Գալիում

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
31 ՑինկԳալիումԳերմանիում
Ջրածին Հելիում Լիթիում Բերիլիում Բորр Ածխածին Ազոտ Թթվածին Ֆտոր Նեոն Նատրիում Մագնեզիում Ալյումին Սիլիցիում Ֆոսֆոր Ծծումբ Քլոր Արգոն Կալիում Կալցիում Սկանդիում Տիտան Վանադիում Քրոմ Մանգան Երկաթ Կոբալտ Նիկել Պղինձ Ցինկ Գալիում Գերմանիում Արսեն Սելեն Բրոմ Կրիպտոն Ռուբիդիում Ստրոնցիում Իտրիում Ցիրկոնիում Նիոբիում Մոլիբդեն Տեխնեցիում Ռութենիում Ռոդիում Պալադիում Արծաթ Կադմիում Ինդիում Անագ Ծարիր Թելուր Յոդ Քսենոն Ցեզիում Բարիում Լանթան Ցերիում Պրազեոդիում Նեոդիում Պրոմեթիում Սամարիում Եվրոպիում Գադոլինիում Տերբիում Դիսպրոզիում Հոլմիում Էրբիում Թուլիում Իտերբիում Լյուտեցիում Հաֆնիում Տանտալ Վոլֆրամ Ռենիում Օսմիում Իրիդիում Պլատին Ոսի Սնդիկ Թալիում Կապար Բիսմունտ Պոլոնիում Աստատ Ռադոն Ֆրանցիում Ռադիում Ակտինիում Թորիում Պրոտակտիում Ուրան Նեպտունիում Պլուտոնիում Ամերիցիում Կյուրիում Բերկլիում Կլիֆորնիում Էյնշտեյնիում Ֆերմիում Մենդելեևիում Նոբելիում Լոուրենցիում Ռեզերֆորդիում Դուբնիում Սիբորգիում Բորիում Հասիում Մեյտներիում Դարմշտադտիում Ռենտգենիում Կոպերնիցիում Ունունտրիում Ֆլերովիում Ունունպենտիում Լիվերմորիում Ունունսեպտիում ՈւնունօկտիումՔիմիական տարրերի պարբերական համակարգ
31Ga
Orthorhombic.svg
Electron shell 031 Gallium.svg
Gallium crystals.jpg
Սպիտակ-արծաթափայլ փափուկ մետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ Գալիում/ Gallium (Ga), 31
Խումբ, պարբերություն, բլոկ 2, , d
Ատոմային զանգված
(մոլային զանգված)
65,38(2)69,723(1)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա [Ar] 3d10 4s2 4p1
Էլեկտրոնները ըստ թաղանթների 0
Ատոմի շառավիղ 141 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտային շառավիղ 125 պմ
Իոնի շառավիղ (+3e) 62 (+1e) 81 պմ
Էլեկտրաբացասականություն 1,81 (Պոլինգի սանդղակ)
Օքսիդացման աստիճաններ +2
Իոնիզացման էներգիա
(առաջին էլեկտրոն)
 905,8(9,39) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Խտություն (ս. պ.-ում) 7,133 գ/սմ³
Հալման ջերմաստիճան 302,93 К (29,8 °C)
Եռման ջերմաստիճան 2 477
Մոլյար ջերմունակություն 26,07[2] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ 11,8 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղացանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք շեղանկյուն
Բյուրեղացանցի տվյալներ a=4,519 b=7,658 c=4,526
Դեբայի ջերմաստիճան 240 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն (300 Կ) 28,1 Վտ/(մ·Կ)
31
Գալիում
Ga
69,723
3d104s24p1

Գալիում (լատ.՝ Gallium), Ga, տարրերի պարբերական համակարգի 3-րդ խմբի քիմիական p տարր, կարգահամարը՝ 31, ատոմական զանգվածը՝ 69,72։ Նրա ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքն է՝ 4s24p1 К-, L-, М- թաղանթները լրացված են։

