Tanım
Galyum (enlem. Galyum), Ga, D. I. Mendeleev Dmitry Ivanovich'in periyodik sisteminin III. grubunun kimyasal elementi, seri numarası 31, atom kütlesi 69.72; gümüşi beyaz yumuşak metal.
Fiziksel özellikler
Kristal galyumun çeşitli polimorfik modifikasyonları vardır, ancak yalnızca bir (I) termodinamik olarak stabildir ve a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å parametreleriyle ortorombik (sözde dörtgen) bir kafese sahiptir. Galyumun diğer modifikasyonları (β, γ, δ, ε) aşırı soğutulmuş dağılmış metalden kristalleşir ve kararsızdır. Yüksek basınçta, galyum II ve III'ün sırasıyla kübik ve tetragonal kafeslere sahip iki polimorfik yapısı daha gözlendi.
T=20°C sıcaklıkta katı haldeki galyumun yoğunluğu 5,904 g/cm3'tür, T=29,8°C'deki sıvı galyumun yoğunluğu 6,095 g/cm3'tür, yani katılaşma sonrasında galyumun hacmi artar. Galyumun erime noktası oda sıcaklığından biraz daha yüksektir ve Tmelt = 29,8 °C'ye eşittir; galyum Tbp = 2230 °C'de kaynar. 
Galyumun özelliklerinden biri, sıvı haldeki geniş sıcaklık aralığına sahip olmasıdır (30 ila 2230°C), 1100÷1200°C'ye kadar sıcaklıklarda düşük buhar basıncına sahiptir. Katı galyumun T÷24°C sıcaklık aralığında özgül ısı kapasitesi 376,7 J/kg K'dir (0,09 cal/g derece), T=29÷100°C - 410 J/kg K'de sıvı halde ( 0,098 cal/g derece).
Doğada olmak
Galyum tipik bir eser elementtir, bazen nadir olarak da sınıflandırılır.
Clarke (yerkabuğunun ortalama içeriğinin sayısal tahmini) yer kabuğundaki galyumun oldukça büyük olduğunu ve %1,5·10-3 (kütle) tutarında olduğunu göstermektedir. Bu nedenle içeriği molibden, bizmut, tungsten, cıva ve genellikle nadir olarak sınıflandırılmayan diğer bazı elementlerden daha yüksektir. 
Galyumun ana kaynağı boksittir (hidratlı alüminyum oksit). Boksit cevherlerinin, konumlarına ve menşe özelliklerine bakılmaksızın, içlerinde sürekli olarak eşit bir galyum dağılımı ile karakterize edilmesi ilginçtir -% 0,002-0,006. Khibiny Dağları'ndaki apatit-nefelin cevherlerinden elde edilen nefelinler önemli miktarlarda (0.01-0.04.04) galyum içerir.
Dünyanın ana galyum rezervleri, rezervleri o kadar büyük olan ve onlarca yıl boyunca tükenmeyecek olan boksit yataklarıyla ilişkilidir. Bununla birlikte, boksitin içerdiği galyumun çoğu, hacmi ekonomik nedenlerle belirlenen üretim kapasitesinin yetersizliği nedeniyle kullanılamıyor. Gerçek galyum rezervlerini tahmin etmek zordur. ABD'li uzmanlara göre Jeolojik Araştırmalar'ın boksit yataklarıyla ilişkili küresel galyum kaynakları 1 milyon tondur. Çin, ABD, Rusya, Ukrayna ve Kazakistan önemli miktarda galyum rezervine sahiptir.
Fiş
Galyum, alüminyum ve çinkonun sürekli bir arkadaşı olan bir eser elementtir, bu nedenle üretimi her zaman alüminyum veya sülfür polimetalik (özellikle çinko) cevherlerinin işlenmesine bağlıdır. Tipik olarak, çinko konsantrelerinden galyumun çıkarılması, metalin yüksek fiyatına neden olan birçok zorlukla ilişkilidir, bu nedenle, birkaç on yıldır galyum üretiminin ana kaynağı (95) alüminyum endüstrisinden gelen atıklar olmuştur ve bunların payı sözde entegre atık işleme (çinko, indiyum, Almanya ile birlikte) üretim kapasitesinin yaklaşık% 5'ini oluşturur. Ayrıca, baca tozundan galyumun ve kömür yanmasından kaynaklanan külün çıkarılmasına yönelik teknolojiler de vardır. kok atığı.
Başvuru
Galyumun henüz yaygın endüstriyel kullanımı yoktur.
Alüminyum üretiminde galyum yan ürünlerinin potansiyel ölçeği hala metale olan talebi önemli ölçüde aşmaktadır.
Galyumun en umut verici uygulaması yarı iletken özelliklere sahip GaAs, GaP, GaSb gibi kimyasal bileşikler formundadır. Yüksek sıcaklık redresörleri ve transistörlerinde, güneş pillerinde ve engelleme katmanındaki fotoelektrik etkinin kullanılabileceği diğer cihazlarda ve ayrıca kızılötesi radyasyon alıcılarında kullanılabilirler. Galyum, oldukça yansıtıcı optik aynalar yapmak için kullanılabilir.
Galyum pahalıdır; 2005 yılında dünya pazarında bir ton galyumun maliyeti 1,2 milyon ABD dolarıdır ve bu metale olan yüksek maliyet ve aynı zamanda büyük ihtiyaç nedeniyle, alüminyum üretiminde tam çıkarımın sağlanması çok önemlidir. ve kömürün sıvı yakıtta işlenmesi.
Galyumun oda sıcaklığında sıvı olan çok sayıda alaşımı vardır ve alaşımlarından birinin erime noktası 3 °C'dir, ancak diğer yandan galyum (daha az ölçüde alaşımlar) çoğu yapısal malzemeye (çatlama) karşı oldukça agresiftir. ve alaşımların yüksek sıcaklıkta aşınması) ve Soğutucu olarak etkisizdir ve çoğu zaman kabul edilemez.
Galyum mükemmel bir yağlayıcıdır. Galyum ve nikel, galyum ve skandiyum temelinde neredeyse çok önemli metal yapıştırıcılar oluşturulmuştur.
Galyum oksit, garnet grubunun (GSGG, YAG, ISGG, vb.) stratejik açıdan önemli bir dizi lazer malzemesinin bir parçasıdır.
Galyum termometreler prensip olarak 30 ila 2230 ° C arasındaki sıcaklıkların ölçülmesine izin verir. Galyum termometreler artık 1200 ° C'ye kadar sıcaklıklar için üretilmektedir.
31 No'lu element, sinyalizasyon cihazlarında kullanılan düşük erime noktalı alaşımların üretiminde kullanılır. Galyum-indiyum alaşımı zaten 16°C'de erir. Bilinen tüm alaşımlar arasında en eriyebilir olanıdır.
Arnold Schwarzenegger'in mükemmel bir şekilde canlandırdığı destroyerin eski bir modeliyle savaşan, sıvı metalden yapılmış T-1000 sonlandırıcıyı hatırlıyor musunuz? Ancak böyle bir "sıvı" metal aslında var ve sadece birisinin fantastik hayal gücünün bir ürünü değil. Bu metale denir - galyum ve oldukça ilginç özelliklere sahip.
Bu kırılgan metalin erime noktası 29.76°C ve belli bir süre sıcak ellerde tutarsanız erimeye başlayacaktır. Galyumun varlığı ilk kez 1871'de periyodik element tablosunun babası olan büyük Rus bilim adamı Dmitri Mendeleev tarafından tahmin edildi. O zamanlar, "büyük bilimsel beyinlerin" hiçbiri böyle bir metalin doğada var olabileceğini hayal edemezdi ve hatta Rus kimyagerimiz, onun ana temel özelliklerinden birkaçını, daha doğrusu düşük yoğunluğunu ve erime noktasını doğru bir şekilde tahmin edebilmişti. 
Galyum doğada saf halde bulunmaz, ancak bileşikleri boksit ve çinko cevherlerinde ihmal edilebilir miktarlarda bulunur. Galyum yumuşak, sünek, gümüş renkli bir metaldir. Düşük sıcaklıklarda katı haldedir ancak oda sıcaklığından (29,8°C) çok yüksek olmayan bir sıcaklıkta erir. 1875 yılında elementin keşfinden yarı iletken çağın ortaya çıkışına kadar galyum öncelikle düşük erime noktalı alaşımlar oluşturmak için kullanıldı. Şu anda galyumun tamamı mikroelektronikte kullanılıyor. Kullanılan ana element bileşiği olan galyum arsenit, mikrodalga devrelerinde ve kızılötesi uygulamalarda kullanılır.
Günümüzde galyum esas olarak yarı iletken endüstrisinde, her gün kullandığımız en gelişmiş dijital cihazların üretiminde kullanılmaktadır. Bu arada, kendi deneylerini yapmak isteyenler için galyum internette ücretsiz olarak bulunabilir (eğer çok fazla kazarsanız). Galyum metali toksik olmayan bir metal olarak kabul edilse de, bazı kaynaklar bu metale korunmasız cilt üzerinde uzun süre maruz kalmanın ciddi cilt hastalıklarına neden olabileceğini iddia ediyor: galyum ile cilt teması, ultra- üzerinde küçük dağılmış metal parçacıkları kalır. Dışarıdan gri bir noktaya benziyor. 
Galyum 2005 yılında pahalıdır; dünya pazarında galyumun maliyeti bir tondur; 1,2 milyon dolar ABD'de yüksek fiyat ve aynı zamanda bu metale olan büyük talep nedeniyle, alüminyum üretiminde ve taş kömürünün sıvı yakıta dönüştürülmesinde tam çıkarımının sağlanması çok önemlidir. Düşük erime noktası nedeniyle galyum külçelerinin, sıvı galyum tarafından yeterince ıslatılmayan polietilen torbalarda taşınması önerilir. 
Videoda elinizde küçük galyum parçalarının nasıl erimeye başladığını görebilirsiniz:
ve bir galyum kaşığı çayın içinde nasıl çözülür:
Galyumun yalnızca eritilmesiyle değil aynı zamanda katılaştırılmasıyla da ilginç bir deney yapılabilir. Birincisi, galyum katılaştığında genleşen birkaç maddeden biridir (tıpkı su gibi) ve ikincisi, erimiş metalin rengi katının renginden oldukça farklıdır.
Bir cam şişeye az miktarda sıvı galyum dökün ve üstüne küçük bir parça katı galyum yerleştirin (galyum aşırı soğuma yeteneğine sahip olduğundan kristalizasyon için bir tohum). Video, metal kristallerinin nasıl büyümeye başladığını açıkça gösteriyor (gümüşi-beyaz eriyiğin aksine mavimsi bir renk tonuna sahipler). Bir süre sonra genişleyen galyum balonu patlatır.
Videonun orta kısmı (galyum kristallerinin büyümesi) videonun çok uzun olmaması için on kat hızlandırıldı:
Galyum gezegenimizdeki en nadir metallerden biridir. Onu Dünya'da saf haliyle bulmak imkansızdır. Sadece çinko cevherleri ve boksitteki bileşikler halinde bulunur. Mendeleev'in periyodik tablosunda bu element onurlu bir otuz birinci sırada yer almaktadır. Metalin benzersiz bir özelliği var; erime noktası yalnızca 29,8 santigrat derece. Bu, normal oda sıcaklığımızdan biraz daha fazla. Videoda bir galyum kaşığının bir fincan sıcak çayın içinde saniyeler içinde nasıl tam anlamıyla çözüldüğünü görebilirsiniz.
1. Metal ilk kez 1875'te keşfedildi.
2. Başlangıçta düşük erime noktalı alaşımlar oluşturmak için kullanıldı. Yarı iletken çağının gelişiyle birlikte galyum mikroelektronikte daha fazla kullanılmaya başlandı.
3. Galyum nitrür genellikle mavi ve ultraviyole aralığında yarı iletken lazerler ve LED'ler yapmak için kullanılır.
4. Galyumun kaynama noktası cıvanınkinden çok daha yüksektir. Bu özellik, metalin yüksek sıcaklıkları ölçmek için kuvars termometrelerde (cıva yerine) kullanılmasına olanak tanır.
5. Bir ton galyumun maliyeti bir milyon dolardan fazladır ve fiyatı her yıl artmaktadır.
6. Deri ve galyumun uzun süreli teması ölümcül sonuçlar doğurabilecek akut zehirlenmelere neden olabilir. Semptomları kısa süreli heyecan, ardından gerilik, hareketlerin bozulmuş koordinasyonu, adinami, isfleksi, solunum ritmindeki değişiklikler ve alt ekstremitelerin tamamen hareketsizliğidir. Daha sonra kişi koma durumuna düşer ve bir daha bu durumdan çıkmaz.
7. Galyum çok kolay eridiğinden dolayı sadece özel polietilen torbalarda taşınır.
Galyum, atom numarası 31 olan kimyasal bir elementtir. Hafif metaller grubuna aittir ve “Ga” sembolü ile gösterilir. Galyum doğada saf halde bulunmaz, ancak bileşikleri boksit ve çinko cevherlerinde ihmal edilebilir miktarlarda bulunur. Galyum yumuşak, sünek, gümüş renkli bir metaldir. Düşük sıcaklıklarda katı haldedir ancak oda sıcaklığından (29,8°C) çok yüksek olmayan bir sıcaklıkta erir. Aşağıdaki videoda bir galyum kaşığının bir fincan sıcak çayın içinde nasıl eridiğini görebilirsiniz.
(Toplam 7 fotoğraf + 1 video)
1. 1875 yılında elementin keşfinden yarı iletken çağın ortaya çıkışına kadar galyum öncelikle düşük erime noktalı alaşımlar oluşturmak için kullanıldı.
2. Şu anda galyumun tamamı mikroelektronikte kullanılmaktadır.
3. Kullanılan ana element bileşiği olan galyum arsenit, mikrodalga devrelerinde ve kızılötesi uygulamalarda kullanılır.
4. Mavi ve ultraviyole aralığında yarı iletken lazerlerin ve LED'lerin oluşturulmasında galyum nitrür daha az kullanılır.
5. Galyumun bilim tarafından bilinen hiçbir biyolojik rolü yoktur. Ancak galyum bileşikleri ve demir tuzları biyolojik sistemlerde benzer şekilde davrandığından, tıbbi uygulamalarda galyum iyonları sıklıkla demir iyonlarının yerini alır.
Bu da 29,76 o C'dir. Sıcak bir avuç içine koyarsanız yavaş yavaş katı halden sıvı hale geçmeye başlar.
Tarihe kısa bir gezi
Elinizde eriyen metalin adı nedir? Yukarıda belirtildiği gibi böyle bir malzeme galyum olarak bilinir. Teorik varlığı, 1870 yılında yerli bir bilim adamı olan kimyasal elementler tablosunun yazarı Dmitry Mendeleev tarafından tahmin edilmişti. Böyle bir varsayımın ortaya çıkmasının temeli, onun çok sayıda metalin özelliklerini incelemesiydi. O zamanlar hiçbir teorisyen, elde eriyen metalin gerçekte var olduğunu hayal edemezdi.
Mendeleev'in görünümünü öngördüğü son derece düşük erime noktalı bir malzemeyi sentezleme olasılığı Fransız bilim adamı Emile Lecoq de Boisbaudran tarafından kanıtlandı. 1875 yılında galyumu çinko cevherinden ayırmayı başardı. Malzemeyle yapılan deneyler sırasında bilim adamı, elinde eriyen bir metal elde etti.
Emile Boisbaudran'ın çinko cevherinden yeni bir elementin izole edilmesinde önemli zorluklar yaşadığı biliniyor. İlk deneylerinde yalnızca 0,1 gram galyum çıkarmayı başardı. Ancak bu bile malzemenin şaşırtıcı özelliğini doğrulamak için yeterliydi.
Galyum doğada nerede bulunur?
Galyum, cevher yatağı olarak oluşmayan elementlerden biridir. Malzeme yerkabuğunda oldukça dağılmıştır. Doğada galit ve zengeit gibi son derece nadir mineraller içerisinde bulunur. Laboratuvar deneyleri sırasında çinko, alüminyum, germanyum ve demir cevherlerinden az miktarda galyum izole edilebilir. Bazen boksit, kömür yatakları ve diğer maden yataklarında bulunur.
Galyum nasıl elde edilir
Şu anda, bilim adamları çoğunlukla ellerde eriyen metali, alüminanın işlenmesi sırasında çıkarılan alüminyum çözeltilerinden sentezliyorlar. Alüminyumun büyük kısmının çıkarılması ve metallerin tekrarlanan konsantrasyon prosedürünün gerçekleştirilmesi sonucunda, az miktarda galyum içeren bir alkalin çözelti elde edilir. Bu malzeme elektroliz yoluyla çözeltiden izole edilir.
Uygulama alanları
Galyum henüz endüstride uygulama bulamadı. Bunun nedeni katı halde benzer özelliklere sahip olan alüminyumun yaygın kullanımıdır. Buna rağmen galyum umut verici bir malzeme gibi görünüyor çünkü mükemmel yarı iletken özelliklere sahip. Bu metal potansiyel olarak transistör elemanlarının, yüksek sıcaklık redresörlerinin ve güneş panellerinin üretiminde kullanılabilir. Galyum, en yüksek yansıtıcılığa sahip optik ayna kaplamaları yapmak için mükemmel bir çözüm gibi görünüyor.
Galyumun endüstriyel ölçekte kullanılmasının önündeki ana engel, cevherlerden ve minerallerden sentezinin yüksek maliyetidir. Bu metalin dünya pazarında ton başına fiyatı 1,2 milyon doların üzerindedir.
Bugüne kadar galyum yalnızca tıp alanında etkili bir kullanım alanı bulmuştur. Sıvı formdaki metal, kanserden muzdarip kişilerde kemik kaybını yavaşlatmak için kullanılıyor. Kurbanların vücudunda aşırı derin yaraların olması durumunda kanamanın hızla durdurulması için kullanılır. İkinci durumda, kan damarlarının galyum tarafından tıkanması kan pıhtılarının oluşmasına yol açmaz.
Yukarıda belirtildiği gibi galyum elde eriyen bir metaldir. Malzemenin sıvı hale geçmesi için gereken sıcaklık 29 o C'nin biraz üzerinde olduğundan avuçlarınızda tutmanız yeterlidir. Bir süre sonra başlangıçta katı olan malzeme tam anlamıyla gözlerimizin önünde erimeye başlayacak.
Galyumun katılaştırılmasıyla oldukça etkileyici bir deney gerçekleştirilebilir. Sunulan metal katılaşma sırasında genleşme eğilimindedir. İlginç bir deney yapmak için sıvı galyumun bir cam şişeye yerleştirilmesi yeterlidir. Daha sonra kabı soğutmaya başlamanız gerekir. Bir süre sonra balonun içinde metal kristallerinin nasıl oluşmaya başladığını fark edeceksiniz. Sıvı haldeki malzemenin karakteristik özelliği olan gümüşi renk tonunun aksine mavimsi bir renge sahip olacaklar. Soğutmaya devam edilirse, kristalleşen galyum sonunda cam şişeyi parçalayacaktır.
Sonuç olarak
Böylece elde ne tür bir metalin eridiğini öğrendik. Bugün galyum, kendi deneylerinizi yapmak için satışta bulunabilir. Ancak malzemenin çok dikkatli kullanılması gerekir. Katı galyum toksik olmayan bir maddedir. Bununla birlikte, sıvı formdaki malzemeyle uzun süreli temas, solunumun durması, uzuvların felç olması ve kişinin komaya girmesi dahil olmak üzere en öngörülemeyen sağlık sonuçlarına yol açabilir.
