Опубликовано 3 комментария

Галлий как химический элемент таблицы Менделеева

Г Галлий является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 31 и условным обозначением Ga. Галлий представляет собой мягкий хрупкий металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком.

Как был открыт Галлий

Галлий в виде металла

История такого химического элемента как галлий очень занимательна. Русский ученый и химик Дмитрий Иванович Менделеев в 1871 году при составлении своей элементарной таблицы предсказал наличие нового химического элемента. Он предсказал его атомную массу и некоторые свойства, и назвал его эко-алюминий. Дмитрий Иванович предсказал, что этот элемент будет обнаружен с помощью спектроскопа. Не обнаруженный на тот момент эко-алюминий не должен реагировать с воздухом и будет медленно растворяться в кислотах.

В 1875 году французский химик Поль Эмиль Лекок Буасбаудран с помощью спектроскопии открыл новый химический элемент при изучении сфалерита. Название Галлий ему было дано в честь Родины первооткрывателя. Отделил чистый элемент так же Лекок методом электролиза водного раствора гидроксида калия.

Где и как добывают Галлий

Шарики галлия в колбе

Мировое производство галлия составляет ежегодно порядка 300 тонн. Он является побочным продуктом при переработке руд других металлов, поэтому объем его добычи зависит именно от них. Основным источником при добыче галлия является боксит(руда для получения алюминия), но в гораздо меньших количествах его можно получить из сфалерита(руда для получения цинка). При переработке бокситов галлий накапливается в растворе гидроксида натрия. Из этого раствора можно извлечь элемент множеством способов.

Самый последний метод извлечения заключается в использовании ионообменной смолы. Конечная эффективность добычи зависит от того сколько галлия присутствовало в бокситной руде. Если концентрация составляла стандартное значение 50 частей на миллион, то извлечь возможно только 7.5 частей. Количество, которое можно извлечь обычно составляет около 15%. После этого методом двойного электролиза получают очищенный элемент. После первого электролиза чистота элемента получается порядка 80%.Чистота галлия после второго электролиза при использовании этого метода составяет 99.997%. Правда на выходе чистого элемента получается гораздо меньше. Из добытых 300 тонн галлия на выходе чистого элемента получается всего 180 тонн.

Распространенность Галлия

Кристаллизация галлия

Распространенность галлия является понятием относительным. Во Вселенной этот элемент пока не оценен, потому что это сделать пока непредставляется возможным. На нашей планете он является довольно редким элементом. В земной коре его присутствие оценивается в 19 частей на миллион. Его распространенность сопоставима с литием и свинцом. Ученые оценивают мировые запасы галлия в 1.6 миллионов тонн. В свободном виде этот химический элемент в природе не встречается или пока он просто не был обнаружен. Сегодня его принято добывать из алюминиевых, цинковых и германиевых руд в качестве побочного продукта. Содержание галлия в этих рудах обычно очень низкое.

В бокситах(алюминиевая руда) его содержание не превышает 0,008%. Самое высокое содержание галлий находит в германиевой руде. Его концентрация составляет в ней не более 1%. Были предприняты попытки добычи галиия из германиевой руды, но это производство оказалось нерентабельным и от этой идеи отказались. Так же галлий можно обнаружить в некоторых минералах, но они являются очень редкими. К таким минералам относится галлит, сонгеит и цумгаллит. К слову, эти минералы являются настолько редкими, что к примеру сонгеит встречается в единственном, известном на сегодняшний день, месте в мире. Сонгеит добывается только в Республике Намибия в шахте Цумеб. Пока его распространенность редкая, но, возможно, все изменится.

Применение Галлия

Применение галлия из-за его редкости является не очень широким, но его востребованность растет с каждым годом. Его применение затрагивает в той или инной степени разные сферы деятельности. Самыми важными из них является электроника, медицина, военная и ядерная промышленность.

Светодиоды галлия

В силу своих свойств 98% применения галлия составляют полупроводниковые элементы. Для этих нужд используется высокочистый галлий(чистота 99,999%) в соединении с другими элементами и сплавами. Самыми коммерчески важными соединениями являются арсенид, антимонид, фосфид и нитрид галлия. Чтобы было понятно, арсенид галлия представляет собой соединение с мышьяком. Антимонид в свою очередь является соединением галлия с сурьмой.

Среди вышеперечисленных материалов арсенид галлия является вторым по распространенности полупроводниковым материалом после кремния. Если брать в сравнение с кремнием арсенид галлия по некоторым свойствам значительно превосходит его. Этот материал обладает более высокой пропускной способностью. Это позволяет найти ему более широкое применение в электросфере. Например, в мобильных электронных устройствах радиоприемные антенны изготавливаются именно из арсенида галлия, которые обеспечивают прием интернета и телефонной связи. Спрос на него с каждым годом только увеличивается с появлением технологий передачи данных 4G и 5G, за счет которого они и развиваются. Другие сплавы так же находят применение в печатных платах электронных устройств, в устройствах чтения компакт-дисков, светодиодах(испускают синий цвет) и многом другом.

В военной промышленности так же галлий находит свое применение в радиоэлектронных устройствах. В пример можно поставить исполнительные элементы связи со спутниками и марсоходами.

Так же этот элемент является компонентом исполнительных элементов солнечных батарей в качестве замены кремнию. В медицине галлий используется в медицинских термометрах(сплав галлия, олова и индия), так как использовать ртуть запретили. Радиоизотоп галлия-67 используется для обнаружения очагов воспаления таких болезней как туберкулез, остеомиелит, пневмонии и другого рода инфекции и опухолей(в том числе и раковых). В ядерной промышленности этот элемент используется в составе сплава теплообменников в ядерных реакторах.

Интересные факты

Кристалл Галлия

Интересных фактов связанных с галлием из-за его редкости не так уж и много, но все же они есть. Стоит начать с самого открытия. Дело в том, что Поль Эмиль Лекок Буасбаудран назвал этот элемент галлий в честь своей Родины, но на тот момент было альтернативное предположение. Научный мир предположил, что Лекок назвал этот элемент в честь себя. Это заявление было обосновано тем, что слово «петух» на французском выглядит как «Le coq» и на латыни пишется «Gallus». В статье 1877 года французский химик опроверг это предположение.

Еще одним интересным моментом является то, что металлический галлий является сам по себе не токсичным веществом. В принципе, как и роль его в организме в качестве микроэлемента тоже пока не выяснена. Внешне он очень напоминает алюминий в твердом состоянии, но его температура плавления составляет всего 29°C. В связи с этим его свойством у химиков существует своего рода шутка. Суть ее заключается в том, чтобы вылепить из галлия чайную ложку, заварить горячий чай своему товарищу и поместить туда эту ложку. Интересной становится реакция объекта шутки, когда металлическая ложка начинает растворяться в горячем чае при помешивании.

3 комментария к “Галлий как химический элемент таблицы Менделеева

  1. Очень интересный прикол с ложечкой

  2. Наука двигатель прогресса 6G уже близко

  3. Менделеев интересный тип Великий ученый с мировой славой а в его время думали что он чекнутый

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *