байна.
Галийн хамгийн ирээдүйтэй хэрэглээ бол хагас дамжуулагч шинж чанартай GaAs, GaP, GaSb зэрэг химийн нэгдлүүдийн хэлбэр юм. Тэдгээрийг өндөр температурт шулуутгагч ба транзистор, нарны батерей болон хаах давхарга дахь фотоэлектрик эффект ашиглах боломжтой бусад төхөөрөмж, түүнчлэн хэт улаан туяаны цацраг хүлээн авагчид ашиглаж болно. Галлиумыг өндөр тусгалтай оптик толь хийхэд ашиглаж болно.
Галли нь 2005 онд дэлхийн зах зээл дээр нэг тонн галли нь 1.2 сая ам.долларын үнэтэй байсан бөгөөд өндөр өртөгтэй, үүнтэй зэрэгцэн энэ металлын хэрэгцээ их байгаа тул түүнийг хөнгөн цагаанаар бүрэн олборлох нь маш чухал юм; чулуун нүүрсний үйлдвэрлэл, боловсруулалтын .
Галли нь тасалгааны температурт шингэн байдаг хэд хэдэн хайлштай бөгөөд түүний нэг хайлш нь 3 ° C хайлах цэгтэй боловч нөгөө талаас галли (бага зэрэг хайлш) нь ихэнх бүтцийн материалд нэлээд түрэмгий байдаг (хагарал. өндөр температурт хайлшийн элэгдэл), мөн хөргөлтийн хувьд энэ нь үр дүнгүй бөгөөд ихэвчлэн хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй.
Галли бол маш сайн тосолгооны материал юм. Галли ба никель, галли, скандийн үндсэн дээр бараг маш чухал металл цавуу бий болсон.
Галлийн исэл нь анарын бүлгийн хэд хэдэн стратегийн чухал лазер материалын нэг хэсэг юм - GSGG, YAG, ISGG гэх мэт.
Галийн термометр нь зарчмын хувьд 30-аас 2230 ° C хүртэл температурыг хэмжих боломжийг олгодог. Галийн термометрийг одоо 1200 ° C хүртэл температурт үйлдвэрлэдэг.
31-р элементийг дохиоллын төхөөрөмжид ашигладаг бага хайлмал хайлш үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Индийтэй галлийн хайлш нь аль хэдийн 16 хэмд хайлдаг. Энэ нь бүх мэдэгдэж буй хайлшаас хамгийн их хайлдаг.
Галлий бол манай гаригийн хамгийн ховор металлын нэг юм. Дэлхий дээр үүнийг цэвэр хэлбэрээр нь олох боломжгүй юм. Энэ нь зөвхөн цайрын хүдэр, боксит дахь нэгдлүүдийн хэлбэрээр олддог. Менделеевийн үелэх системд энэ элемент нэр хүндтэй гучин нэгдүгээр байрыг эзэлдэг. Металл нь өвөрмөц шинж чанартай байдаг - түүний хайлах цэг нь цельсийн 29.8 хэм юм. Энэ нь бидний ердийн өрөөний температураас арай илүү юм. Галийн халбага хэдхэн секундын дотор аяга халуун цайнд хэрхэн уусдагийг видеоноос харж болно.
1. Металлыг анх 1875 онд нээсэн.
2. Анх хайлдаг хайлшийг бий болгоход ашиглаж байсан. Хагас дамжуулагчийн эрин үе гарч ирснээр галийг микроэлектроникт улам бүр ашиглаж эхэлсэн.
3. Цэнхэр болон хэт ягаан туяаны мужид хагас дамжуулагч лазер ба LED үйлдвэрлэхэд галлийн нитридыг ихэвчлэн ашигладаг.
4. Галийн буцлах цэг нь мөнгөн усныхаас хамаагүй өндөр. Энэ шинж чанар нь металыг өндөр температурыг хэмжихийн тулд кварцын термометр (мөнгөн усны оронд) ашиглах боломжийг олгодог.
5. Нэг тонн галли нь сая гаруй долларын үнэтэй бөгөөд жил бүр үнэ нь өсдөг.
6. Арьс ба галлиумд удаан хугацаагаар хүрэх нь үхэлд хүргэдэг цочмог хордлого үүсгэдэг. Түүний шинж тэмдэг нь богино хугацааны сэтгэлийн хөөрөл, дараа нь нойрмоглох, хөдөлгөөний зохицуулалт алдагдах, адинами, арефлекси, амьсгалын хэмнэлийн өөрчлөлт, доод мөчдийн бүрэн хөдөлгөөнгүй байдал юм. Дараа нь хүн ухаангүй байдалд орж, түүнээс хэзээ ч гарахгүй.
7. Галли нь маш амархан хайлдаг тул зөвхөн тусгай зориулалтын полиэтилен уутанд хийж тээвэрлэдэг.
Галлий нь 31 атомын дугаартай химийн элемент бөгөөд хөнгөн металлын бүлэгт багтдаг бөгөөд "Ga" тэмдгээр тэмдэглэгдсэн байдаг. Галлиум нь байгальд цэвэр хэлбэрээр байдаггүй ч түүний нэгдлүүд боксит, цайрын хүдэрт маш бага хэмжээгээр агуулагддаг. Галлий бол зөөлөн, уян хатан, мөнгөн өнгөтэй металл юм. Бага температурт энэ нь хатуу төлөвт байдаг боловч өрөөний температураас (29.8 ° C) ихгүй температурт хайлдаг. Галийн халбага аяга халуун цайнд хэрхэн хайлдагийг доорх видеоноос харж болно.
(Нийт 7 зураг + 1 видео)
1. Элементийг 1875 онд нээснээс эхлээд хагас дамжуулагчийн эрин гартал галлиумыг үндсэндээ бага хайлдаг хайлш үүсгэхэд ашиглаж байжээ.
2. Одоогоор бүх галийг микроэлектроникт ашиглаж байна.
3. Гол элементийн нэгдэл болох галлийн арсенид нь богино долгионы хэлхээ болон хэт улаан туяаны хэрэглээнд ашиглагддаг.
4. Цэнхэр болон хэт ягаан туяаны мужид хагас дамжуулагч лазер болон LED-ийг бүтээхэд галлийн нитридыг бага ашигладаг.
5. Галлиум нь шинжлэх ухаанд мэдэгдэж байгаа биологийн үүрэг гүйцэтгэдэггүй. Гэхдээ галлийн нэгдлүүд болон төмрийн давс нь биологийн системд ижил төстэй байдаг тул эмнэлгийн хэрэглээнд галлийн ионууд төмрийн ионыг орлуулдаг.
