Галий
Галий | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Сребрист и блестящ метал |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Общи данни | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Име, символ, Z | Галий, Ga, 31 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Група, период, блок | 13, 4, p | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Химическа серия | слаб метал | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Електронна конфигурация | [Ar] 3d10 4s2 4p1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
e- на енергийно ниво | 2, 8, 18, 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS номер | 7440-55-3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Свойства на атома | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомна маса | 69,723 u | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомен радиус (изч.) | 130 (136) pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ковалентен радиус | 122±3 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Радиус на ван дер Ваалс | 187 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Степен на окисление | 3, 2, 1, −1, −2, −4, −5[1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Оксид |
Ga2O3 (амфотерен) Ga2O (неутрален) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Електроотрицателност (Скала на Полинг) |
1,81 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Йонизационна енергия |
I: 578,8 kJ/mol II: 1979,3 kJ/mol III: 2963 kJ/mol IV: 6180 kJ/mol |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Физични свойства | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Агрегатно състояние | твърдо вещество | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кристална структура | ромбична | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Плътност | 5910 kg/m3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Температура на топене | 302,915 K (29,915 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Температура на кипене | 2673 K (2400 °C) [2] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Моларен обем | 11,80×10-3 m3/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Специф. топлина на топене | 5,59 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Специф. топлина на изпарение | 256 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Скорост на звука | 2740 m/s при 20 °C | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Специф. топл. капацитет | 370 J/(kg·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Специф. електропроводимост | 6,78×106 S/m при 20 °C | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Специф. ел. съпротивление | 0,27 Ω.mm2/m при 20 °C | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Топлопроводимост | 40,6 W/(m·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Магнетизъм | диамагнитен[3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Модул на еластичност | 9,8 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Коефициент на Поасон | 0,47 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Твърдост по Моос | 1,5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Твърдост по Бринел | 56,8 – 68,7 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
История | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Наименован | на Галия | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Откритие | Пол-Емил Лекок дьо Боабодран (1875 г.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Най-дълготрайни изотопи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Галий в Общомедия |
Галият е химичен елемент с атомен номер 31 и символ 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 %), индий (21,5 %) и калай (10 %), известна с тривиалното наименование галинстан, 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.
Съдържание
История[редактиране | редактиране на кода]
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. [4]
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).[5]
Физични свойства[редактиране | редактиране на кода]
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 (-195,85 °C; nΩ•m) | 101 | 30,8 | 14,3 |
ρ (-268,92 °C; pΩ•m) | 13,8 | 6,8 | 1,6 |
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.[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 | редактиране на кода]
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.[7]
Източници[редактиране | редактиране на кода]
- ↑ Hofmann, Patrick. Colture. Ein Programm zur interaktiven Visualisierung von Festkörperstrukturen sowie Synthese, Struktur und Eigenschaften von binären und ternären Alkali- und Erdalkalimetallgalliden. PhD Thesis, ETH Zurich, 1997. ISBN 3728125970. DOI:10.3929/ethz-a-001859893. S. 83 – 233. (на немски)
- ↑ Zhang Y. Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. // J. Chem. Eng. Data 56 (2). 2011. DOI:10.1021/je1011086. p. 328 – 337. (на английски)
- ↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds. // CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th. Boca Raton (FL), CRC Press, 2005. ISBN 0-8493-0486-5. (на английски)
- ↑ Ball, Philip. The Ingredients: A Guided Tour of the Elements. Oxford University Press, 2002. ISBN 0-19-284100-9. p. 105. (на английски)
- ↑ 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. p. 493. Посетен на 23 септември 2008. (на френски)
- ↑ а б Rosebury, Fred. Handbook of Electron Tube and Vacuum Techniques. Springer, 1992. ISBN 978-1-56396-121-2. p. 26. (на английски)
- ↑ Moskalyk, R. R.. Gallium: the backbone of the electronics industry. // Minerals Engineering 16 (10). 2003. DOI:10.1016/j.mineng.2003.08.003. p. 921. (на английски)
Периодична система на елементите
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||
Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||
Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||
|