Галий

Галий
Сребрист и блестящ метал
Спектрални линии
Цинк ← Галий → Германий Al ↑ Ga ↓ In 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 Периодична система
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
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)
Моларен обем	11,80×10-3 m3/mol
Специф. топлина на топене	5,59 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	256 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 1310 1448 1620 1838 2125 2518
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
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
Изотоп ИР ПП ТР ПР 66Ga синт. 9,5 часа β+ 66Zn 67Ga синт. 3,3 дни ε 67Zn 68Ga синт. 1,2 часа β+ 68Zn 69Ga 60,11 % стабилен 70Ga синт. 21 мин. β- 70Ge ε 70Zn 71Ga 39,89 % стабилен 72Ga синт. 14,1 часа β- 72Ge 73Ga синт. 4,9 часа β- 73Ge
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.

История

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.

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).

Физични свойства

Свойства на Ga по различните кристални оси

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

Кристализация на галий от стопилка

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.

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

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.