Բնության մեջ գտնվում են երկու կայուն իզոտոպները՝ 69Ga (60,5%) և 71Ga(39,5%)։ Արհեստականորեն ստացվել են 63-76 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվ իզոտոպներ։ «Գալիում» տարրի («էկաալյումին») գոյությունը և նրա հիմնական հատկությունները կանխագուշակել է Դ․ Ի․ Մենդելեևը, 1870 թվականին։

Պատմություն[խմբագրել]

«Գալիում» տարրի («էկաալյումին») գոյությունը և նրա հիմնական հատկությունները կանխագուշակել է Դ․ Ի․ Մենդելեևը, 1870 թվականին։

Մենդելեևը բավականին լավ նկարագրել է տարրի ոչ միայն ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, այլ նաև սպեկտրոսկոպիայի բացահայտման եղանակը: 1870 թվականի դեկտեմբերի 11-ին իր սեփական «ռուսական քիմիական հասարակություն ամսագիր»[3] հոդվածում Մենդելեևը ցույց տվեց, որ ատոմային զանգվածը 6 գ/սմ3:

Հայտնաբերել է Պ․ է․ Լեկոք դը Բուաբոդրանը ցինկի փայլում և անջատել 1875 թվականին։ Անվանվել է հայտնաբերման վայրի՝ Ֆրանսիայի (Gallia) անունով։ 1875 թվականի սեպտեմբերի 20-ին Փարիզի ակադեմիայի նիստում կարդացել են Պ․ Է․ Լեկոք դը Բուաբոդրանի նամակը, որում գրված էր նոր տարրի և նրա հատկությունների ուսումնասիրությունների մասին: Նամակում ասվում էր, որ 1875 թվականի օգոստոսի 27-ին երեկոյան ժամը 3-ի և 4-ի կողմերը նա հայտնաբերել է նոր տարրի պարզ նմուշը: Ուսումնասիրելով նմուշի սպեկտրը, Պ․ Է․ Լեկոք դը Բուաբոդրանը բահայտեց երկու նոր մանուշակագույն գծեր: Այդ նույն նամակում նա առաջարկեց տոր տարն անվանել Gallium[4]:

Տարրն իր անվանումը ստացել է Ֆրանսիայի պատվին:

Aquote1.png Կարծում եմ...կարիք չկա նշելու, թե ինչ բացառիկ նշանակություն ունի նոր տարրի խտությունը` Մենդելեևի ստեղծագործական հայացքների հաստատման հարցում:

-Մեջբերում ըստ[5]

Aquote2.png


Բնության մեջ[խմբագրել]

Հազվագյուտ և ցրված տարր է, կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 0,0015%-ը։ Միակ միներալը՝ CuGaS2, հազվադեպ է հանդիպում։ Երկրակեղևում գտնվող գալիումի հիմնական մասը պարունակվում է ալյումինային միներալներում։ Բոքսիտները և նեֆելինները պարունակում են 0,002-0,01 % գալիում։ Փոքր քանակներով ուղեկցում է ցինկին, երկաթին, պարունակվում է նաև սֆալերիտներում (մինչև 0,02 %) և քարածխում։ Գալիումի կոնցենտրացիան ծովի ջրում 3·10-5 մգ/լ է[6]:

Հանքավայրեր[խմբագրել]

Գալիումի հանքավայրեր կան Հարավ-Արևմտյան Աֆրիկայում, Ռուսաստանում, ԱՊՀ երկրներում[7]:

Իզոտոպներ[խմբագրել]

Իզոտոպ Վիճակ Քայքայման էներգիան ՄէՎ Սպին Տրոհում Հաճախություն %
60Ga 70 ms K = 98,4, β+p = 1,6, β+α = 2,5 × 10−3
61Ga 0,15 s 9,0 (3/2−) K/β+ = 100
62Ga 116,12 ms 9,17 0+ K/β+ = 100
63Ga 32,4 s 5,52 3/2−, 5/2− K/β+ = 100
64Ga 2,627 min 7,165 0+ K/β+ = 100
65Ga 15,2 min 3,255 3/2− K/β+ = 100
66Ga 9,49 h 5,175 0+ K/β+ = 100
67Ga 3,2612 d 1,000 3/2− K = 100
68Ga 67,629 min 2,921 1+ K/β+ = 100
69Ga stabil 3/2− 60,108
70Ga 21,14 min 1,656 (β), 0,655 (K) 1+ β = 99,59, K = 0,41
71Ga stabil 3/2− 39,892
72Ga 14,10 h 4,001 3− β = 100
72m1Ga 39,68 ms 0,120 (0+) IT = 100
73Ga 4,86 h 1,593 3/2− β = 100
74Ga 8,12 min 5,37 (3−) β = 100
74m1Ga 9,5 s 0,06 (IT), 5,43 (β) (0) IT>50, β<50
75Ga 126 s 3,392 3/2− β = 100
76Ga 32,6 s 7,01 (2+, 3+) β = 100
77Ga 13,2 s 5,34 (3/2−) β = 100
78Ga 5,09 s 8,2 (3+) β = 100
79Ga 2,847 s 7,0 (β), 1,3 (βn) (3/2−) β = 100, βn = 0,089
80Ga 1,697 s 10,38 (β), 2,35 (βn) (3) β = 100, βn = 0,89
81Ga 1,217 s 8,32 (β), 3,39 (βn) (5/2−) β = 100, βn = 11,9
82Ga 0,599 s 12,7 (β), 5,3 (βn) (1,2,3) β = 100, βn = 22,3
83Ga 0,31 s 11,5 (β), 8,0 (βn) β = 100, βn = 40
84Ga 85 ms 14,0 (β), 8,5 (βn) β = 100, βn = 70
85Ga <150 ns 3/2− β = 100
86Ga <150 ns β = 100

Ստացում[խմբագրել]

Գալիումի ստացման հիմնական աղբյուրը ալյումինի արտադրությունն է։ Միակ միներալը CuGaS2, հազվադեպ է հանդիպում։

Ֆիզիկական հատկություններ[խմբագրել]

Գալիումի բյուրեղները
Մետաղական գալիում

Գալիումը սպիտակ-արծաթափայլ փափուկ մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը՝ 29,8 °C, եռմանը՝ 223 °C, պինդ վիճակում խտությունը՝ 59,04 կգ/մ3 (20 °C), իսկ հեղուկ վիճակում՝ 6095 կգ/մ3 (29,8 °C)։

Բյուրեղացանցի կառուցվածք՝ շեղանկյուն, տվյալները а = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å[2]: Քիմիական հատկություններով նման է ալյումինին։ Միացություններում սովորաբար եռարժեք է․ երկարժեք և միարժեք միացություններն անկայուն են։ Եռարժեք գալիումի միացությունները նման են ալյումինի միացություններին։ Օդում սովորական ջերմաստիճանում կայուն է։

Բնական գալիումը ունի 2 իզոտոպներ՝ 69Ga (61,2 %) և 71Ga (38,8 %):

Քիմիական հատկություններ[խմբագրել]

Տաքացնելիս (260 °C-ից բարձր) միանում է թթվածնին, սակայն առաջացած օքսիդի շերտը պաշտպանում է մետաղը հետագա օքսիդացումից։ Հայտնի են գալիումի երեք օքսիդ, ենթօքսիդը՝ Ga2O, օքսիդը՝ GaO (ուժեղ վերականգնիչներ են) և եռօքսիդը՝ Ga2C3 (սպիտակ, ջրում անլուծելի նյութ է)։

\mathsf{2Ga + 6H_2O \rightarrow 2Ga(OH)_3 + 3H_2\uparrow}

Գալիումի սպիտակ, դոնդողանման հիդրօքսիդը՝ Ga2Օ3•H2O, որն ստացվում է գալիումի աղերի ջրային լուծույթներից, ամֆոտեր է, լուծվում է ալկալիներում, առաջացնելով գալատներ, թթուներում՝ գալիումի աղեր։ Լինելով ավելի թթվային, քան ալյումինի հիդրօքսիդը:

\mathsf{2Ga + 6HCl \rightarrow 2GaCl_3 + 3H_2\uparrow}

Գալիումի հիդրօքսիդը լուծվում է ոչ միայն ուժեղ հիմքերում, այլև ամոնիակի լուծույթում։

