Галий

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
31 ЦинкГалийГерманий
Al

Ga

In
Външен вид
сребристо-бял метал
Кристализиран
сребристо-бял метал
Общи данни
Име, символ, № Галий, Ga, 31
Химическа серия Метал
Група, период, блок 13, 4, p
Свойства на атома
Атомна маса 69,723 u
Атомен радиус (calc) 130 (136) pm
Ковалентен радиус 126 pm
Радиус на ван дер Ваалс 187 pm
Електронна конфигурация [Ar]3d104s24p1
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 3
Оксидационни с-ния (оксид) 3 (?)
Кристална структура ромбоидна
Физични свойства
Агрегатно състояние Твърдо вещество
Плътност 5904 kg/m³
Температура на топене 302,91 K (29,76 °C)
Температура на кипене 2477 K (2204 °C)
Моларен обем 11,80*10-3 m³/mol
Специф. топлина на топене 5,59 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 258,7 kJ/mol
Скорост на звука 2740 m/s при 293,15 K
Други
Електроотрицателност 1,81 (скала на Полинг)
Специф. топлинен капацитет 370 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост 6,78*106 S/m
Топлопроводимост 40,6 W/(m·K)
Йонизационен потенциал ? kJ/mol

Галият е химичен елемент с атомен номер 31 и означение Ga. Открит е през 1875 година. Втечнява се при стайна температура (29,76°C) дори при по-продължително държане в ръка. Той не се среща в свободно състояние в природата. Галият е мек сребрист метал. Смес на галий (68,5%) с индий (21,5%) и калай (10%) има температура на топене много по-ниска от тази на замръзването на водата: -19°C. Използва се главно за направата на смеси, които се топят при ниски температури. Тъй като е ценен полупроводник, днес се използва в електрониката. Галиевият нитрид и индиево-галиевият нитрид дават синята и виолетовата светлина на светодиоди (LED) и лазерни диоди.

Кристализация на галий от стопилка

История[редактиране | edit source]

През 1871 съществуването на галия било предсказано за първи път от Дмитрий Менделеев. Той предсказал също редица от свойствата на елемента като плътност, точка на топене и др. [1]

Галият бил открит с помощта на спектроскопски изследвания от френския химик Пол-Емил Лекок де Боабудран (на френски: Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran) през 1875 по своя характеристичен спектър (две виолетови линии).[2]

Физически свойства[редактиране | edit source]

Галият не се среща самостоятелно в природата, но се получава лесно чрез топене на руда. Чистият галиев метал има блестящ сребрист цвят и стъклоподобна структура. Избягва се съхранението му в стъклени или метални съдове защото при замръзване той увеличава обема си 3.1%. Галият е сред най-плътните течности и отстъпва по плътност на течната си фаза само на силиция, германия, бисмута и водата.

Физичните свойства на галия са силно анизотропни и са с различна стойност по трите кристалографски оси a, b и c. Свойствата на галия са също силно температурно зависими, особено близо до точката на топене.[3]

Свойства на Ga по различните кристални оси [3]
Свойства a b c
α (~25 °C, µm/m) 16 11 31
ρ (29.7 °C, nΩ•m) 543 174 81
ρ (0 °C, nΩ•m) 480 154 71.6
ρ (77 K, nΩ•m) 101 30.8 14.3
ρ (4.2 K, pΩ•m) 13.8 6.8 1.6

Галият не кристализира в нито една проста кристална структура. Стабилната фаза при нормални условия е орторомбична с 8 атоми. Всеки атом има само един най-близък съсед на разстояние 244 пикометра (pm) и шест други съседи вътре с допълнителни 39 pm. Стабилността на фазите зависи от температурата и налягането.

Приложения[редактиране | edit source]

Галиевите йони имат медицински приложения, защото са подобни на железните йони. Подобно на водата, при втвърдяване галият се разширява. Намира приложение вместо живака в термометри за измерване на високи температури.

Галиевият арсенид е полупроводник и се използва за направата на светодиоди и свръхвисокочестотни транзистори. Изпаренията на галиевия арсенид са силно токсични и опасни за човека.

От откриването му през 1875 до ерата на полупроводниците главното приложение на галия било за направата на високотемпературни термометри и направата на метални смеси с необикновени свойства. С развитието на полупроводниците през 1960 започва ерата на галиевия арсенид.[4]

Използвана литература[редактиране | edit source]

  1. Ball, Philip. The Ingredients: A Guided Tour of the Elements. Oxford University Press, 2002. ISBN 0-19-284100-9. с. 105.
  2. de Boisbaudran, Lecoq. Caractères chimiques et spectroscopiques d'un nouveau métal, le gallium, découvert dans une blende de la mine de Pierrefitte, vallée d'Argelès (Pyrénées). // Comptes rendus 81. 1835-1965. с. 493.
  3. а б Rosebury, Fred. Handbook of Electron Tube and Vacuum Techniques. Springer, 1992. ISBN 978-1-56396-121-2. с. 26.
  4. Moskalyk, R. R.. Gallium: the backbone of the electronics industry. // Minerals Engineering 16 (10). 2003. DOI:10.1016/j.mineng.2003.08.003. с. 921.