Галий

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Галий, 31Ga
Ga,31.jpg
сребристо-бял метал
Кристализиран
Общи данни
ЦинкГалийГерманий
Al

Ga

In
Водород
Хелий
Литий
Берилий
Бор
Въглерод
Азот
Кислород
Флуор
Неон
Натрий
Магнезий
Алуминий
Силиций
Фосфор
Сяра
Хлор
Аргон
Калий
Калций
Скандий
Титан
Ванадий
Хром
Манган
Желязо
Кобалт
Никел
Мед
Цинк
Галий
Германий
Арсен
Селен
Бром
Криптон
Рубидий
Стронций
Итрий
Цирконий
Ниобий
Молибден
Технеций
Рутений
Родий
Паладий
Сребро
Кадмий
Индий
Калай
Антимон
Телур
Йод
Ксенон
Цезий
Барий
Лантан
Церий
Празеодим
Неодим
Прометий
Самарий
Европий
Гадолиний
Тербий
Диспросий
Холмий
Ербий
Тулий
Итербий
Лутеций
Хафний
Тантал
Волфрам
Рений
Осмий
Иридий
Платина
Злато
Живак
Талий
Олово
Бисмут
Полоний
Астат
Радон
Франций
Радий
Актиний
Торий
Протактиний
Уран
Нептуний
Плутоний
Америций
Кюрий
Берклий
Калифорний
Айнщайний
Фермий
Менделевий
Нобелий
Лоуренсий
Ръдърфордий
Дубний
Сиборгий
Борий
Хасий
Майтнерий
Дармщатий
Рьонтгений
Коперниций
Нихоний
Флеровий
Московий
Ливерморий
Тенесин
Оганесон
Име, символ, № Галий, Ga, 31
Група, период, блок 13, 4, p
Химическа серия Метал
Електронна конфигурация [Ar]3d104s24p1
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 3
Electron shell 031 Gallium - no label.svg
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
Степен на окисление 3
Оксид ?
Електроотрицателност 1,81 (скала на Полинг)
Йонизационен потенциал I: ? kJ/mol
Gallium spectrum visible.png
Физични свойства
Агрегатно състояние Твърдо вещество
Кристална структура ромбоидна
Плътност 5904 kg/
Температура на топене 302,91 K
(29,76 °C)
Температура на кипене 2477 K
(2204 °C)
Моларен обем 11,80*10-3 /mol
Специф. топлина на топене 5,59 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 258,7 kJ/mol
Скорост на звука 2740 m/s
Специф. топлинен капацитет 370 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост 6,78*106 S/m
Топлопроводимост 40,6 W/(m·K)

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 | 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. [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 | редактиране на кода]

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 | 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.[4]

Използвана литература[редактиране | редактиране на кода]

  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.