\mathsf{2Ga + 6H_2O + 2NaOH \rightarrow 2Na[Ga(OH)_4] + 3H_2O}

Գլիումը հալոգենների հետ միանում է նույնիսկ սովորական պայմաններում (բացի յոդից)։ Հալոգենիդները խոնավածուծ են, լուծվում են ջրում և օրգանական լուծիչներում։

\mathsf{2Ga + GaI_3 \xrightarrow{^ot} 3GaI}
\mathsf{4LiH + GaCl_3 \rightarrow Li[GaH_4] + 3LiCl}

Տաքացնելիս գալիումը միանում է ազոտին (900-1000 °C) և ծծմբին (1200-1300 °C)՝ առաջացնելով նիտրիդ և սուլֆիդ։ Զրի հետ չի փոխազդում։ Դանդաղ փոխազդում է աղաթթվի, ծծմբական թթվի, ավելի հեշտ՝ ֆտորաջրածնական թթվի, պերքլորական թթվի և արքայաջրի հետ։

\mathsf{[GaH_4]^- + 4H_2O \rightarrow Ga(OH)_3 + OH^- + 4H_2\uparrow}

Սառը ազոտական թթվի և ալկալիների տաք լուծույթների հետ չի փոխազդում։ Գալիումի սուլֆատը, նիտրատը, պերքլորատը գոյություն ունեն բյուրեղահիդրատների ձևով։ Բիսմութի, կադմիումի, կապարի և այլ մետաղների հետ առաջացնում է դյուրահալ համաձուլվածքներ։

Կիրառություն[խմբագրել]

Կիրառվում է բարձր ջերմաստիճանային ջերմաչափեր (600-1300 °C) պատրաստելու համար և վակուումային պոմպերում։ Գալիումական օպտիկական հայելիները ջերմակայուն են և ունեն անդրադարձման մեծ ունակություն (88 %)։ Գալիումի հալման ցածր ջերմաստիճան (60° C-ից ցածր) ունեցող միահալույթների բաղադրիչն է, որոնք օգտագործվում են ազդանշանային հարմարանքներում։

72Ga ռադիոակտիվ իզոտոպը կիրառվում է ոսկրի քաղցկեղի ախտորոշման համար։

Գալիումը կիրառվում է կիսահաղորդչային էլեկտրոնիկայում։ Կիրառման մեծ հեռանկար ունեն GaAs, GaP, GaSb միացությունները, որոնք կարող են օգտագործվել բարձր ջերմաստիճանային ուղղիչներում, տրանզիստորներում, արևային մարտկոցներում և ինֆրակարմիր ճառագայթման ընդունիչներում:

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (en) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. 2,0 2,1 Химическая энциклопедия: в 5 тт. / Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 479. — 623 с. — 100 000 экз.
  3. Менделеев Д. И. Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов. — Журнал Русского химического общества. — 1871. — Т. III. — С. 25—56.
  4. de Boisbaudran, Lecoq (1875). "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 hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences 81: 493–495. Retrieved 2014-04-08. 
  5. Сулименко Л.М. Галлий / Популярная библиотека химических элементов. Т. 1. - М.: Наука, 1983. - С. 409
  6. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  7. Галлий

Գրականություն[խմբագրել]

  • Шека И. А, Чаус И. С, Мнтюрева Т. Т., Галлий, К., 1963;
  • Еремин Н. И., Галлий, М., 1964;
  • Рустамов П. Г., Халькогениды галлия, Баку, 1967;
  • Дымов А. М., Савостин А. П., Аналитическая химия галлия, М., 1968;
  • Иванова Р. В., Химия и технология галлия, М., 1973;
  • Коган Б. И., Вершковская О. В., Славиковская И. М., Галлий. Геология, применение, экономика, М., 1973;
  • Яценко С. П., Галлий. Взаимодействие с металлами, М., 1974;
  • Процессы экстракции и сорбции в химической технологии галлия, Алма-Ата, 1985;
  • Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, 2 изд., т. 1, М., 1976, с. 223-44;
  • Федоров П. И., Мохосоев М. В.. Алексеев Ф. П., Химия галлия, индия и таллия, Новосиб., 1977. П. И. Федоров.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել]