Galis yra D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos ketvirtojo periodo trečiosios grupės pagrindinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 31. Žymimas simboliu Ga (lat. Galis). Priklauso lengvųjų metalų grupei. Paprasta medžiaga galis yra minkštas, kalus sidabriškai baltos spalvos metalas su melsvu atspalviu.

Atominis skaičius – 31

Atominė masė – 69,723

Tankis, kg/m³ - 5910

Lydymosi temperatūra, °C - 29,8

Šiluminė talpa, kJ/(kg °C) - 0,331

Elektronegatyvumas – 1,8

Kovalentinis spindulys, Å - 1,26

1-oji jonizacija potencialas, eV - 6,00

Galio atradimo istorija

Prancūzų chemikas Paulas Emile'as Lecoqas de Boisbaudranas įėjo į istoriją kaip trijų naujų elementų atradėjas: galio (1875), samariumo (1879) ir disprozio (1886). Pirmasis iš šių atradimų atnešė jam šlovę.

Tuo metu jis buvo mažai žinomas už Prancūzijos ribų. Jam buvo 38 metai ir jis daugiausia užsiėmė spektroskopiniais tyrimais. Lecoqas de Boisbaudranas buvo geras spektroskopuotojas, ir tai galiausiai atvedė į sėkmę: spektrinės analizės būdu jis atrado visus tris savo elementus.

1875 m. Lecoq de Boisbaudran ištyrė iš Pierrefitte (Pirėnai) atvežto cinko mišinio spektrą. Šiame spektre buvo atrasta nauja violetinė linija. Naujoji linija parodė, kad minerale yra nežinomo elemento, ir visiškai natūralu, kad Lecoq de Boisbaudran dėjo visas pastangas, kad šis elementas būtų izoliuotas. Tai padaryti buvo sunku: naujojo elemento kiekis rūdoje buvo mažesnis nei 0,1 % ir daugeliu atžvilgių buvo panašus į cinką*. Po ilgų eksperimentų mokslininkui pavyko gauti naują elementą, bet labai mažą kiekį. Toks mažas (mažiau nei 0,1 g), kad Lecoq de Boisbaudran negalėjo iki galo ištirti jo fizinių ir cheminių savybių.

Galio atradimas – taip naujasis elementas buvo pavadintas Prancūzijos garbei (Gallia lotyniškas pavadinimas) – pasirodė Paryžiaus mokslų akademijos pranešimuose.

Šią žinutę perskaitė D.I. Mendelejevas ir atpažino galyje eka-aliuminį, ką jis numatė prieš penkerius metus. Mendelejevas iš karto parašė į Paryžių. „Atradimo ir išskyrimo metodas, taip pat kelios aprašytos savybės leidžia manyti, kad naujasis metalas yra ne kas kitas, o eka-aliuminis“, – sakoma jo laiške. Tada jis pakartojo tam elementui numatytas savybes. Be to, niekada nelaikydamas rankose galio grūdelių, nematydamas jo asmeniškai, rusų chemikas tvirtino, kad elemento atradėjas klydo, kad naujojo metalo tankis negali būti lygus 4,7, kaip rašė Lecoqas de Boisbaudranas. - turi būti didesnis, maždaug 5,9...6,0 g/cm 3! Tačiau patirtis parodė priešingai: atradėjas klydo. Mendelejevo numatytas pirmojo elemento atradimas žymiai sustiprino periodinio dėsnio poziciją.

Vidutinis galio kiekis žemės plutoje yra 19 g/t. Galis yra tipiškas mikroelementas, turintis dvigubą geocheminį pobūdį. Vienintelis galio mineralas, galitas CuGaS 2, yra labai retas. Galio geochemija yra glaudžiai susijusi su aliuminio geochemija, kurią lemia jų fizikinių ir cheminių savybių panašumas. Didžioji galio dalis litosferoje yra aliuminio mineraluose. Dėl savo kristalų cheminių savybių panašumo su pagrindiniais uolienų formavimo elementais (Al, Fe ir kt.) ir didelės izomorfizmo su jais galimybės, galis nesudaro didelių sankaupų, nepaisant reikšmingos klarko vertės. Išskiriami mineralai, turintys daug galio: sfaleritas (0 – 0,1 %), magnetitas (0 – 0,003 %), kasiteritas (0 – 0,005 %), granatas (0 – 0,003 %), berilis (0 – 0,003 %). , turmalinas (0 – 0,01 %), spodumenas (0,001 – 0,07 %), flogopitas (0,001 – 0,005 %), biotitas (0 – 0,1 %), muskovitas (0 – 0,01 %), sericitas (0 – 0,005 %), lepidolitas (0,001 – 0,03 %), chloritas (0 – 0,001 %), lauko špatai (0 – 0,01 %), nefelinas (0 – 0,1 %), hecmanitas (0,01 – 0,07 %), natrolitas (0 – 0,1 %).

Bene garsiausia galio savybė yra jo lydymosi temperatūra, kuri yra 29,76 °C. Tai antrasis labiausiai lydantis metalas periodinėje lentelėje (po gyvsidabrio). Tai leidžia išlydyti metalą laikant jį rankoje. Galis yra vienas iš nedaugelio metalų, kurie plečiasi, kai lydalas kietėja (kiti yra Bi, Ge).

Kristalinis galis turi keletą polimorfinių modifikacijų, tačiau tik vienas (I) yra termodinamiškai stabilus, turintis ortorombinę (pseudotetragoninę) gardelę, kurios parametrai a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Kitos galio modifikacijos (β, γ, δ, ε) kristalizuojasi iš peršaldyto dispersinio metalo ir yra nestabilios. Esant padidintam slėgiui, buvo pastebėtos dar dvi polimorfinės II ir III galio struktūros, turinčios atitinkamai kubines ir tetragonines groteles.

Kieto galio tankis esant T=20 °C temperatūrai yra 5,904 g/cm³.

Viena iš galio savybių yra platus skystos būsenos egzistavimo temperatūrų diapazonas (nuo 30 iki 2230 °C), o jo garų slėgis žemas iki 1100÷1200 °C. Kietojo galio savitoji šiluminė talpa temperatūrų diapazone T=0÷24 °C yra 376,7 J/kg K (0,09 cal/g deg.), skystoje būsenoje esant T=29÷100 °C - 410 J/kg K (0,098 cal/g deg.).

Elektrinė varža kietoje ir skystoje būsenoje yra lygi atitinkamai 53,4·10–6 om·cm (esant T=0 °C) ir 27,2·10–6 om·cm (esant T=30 °C). Skysto galio klampumas esant skirtingoms temperatūroms yra 1,612 puzų, kai T=98 °C, ir 0,578 puzų, kai T=1100 °C. Paviršiaus įtempis, išmatuotas 30 °C temperatūroje vandenilio atmosferoje, yra 0,735 n/m. 4360 Å ir 5890 Å bangų ilgių atspindžio koeficientai yra atitinkamai 75,6 % ir 71,3 %.

Natūralus galis susideda iš dviejų izotopų 69 Ga (61,2%) ir 71 Ga (38,8%). Šiluminio neutronų gaudymo skerspjūvis jiems yra atitinkamai 2,1·10–28 m² ir 5,1·10–28 m².

Galis yra mažai toksiškas elementas. Dėl žemos lydymosi temperatūros galio luitus rekomenduojama gabenti polietileniniuose maišuose, kuriuos silpnai sudrėkina išlydytas galis. Kažkada iš metalo buvo gaminami net užpildai (vietoj amalgaminių). Šis pritaikymas pagrįstas tuo, kad vario miltelius sumaišius su išlydytu galiu, gaunama pasta, kuri po kelių valandų sukietėja (dėl intermetalinio junginio susidarymo) ir po to gali atlaikyti kaitinimą iki 600 laipsnių, nelydant.

Aukštoje temperatūroje galis yra labai agresyvi medžiaga. Aukštesnėje nei 500 °C temperatūroje korozuoja beveik visus metalus, išskyrus volframą, ir daugelį kitų medžiagų. Kvarcas atsparus išlydytam galiui iki 1100 °C, tačiau problema gali kilti dėl to, kad kvarcą (ir daugumą kitų stiklų) šis metalas labai drėkina. Tai yra, galis tiesiog prilips prie kvarco sienelių.

Galio cheminės savybės yra artimos aliuminio savybėms. Metalo paviršiuje ore susidariusi oksido plėvelė apsaugo galį nuo tolesnės oksidacijos. Kaitinamas slėgiu, galis reaguoja su vandeniu, sudarydamas junginį GaOOH pagal reakciją:

2Ga + 4H2O = 2GaOOH + 3H 2.

Galis reaguoja su mineralinėmis rūgštimis, išskirdamas vandenilį ir sudarydamas druskas, o reakcija vyksta net žemiau kambario temperatūros:

2Ga + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2

Reakcijos su šarmais ir kalio bei natrio karbonatais produktai yra hidroksogallatai, kuriuose yra Ga(OH) 4 - ir, galbūt, Ga(OH) 6 3 - ir Ga(OH) 2 - jonų:

2Ga + 6H2O + 2NaOH = 2Na + 3H2

Galis reaguoja su halogenais: reakcija su chloru ir fluoru vyksta kambario temperatūroje, su bromu - jau -35 °C (apie 20 °C - užsidegant), sąveika su jodu prasideda kaitinant.

Galis nesąveikauja su vandeniliu, anglimi, azotu, siliciu ir boru.

Aukštoje temperatūroje galis gali sunaikinti įvairias medžiagas ir jo poveikis yra stipresnis nei bet kurio kito metalo lydalo. Taigi grafitas ir volframas yra atsparūs galio lydymui iki 800 °C, alundas ir berilio oksidas BeO - iki 1000 °C, tantalas, molibdenas ir niobis yra atsparūs iki 400÷450 °C.

Su dauguma metalų galis sudaro galidus, išskyrus bismutą, taip pat cinko, skandžio ir titano pogrupių metalus. Vieno iš V 3 Ga galidų perėjimo į superlaidžią būseną temperatūra yra gana aukšta – 16,8 K.

Galis sudaro polimerų hidridus:

4LiH + GaCl3 = Li + 3LiCl.

Jonų stabilumas mažėja eilėje BH 4 - → AlH 4 - → GaH 4 - . BH 4 jonas yra stabilus vandeniniame tirpale, AlH 4 ir GaH 4 greitai hidrolizuojasi:

GaH 4 - + 4H 2 O = Ga(OH) 3 + OH - + 4H 2 -

Ga(OH) 3 ir Ga 2 O 3 ištirpinus rūgštyse, susidaro vandens kompleksai 3+, todėl iš vandeninių tirpalų išskiriamos galio druskos kristalinių hidratų pavidalu, pavyzdžiui, galio chloridas GaCl 3 * 6H 2 O, galio kalio alūnas KGa(SO 4) 2 * 12H2O.

Įdomi sąveika tarp galio ir sieros rūgšties. Jį lydi elementinės sieros išsiskyrimas. Šiuo atveju siera apgaubia metalo paviršių ir neleidžia tolesniam jo tirpimui. Jei metalą nuplaunate karštu vandeniu, reakcija atsinaujins ir tęsis tol, kol ant galio užaugs nauja sieros „odelė“.

• Ga2H6- lakus skystis, lydymosi temperatūra –21,4 °C, virimo temperatūra 139 °C. Eterinėje suspensijoje su ličiu arba talio hidratu susidaro junginiai LiGaH 4 ir TlGaH 4 . Susidaro apdorojant tetrametildigalaną trietilaminu. Yra bananų obligacijos, kaip ir diborane

• Ga2O3- balti arba geltoni milteliai, lydymosi temperatūra 1795 °C. Yra dviejų modifikacijų pavidalu. α- Ga 2 O 3 - bespalviai trikampiai kristalai, kurių tankis 6,48 g/cm³, šiek tiek tirpsta vandenyje, tirpsta rūgštyse. β- Ga 2 O 3 - bespalviai monoklininiai kristalai, kurių tankis 5,88 g/cm³, šiek tiek tirpsta vandenyje, rūgštyse ir šarmuose. Jis gaunamas kaitinant galio metalą ore 260 °C temperatūroje arba deguonies atmosferoje arba kalcinuojant galio nitratą ar sulfatą. ΔH° 298(mėginys) −1089,10 kJ/mol; ΔG° 298 (mėginys) –998,24 kJ/mol; S° 298 84,98 J/mol*K. Jie pasižymi amfoterinėmis savybėmis, nors pagrindinės savybės, palyginti su aliuminiu, yra patobulintos:

Ga 2 O 3 + 6HCl = 2GaCl 2 Ga 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na Ga 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaGaO 2 + CO 2

• Ga(OH)3- apdorojant trivalenčių galio druskų tirpalus šarminių metalų hidroksidais ir karbonatais (pH 9,7), iškrenta želė pavidalo nuosėdų pavidalu. Tirpsta koncentruotame amoniake ir koncentruotame amonio karbonato tirpale, o virinant nusėda. Kaitinant galio hidroksidą galima paversti į GaOOH, po to į Ga 2 O 3 *H 2 O ir galiausiai į Ga 2 O 3. Gali būti gaunamas trivalenčių galio druskų hidrolizės būdu.

• GaF 3- Balti milteliai. t lydalo >1000 °C, t virimo 950 °C, tankis - 4,47 g/cm³. Šiek tiek tirpsta vandenyje. Žinomas GaF 3 ·3H 2 O kristalinis hidratas.Jis gaunamas kaitinant galio oksidą fluoro atmosferoje.

• GaCl3- bespalviai higroskopiniai kristalai. t lydymosi temperatūra 78 °C, virimo temperatūra t 215 °C, tankis - 2,47 g/cm³. Gerai ištirpinkime vandenyje. Hidrolizuojasi vandeniniuose tirpaluose. Gauta tiesiai iš elementų. Naudojamas kaip organinės sintezės katalizatorius.

• GaBr 3- bespalviai higroskopiniai kristalai. t lydalo 122 °C, t virimo 279 °C tankis - 3,69 g/cm³. Tirpsta vandenyje. Hidrolizuojasi vandeniniuose tirpaluose. Šiek tiek tirpsta amoniake. Gauta tiesiai iš elementų.

• GaI 3- higroskopinės šviesiai geltonos spalvos adatos. t lydymosi temperatūra 212 °C, t virimo temperatūra 346 °C, tankis - 4,15 g/cm³. Hidrolizuojasi šiltu vandeniu. Gauta tiesiai iš elementų.

• Dujos 3- geltoni kristalai arba balti amorfiniai milteliai, kurių lydymosi temperatūra 1250 °C, o tankis 3,65 g/cm³. Jis sąveikauja su vandeniu ir yra visiškai hidrolizuojamas. Jis gaunamas reaguojant galiui su siera arba vandenilio sulfidu.

• Ga 2 (SO 4) 3 18H 2 O- bespalvė, gerai vandenyje tirpi medžiaga. Jis gaunamas reaguojant galiui, jo oksidui ir hidroksidui su sieros rūgštimi. Jis lengvai sudaro alūną su šarminių metalų ir amonio sulfatais, pavyzdžiui, KGa(SO 4) 2 12H 2 O.

• Ga(NO3)38H2O- bespalviai kristalai, tirpūs vandenyje ir etanolyje. Kaitinamas, jis suyra ir susidaro galio (III) oksidas. Jis gaunamas azoto rūgštimi veikiant galio hidroksidą.

Pagrindinis galio gavimo šaltinis yra aliuminio gamyba. Apdorojant boksitą Bayer metodu, atskyrus Al(OH) 3, galis koncentruojamas cirkuliuojančiuose motininiuose tirpaluose. Galis yra išskiriamas iš tokių tirpalų elektrolizės būdu gyvsidabrio katodu. Iš šarminio tirpalo, gauto apdorojus amalgamą vandeniu, nusėda Ga(OH) 3, kuris ištirpinamas šarme ir elektrolizės būdu išskiriamas galis.

Taikant boksito arba nefelino rūdos apdorojimo natrio kalkių metodą, galis yra koncentruojamas paskutinėse nuosėdų frakcijose, išsiskiriančiose karbonizacijos proceso metu. Norint papildomai sodrinti, hidroksido nuosėdos apdorojamos kalkių pienu. Šiuo atveju didžioji dalis Al lieka nuosėdose, o galis patenka į tirpalą, iš kurio praleidžiant CO 2 išskiriamas galio koncentratas (6-8% Ga 2 O 3); pastarasis ištirpinamas šarme, o galis išskiriamas elektrolitiniu būdu.

Galio šaltinis taip pat gali būti likutinis anodo lydinys iš Al rafinavimo proceso, naudojant trijų sluoksnių elektrolizės metodą. Gaminant cinką galio šaltiniai yra sublimatai (Welz oksidai), susidarantys apdorojant cinko pelenų išplovimo atliekas.

Skystas galis, gautas elektrolizės būdu iš šarminio tirpalo, išplautas vandeniu ir rūgštimis (HCl, HNO 3), turi 99,9-99,95% Ga. Grynesnis metalas gaunamas lydant vakuume, lydant zoną arba iš lydalo ištraukiant vieną kristalą.

Galio panaudojimas

Galio arsenido GaAs yra perspektyvi medžiaga puslaidininkių elektronikai.

Galio nitridas naudojamas kuriant puslaidininkinius lazerius ir šviesos diodus mėlyname ir ultravioletiniame diapazone. Galio nitridas pasižymi puikiomis cheminėmis ir mechaninėmis savybėmis, būdingomis visiems nitrido junginiams.

Kaip III grupės elementas, padidinantis puslaidininkio „skylių“ laidumą, galis (kurio grynumas ne mažesnis kaip 99,999%) naudojamas kaip germanio ir silicio priedas. Tarpmetaliniai galio junginiai su V grupės elementais – stibiu ir arsenu – patys pasižymi puslaidininkinėmis savybėmis.

Galio-71 izotopas yra pati svarbiausia medžiaga neutrinams aptikti, todėl technologija susiduria su labai neatidėliotina užduotimi – išskirti šį izotopą iš natūralaus mišinio, siekiant padidinti neutrinų detektorių jautrumą. Kadangi 71 Ga kiekis natūraliame izotopų mišinyje yra apie 39,9%, gryno izotopo išskyrimas ir panaudojimas kaip neutrinų detektorius gali padidinti aptikimo jautrumą 2,5 karto.

Pridėjus galio į stiklo masę, galima gauti stiklus su dideliu šviesos spindulių lūžio rodikliu, o stiklai, kurių pagrindą sudaro Ga 2 O 3, gerai praleidžia infraraudonuosius spindulius.

Galis yra brangus, 2005 metais pasaulinėje rinkoje tona galio kainavo 1,2 mln. aliuminio gamyba ir anglies perdirbimas skystame kuru.

Skystas galis atspindi 88% ant jo patenkančios šviesos, kietasis galis atspindi šiek tiek mažiau. Todėl jie gamina galio veidrodžius, kuriuos pagaminti labai paprasta – galio dangą galima tepti net šepetėliu.

Galis turi nemažai lydinių, kurie kambario temperatūroje yra skysti, o vieno iš jo lydinių lydymosi temperatūra yra 3 °C, tačiau, kita vertus, galis (lydiniai mažesniu mastu) yra gana agresyvus daugumai konstrukcinių medžiagų (trūksta). ir lydinių erozija aukštoje temperatūroje), ir Kaip aušinimo skystis, jis yra neveiksmingas ir dažnai tiesiog nepriimtinas.

Buvo bandoma branduoliniuose reaktoriuose panaudoti galą, tačiau šių bandymų rezultatai vargu ar gali būti laikomi sėkmingais. Galis ne tik gana aktyviai fiksuoja neutronus (suima 2,71 barno skerspjūvį), bet ir reaguoja su dauguma metalų esant aukštai temperatūrai.

Galis netapo atomine medžiaga. Tiesa, jo dirbtinis radioaktyvusis izotopas 72 Ga (pusinės eliminacijos laikas 14,2 val.) naudojamas kaulų vėžiui diagnozuoti. Galio-72 chloridą ir nitratą navikas adsorbuoja, o aptikę šiam izotopui būdingą spinduliuotę gydytojai beveik tiksliai nustato svetimkūnių darinių dydį.

Galis yra puikus lubrikantas. Galio ir nikelio, galio ir skandžio pagrindu sukurti beveik labai svarbūs metalo klijai.

Galio metalas taip pat naudojamas užpildyti kvarcinius termometrus (vietoj gyvsidabrio), matuojant aukštą temperatūrą. Taip yra dėl to, kad galio virimo temperatūra yra žymiai aukštesnė nei gyvsidabrio.

Galio oksidas yra daugelio strategiškai svarbių lazerinių medžiagų sudedamoji dalis.

Galio gamyba pasaulyje

Jo pasaulinė produkcija neviršija dviejų šimtų tonų per metus. Išskyrus du neseniai aptiktus telkinius – 2001 m. Aukso kanjone, Nevadoje, JAV ir 2005 m. Vidinėje Mongolijoje, Kinijoje – pramoninės koncentracijos galio nėra niekur pasaulyje. (Pastarajame telkinyje anglyje nustatyta 958 tūkst. tonų galio – tai dvigubai išauga pasaulio galio ištekliai).

Apskaičiuota, kad pasaulio galio ištekliai vien boksite viršija 1 mln. tonų, o minėtame telkinyje Kinijoje yra 958 tūkst. tonų galio anglys – tai padvigubina pasaulio galio išteklius).

Galio gamintojų nėra daug. Vienas iš galio rinkos lyderių yra GEO Gallium. Pagrindinius jos pajėgumus iki 2006 m. sudarė gamykla Stade (Vokietija), kurioje per metus išgaunama apie 33 tonos, gamykla Salindrese, perdirbanti 20 tonų per metus (Prancūzija) ir Pinjarra (Vakarų Australija) - potencialus (bet neįvestas) į statybą) pajėgumas iki 50 tonų per metus.

2006 metais gamintojo Nr.1 ​​padėtis susilpnėjo – „Stade“ įmonę įsigijo anglų MCP ir Amerikos „Recapture Metals“.

Japonijos įmonė Dowa Mining yra vienintelė pasaulyje pirminio galio iš cinko koncentratų, kaip cinko gamybos šalutinio produkto, gamintoja. Visas Dowa Mining pirminės medžiagos pajėgumas yra iki 20 tonų per metus. Kazachstane Kazachstano aliuminio įmonė Pavlodare turi iki 20 tonų per metus.

Kinija tapo labai rimta galio tiekėja. Kinijoje yra 3 dideli pirminio galio gamintojai – Geatwall Aluminium Co. (iki 15 tonų per metus), Shandong aliuminio gamykla (apie 6 tonos per metus) ir Guizhou aliuminio gamykla (iki 6 tonų per metus). Taip pat yra nemažai bendros gamybos. „Sumitomo Chemical“ Kinijoje įsteigė bendras įmones, kurių pajėgumas siekia iki 40 tonų per metus. Amerikiečių kompanija AXT sukūrė bendrą įmonę Beijing JiYa semiconductor Material Co. su didžiausia Kinijos aliuminio įmone Shanxi Aluminium Factory. kurių našumas iki 20 tonų per metus.

Galio gamyba Rusijoje

Rusijoje galio gamybos struktūrą lemia aliuminio pramonės formavimasis. Dvi pagrindinės grupės, paskelbusios apie susijungimą, „Russian Aluminium“ ir „SUAL“, yra aliuminio oksido perdirbimo gamyklose sukurtų galio gamyklų savininkės.

„Rusijos aliuminis“: Nikolajevskio aliuminio oksido perdirbimo gamykla Ukrainoje (klasikinis Bayer hidrocheminis metodas tropiniam boksitui apdoroti, aikštelės pajėgumas - iki 12 tonų galio per metus) ir Achinsko aliuminio oksido perdirbimo gamykla Rusijoje (perdirbimas sukepinant nefelino žaliavas - urtitus). Kiya-Shaltyrskoye telkinys, Krasnojarsko sritis, aikštelės pajėgumas – 1,5 tonos galio per metus).

„SUAL“: Pajėgumai Kamensk-Uralsky (Šiaurės Uralo boksito rūdos regiono boksito „Bayer“ sukepinimo technologija, aikštelės pajėgumas – iki 2 tonų galio per metus), Boksitogorsko aliuminio oksido perdirbimo gamykloje (apdoroja Leningrado srities boksitą iki sukepinimo būdas, našumas - 5 tonos galio per metus, šiuo metu sumuštas) ir "Pikalevsky Alumina" (apdoroja nefelino koncentratus iš Murmansko srities apatito-nefelino rūdų sukepinimo būdu, aikštelės pajėgumas - 9 tonos galio per metus). Iš viso visos Rusal ir SUAL įmonės gali pagaminti virš 20 tonų per metus.

Faktinė gamyba mažesnė – pavyzdžiui, 2005 metais iš Rusijos buvo eksportuota 8,3 tonos galio, o iš Ukrainos – iš Nikolajevo aliuminio oksido gamyklos – 13,9 tonos galio.

Rengiant medžiagą buvo pasinaudota bendrovės „Kvar“ informacija.

Galio termometrai iš esmės leidžia matuoti temperatūrą nuo 30 iki 2230 ° C. Dabar galio termometrai gaminami iki 1200 ° C temperatūrai.

Elementas Nr.31 naudojamas žemo lydymosi lydinių, naudojamų signalizacijos įrenginiuose, gamybai. Galio lydinys su indiu išsilydo jau 16 °C temperatūroje. Tai yra labiausiai tirpstantis iš visų žinomų lydinių.

Kaip III grupės elementas, padidinantis puslaidininkio „skylinį“ laidumą (kurio grynumas ne mažesnis kaip 99,999%), jis naudojamas kaip germanio ir silicio priedas.

Tarpmetaliniai galio junginiai su V grupės elementais – stibiu ir arsenu – patys pasižymi puslaidininkinėmis savybėmis.

Pridėjus galio į stiklo masę, galima gauti stiklus su dideliu šviesos spindulių lūžio rodikliu, o stiklai, kurių pagrindą sudaro Ga2O3, gerai praleidžia infraraudonuosius spindulius.

Skystis atspindi 88% ant jo krintančios šviesos, kietas – šiek tiek mažiau. Štai kodėl jie gamina galio veidrodžius, kuriuos labai lengva pagaminti – galio dangą galima tepti net teptuku.

Kartais naudojamas galio gebėjimas gerai sudrėkinti kietus paviršius, pakeičiant jį difuziniuose vakuuminiuose siurbliuose. Tokie siurbliai geriau „išlaiko“ vakuumą nei gyvsidabrio siurbliai.

Jį buvo bandoma panaudoti branduoliniuose reaktoriuose, tačiau šių bandymų rezultatai vargu ar gali būti laikomi sėkmingais. Galis ne tik gana aktyviai fiksuoja neutronus (suima 2,71 barno skerspjūvį), bet ir reaguoja su dauguma metalų esant aukštai temperatūrai.

Galis netapo atomine medžiaga. Tiesa, jo dirbtinis radioaktyvusis izotopas 72Ga (pusinės eliminacijos laikas 14,2 val.) naudojamas kaulų vėžiui diagnozuoti. Galio-72 chloridą ir nitratą navikas adsorbuoja, o aptikę šiam izotopui būdingą spinduliuotę gydytojai beveik tiksliai nustato svetimkūnių darinių dydį.

Kaip matote, elemento Nr.31 praktinės galimybės yra gana plačios. Visiškai jų panaudoti dar negalima, nes sunku gauti galio – gana reto elemento (1,5-10-3 % žemės plutos masės) ir labai išsibarsčiusio.

Yra žinoma nedaug vietinių galio mineralų. Pirmasis ir garsiausias jo mineralas, galitas CuGaS2, buvo atrastas tik 1956 m. Vėliau buvo rasti dar du, jau labai reti, mineralai.

Paprastai galis randamas cinko, aliuminio, geležies rūdose, taip pat anglyse – kaip nedidelė priemaiša. Ir kas būdinga: kuo ši priemaiša didesnė, tuo sunkiau ją išgauti, nes tų metalų (,) rūdose, kurie savo savybėmis panašūs į jį, yra daugiau galio. Didžioji dalis antžeminio galio yra aliuminio mineraluose.

Galio išgavimas yra brangus „malonumas“. Todėl elementas numeris 31 naudojamas mažesniais kiekiais nei bet kuris jo kaimynas periodinėje lentelėje.

Žinoma, gali būti, kad mokslas netolimoje ateityje galyje atras kažką, dėl ko jis taps absoliučiai reikalingas ir nepakeičiamas, kaip atsitiko su kitu Mendelejevo numatytu elementu – germaniu.

IEŠKOJAME REKLUMŲ. Galio savybes numatė D.I.Mendelejevas prieš penkerius metus iki šio elemento atradimo. Puikus rusų chemikas savo prognozes grindė periodinės sistemos grupių savybių pokyčių modeliais. Tačiau Lecoq de Boisbaudran galio atradimas nebuvo laimingas atsitiktinumas. Talentingas spektroskopuotojas dar 1863 m. atrado panašias savybes turinčių elementų spektro kitimo dėsningumus. Lygindamas indžio ir aliuminio spektrus, jis padarė išvadą, kad šie elementai gali turėti „brolį“, kurio linijos užpildytų trumpųjų bangų spektro dalies spragą. Būtent šios trūkstamos linijos jis ieškojo ir rado „Pierrefit“ cinko mišinio spektre.

ŽODŽIŲ ŽAIDIMAS? Pagal kurią mokslo istorikai elemento Nr.31 pavadinime įžvelgia ne tik patriotiškumą, bet ir jo atradėjo nekuklumą. Paprastai manoma, kad žodis „gallium“ kilęs iš lotynų kalbos Gallia (Prancūzija). Bet jei norite, tame pačiame žodyje galite pamatyti užuominą į žodį „gaidys“ 1 Lotyniškai „gaidys“ yra gallus, prancūziškai – le coq. Lecoq de Boisbaudran?

PRIKLAUSOMAS NUO AMŽIAUS, galis dažnai lydi aliuminį mineraluose. Įdomu tai, kad šių elementų santykis minerale priklauso nuo mineralo susidarymo laiko. Lauko špatuose 120 tūkstančių aliuminio atomų tenka vienas galio atomas. Daug vėliau susiformavusiuose nefelinuose šis santykis jau yra 1:6000, o dar „jaunesnėje“ suakmenėjusioje medienoje – tik 1:13.

PIRMASIS PATENTAS. Pirmasis galio naudojimo patentas buvo gautas pačioje XX amžiaus pradžioje. Elektros lanko lempose norėjo panaudoti elementą Nr.31.

SIERA PAKEISTA, PILKA GYNA SIERA. Galio sąveika su sieros rūgštimi vyksta įdomiai. Jį lydi elementinės sieros išsiskyrimas. Tuo pačiu metu jis apgaubia metalo paviršių ir neleidžia tolesniam jo tirpimui. Jei metalą nuplaunate karštu vandeniu, reakcija atsinaujins ir tęsis tol, kol ant galio užaugs nauja sieros „odelė“.

BLOGA ĮTAKA. Skystas galis sąveikauja su dauguma metalų, sudarydamas intermetalinius junginius, kurių mechaninės savybės yra gana žemos. Štai kodėl dėl kontakto su galiu daugelis konstrukcinių medžiagų praranda stiprumą. Atspariausias galio veikimui: iki 1000°C temperatūroje sėkmingai atlaiko elemento Nr.31 agresyvumą.

IR OKSIDAS TAIP PAT! Nedideli galio oksido priedai labai paveikia daugelio metalų oksidų savybes. Taigi, Ga2O3 priemaiša su cinko oksidu žymiai sumažina jo sukepinimo galimybes. Tačiau tokiame okside cinko yra daug daugiau nei gryname okside. O titano dioksido elektrinis laidumas smarkiai sumažėja, kai pridedama Ga2O3.

KAIP GAVIMAS GALINIS. Pramoninių galio rūdos telkinių pasaulyje nerasta. Todėl galis turi būti išgaunamas iš cinko ir aliuminio rūdų, kurios jame labai skurdžios.

Kadangi galio kiekis juose nėra vienodas, elemento Nr.31 gavimo būdai yra gana įvairūs. Kaip pavyzdį papasakosime, kaip iš cinko mišinio išgaunamas galis – mineralas, kuriame buvo rastas šis elementas. Pirmas.

Pirmiausia iškaitinamas cinko mišinys ZnS, o susidarę išplaunami sieros rūgštimi. Kartu su daugeliukitų metalų, galio tirpsta. Šiame tirpale vyrauja cinko sulfatas – pagrindinis produktas, kuris turi būti išvalytas nuo priemaišų, įskaitant ir galią. Pirmas lygmuovalymas – vadinamojo geležies dumblo nusodinimas. Palaipsniui neutralizuojant rūgštinį tirpalą, šis dumblas nusėda. 13 pasirodo apie 10% aliuminio, 15% geležies ir (kas dabar mums svarbiausia) 0,05-0,1% galio. Galiui išgauti dumblas išplaunamas rūgštimi arba kaustine soda – galio hidroksidas yra amfoterinis. Šarminis metodas yra patogesnis, nes šiuo atveju įranga gali būti pagaminta iš pigesnių medžiagų.

Veikiant šarmams, aliuminio ir galio junginiai ištirpsta. Kai šis tirpalas kruopščiai neutralizuojamas, galio hidroksidas nusėda. Tačiau dalis aliuminio taip pat nusėda. Todėl nuosėdos vėl ištirpinamos, šį kartą druskos rūgštyje. Rezultatas yra galio chlorido tirpalas, daugiausia užterštas aliuminio chloridu. Juos galima atskirti ekstrahuojant. Pridedama eterio ir, skirtingai nei AlCl3, GaCl3 beveik visiškai pereina į organinį tirpiklį. Sluoksniai atskiriami, eteris distiliuojamas, o gautas galio chloridas dar kartą apdorojamas koncentruota kaustine soda, kad nusodintų ir atskirtų geležies priemaišą nuo galio. Iš šio šarminio tirpalo gaunamas galio metalas. Gaunama elektrolizės būdu, esant 5,5 V įtampai. Galis nusodinamas ant vario katodo.

Chemija

Galis Nr.31

Galio pogrupis. Kiekvieno šio pogrupio nario kiekis žemės plutoje išilgai galio (4-10~4%) - indio (2-10~6) - talio (8-10-7) serijos mažėja. Visi trys "elementai yra labai išsibarstę ir jiems nebūdinga būti tam tikrų mineralų pavidalu. Priešingai, nedidelėse jų junginių priemaišose yra daugelio metalų rūdos. Ga, In ir Ti gaunami iš atliekų per tokių rūdų perdirbimas.
Laisvoje būsenoje galis, indis ir talis yra sidabriškai balti metalai. Jų svarbiausios konstantos palyginamos žemiau:
Ga In Tl

Galio fizinės savybės

Tankis, g/cjH3 5,9 7,3 11,9
Lydymosi temperatūra, °C. . . 30 157 304
Virimo temperatūra, °C... 2200 2020 1475
Elektros laidumas (Hg = 1). . 2 11 6

Pagal kietumą galio arti lyderio, In ir Ti – dar švelniau 6-13.
Sausame ore galis ir indis nesikeičia, o talis padengtas pilka oksido plėvele. Kaitinant, visi trys elementai energingai susijungia su deguonimi ir siera. Įprastoje temperatūroje jie sąveikauja su chloru ir bromu, bet su jodu tik kaitinami. Įtampos eilėje aplink geležį išsidėstę Ga, In ir Ti tirpsta rūgštyse.14’ 15
Įprastas galio ir indio valentingumas yra trys. Talis suteikia darinius, kuriuose jis yra tri- ir monovalentinis. 18
Galio oksidai ir jo analogai - baltas Ga 2 O 3, geltonas In203 ir rudas T1203 - netirpsta vandenyje - atitinkami hidroksidai E (OH) 3 (kuriuos galima gauti iš druskų) yra želatinos nuosėdos, praktiškai netirpios vandenyje, tačiau tirpsta rūgštyse. Baltieji Ga ir In hidroksidai taip pat tirpsta stiprių šarmų tirpaluose, kuriuose susidaro galatai ir indatai, panašūs į aliuminatus. Todėl jie yra amfoteriniai, o rūgštinės savybės yra mažiau ryškios 1n(OH) 3 ir ryškesnės Ga(OH) 3 nei Al(OH) 3. Taigi, be stiprių šarmų, Ga(OH) 3 tirpsta stipriuose NH 4 OH tirpaluose. Priešingai, raudonai rudas Ti(OH) 3 netirpsta šarmuose.
Ga" ir In" jonai yra bespalviai, Ti" jonai yra gelsvos spalvos. Daugumos iš jų pagamintų rūgščių druskos gerai tirpsta vandenyje, tačiau yra labai hidrolizuotos; Iš tirpių silpnų rūgščių druskų daugelis beveik visiškai hidrolizuojamos. Nors žemesnio valentingumo Ga ir In dariniai jiems nebūdingi, tai taliui būdingiausi yra tie junginiai, kuriuose jis yra monovalentinis. Todėl T13+ druskos pasižymi pastebimai ryškiomis oksidacinėmis savybėmis.

Galio papildai

1. Visi trys nagrinėjamo pogrupio nariai buvo aptikti naudojant spektroskopą: 1 talis – 1861 m., indis – 1863 m. ir galis – 1875 m. Paskutinį iš šių elementų numatė ir aprašė D. I. Mendelejevas likus 4 metams iki jo atradimo (VI §. 1). Natūralus galis sudarytas iš izotopų, kurių masės skaičiai yra 69 (60,2%) ir 71 (39,8); indis-113 (4,3) ir 115 (95,7); talis - 203 (29,5) ir 205 (70,5%).
2. Pradinėje būsenoje galio pogrupio elementų atomai turi išorinių elektronų apvalkalų 4s2 34p (Ga), 5s25p (In), 6s26p (Tl) struktūrą ir yra vienavalenčiai, i Trivalentės būsenos sužadinimas reikalauja 108 (Ga) sąnaudų. , 100 (In) arba 129, (Ti ) kcal/g-atomas. Iš eilės jonizacijos energijos yra 6,00; 20.51; 30,70 už Ga; 5,785; 18,86; 28.03 In: 6.106; 20.42 val.; 29,8 eV T1. Apskaičiuota, kad talio atomo elektronų giminingumas yra 12 kcal/g-atomas.
3. Retas mineralinis galitas (CuGaS 2) yra žinomas dėl galio. Šio elemento pėdsakų nuolat randama cinko rūdose. Žymiai dideli jo kiekiai: E (iki 1,5 proc.) rasta kai kurių anglių pelenuose. Tačiau pagrindinė žaliava pramoninei galio gamybai yra boksitas, kuriame paprastai yra nedidelių priemaišų (iki 0,1 %). Jis išgaunamas elektrolizės būdu iš šarminių skysčių, kurie yra tarpinis natūralaus boksito perdirbimo į techninį aliuminio oksidą produktas. Pasaulinė galio gamyba šiuo metu siekia vos kelias tonas, tačiau ją galima gerokai padidinti.
4. Indis daugiausia gaunamas kaip šalutinis produktas kompleksiškai apdorojant sieros rūdas Zn, Pb ir Cu. Jos metinė pasaulinė produkcija siekia kelias dešimtis tonų.
5. Talis daugiausia koncentruojasi pirite (FeS2). Todėl sieros rūgšties gamybos dumblas yra gera žaliava šiam elementui gauti. Metinė pasaulinė talio gamyba yra mažesnė nei indžio, bet taip pat siekia dešimtis tonų.
6. Norint išskirti Ga, In ir T1 laisvoje būsenoje, naudojama arba jų druskų tirpalų elektrolizė, arba oksidų kaitinimas vandenilio sraute. Metalų lydymosi ir garavimo šilumos vertės yra šios: 1,3 ir 61 (Ga), 0,8 ir 54 (In), 1,0 ir 39 kcal/g-atomas (T1). Jų sublimacijos šiluma (esant 25 °C) yra 65 (Ga), 57 (In) ir 43 kcal/g-atomas (T1). Visi trys elementai poromis susideda beveik vien iš monoatominių molekulių.
7. Galio kristalinę gardelę sudaro ne atskiri atomai (kaip įprasta metalams), o dviatomės molekulės (rf = 2,48A). Taigi tai yra įdomus molekulinių ir metalinių struktūrų sambūvio atvejis (III § 8). Ga2 molekulės išsaugomos ir skystame galiyje, kurio tankis (6,1 g/cm) yra didesnis už kietojo metalo tankį (analogija su vandeniu ir bismutu). Slėgio padidėjimą lydi galio lydymosi temperatūros sumažėjimas. Esant dideliam slėgiui, be įprastos modifikacijos (Gal), buvo nustatytos dar dvi formos. Trigubai taškai (su skysta faze) yra Gal - Gall esant 12 tūkst. atm ir 3 °C, o Gall - Gall esant 30 tūkst. atm ir 45 °C.
8. Galis yra labai linkęs į hipotermiją, todėl buvo įmanoma jį laikyti skystą iki -40 ° C. Pakartotinis greitas peraušinto lydalo kristalizavimas gali būti galio gryninimo būdas. Labai grynas (99,999%) jis buvo gautas elektrolitinio rafinavimo būdu, taip pat kruopščiai išvalytą GaCl3 redukuojant vandeniliu. Aukšta virimo temperatūra ir gana vienodas plėtimasis kaitinant galią daro vertinga medžiaga aukštos temperatūros termometrams užpildyti. Nepaisant išorinio panašumo į gyvsidabrį, abiejų metalų abipusis tirpumas yra santykinai mažas (nuo 10 iki 95 °C jis svyruoja nuo 2,4 iki 6,1 atomo procento Ga, išreikštas Hg, ir nuo 1,3 iki 3,8 atomo procento Hg, Ga). . Skirtingai nuo gyvsidabrio, skystas galis netirpdo šarminių metalų ir gerai drėkina daugelį nemetalinių paviršių. Tai ypač pasakytina apie stiklą, naudojant galią, ant kurio galima gauti veidrodžius, kurie stipriai atspindi šviesą (tačiau yra įrodymų, kad labai grynas galis, kuriame nėra indžio priemaišų, nesušlapina stiklo). Galio nusodinimas ant plastikinio pagrindo kartais naudojamas greitai sukurti radijo grandines. Dantų plombavimui buvo pasiūlytas 88 % Ga ir 12 % Sn lydinys, kuris lydosi 15 °C temperatūroje, o kai kurie kiti galio turintys lydiniai (pavyzdžiui, 61,5 % Bi, 37,2 – Sn ir 1,3 – Ga). Jie nekeičia savo tūrio priklausomai nuo temperatūros ir gerai laikosi. Galis taip pat gali būti naudojamas kaip vakuuminės technologijos vožtuvų sandariklis. Tačiau reikia turėti omenyje, kad esant aukštai temperatūrai jis yra agresyvus tiek stiklui, tiek daugeliui metalų.
9. Atsižvelgiant į galimybę plėsti galio gamybą, šio elemento ir jo junginių asimiliacijos (t. y. įsisavinimo praktikoje) problema tampa aktuali, todėl reikia atlikti tyrimus, siekiant rasti racionalaus jų naudojimo sritis. Yra apžvalginis straipsnis ir monografijos apie galią.
10. Indžio suspaudžiamumas yra šiek tiek didesnis nei aliuminio (esant 10 tūkst. atm, tūris yra 0,84 originalo). Didėjant slėgiui, jo elektrinė varža mažėja (iki 0,5 nuo pradinės esant 70 tūkst. atm), o lydymosi temperatūra pakyla (iki 400°C esant 65 tūkst. atm). Indžio metalo lazdelės traška sulenktos, kaip ir alavo. Ant popieriaus palieka tamsų pėdsaką. Svarbus indžio panaudojimas yra susijęs su germanio kintamosios srovės lygintuvų gamyba (X § 6 papild. 15). Dėl mažo lydumo jis gali veikti kaip tepalas guoliuose.
11. Nedidelį kiekį indžio įdėjus į vario lydinius, labai padidėja jų atsparumas jūros vandeniui, o indžio pridėjimas prie sidabro padidina jo blizgesį ir apsaugo nuo sutepimo ore. Indžio pridėjimas padidina dantų plombavimo lydinių stiprumą. Kitų metalų elektrolitinis padengimas indiu gerai apsaugo juos nuo korozijos. Indžio ir alavo lydinys (1:1 pagal svorį) gerai prilydo stiklą prie stiklo ar metalo, o 24 % In ir 76 % Ga lydinys lydosi 16°C temperatūroje. 18,1% In lydinys su 41,0 - Bi, 22,1 - Pb, 10,6 - Sn ir 8,2 - Cd, lydantis 47 ° C temperatūroje, medicinoje naudojamas sudėtingiems kaulų lūžiams (vietoj gipso). Yra monografija apie indžio chemiją
12. Talio suspaudžiamumas yra maždaug toks pat kaip indžio, tačiau žinomos dvi jo alotropinės modifikacijos (šešiakampė ir kubinė), tarp kurių pereina 235 °C. Esant dideliam slėgiui, atsiranda kitas. Visų trijų formų trigubas taškas yra 37 tūkst. atm ir 110 °C. Šis slėgis atitinka staigų, maždaug 1,5 karto, sumažėjimą metalo elektrinei varžai (kuri esant 70 tūkst. atm yra apie 0,3 normos). Esant 90 tūkstančių atm slėgiui, trečioji talio forma tirpsta 650 °C temperatūroje.
13. Talis daugiausia naudojamas gaminant lydinius su alavu ir švinu, kurie pasižymi dideliu atsparumu rūgštims. Visų pirma, lydinys, kurio sudėtis yra 70% Pb, 20% Sn ir 10% T1, gerai atlaiko sieros, druskos ir azoto rūgščių mišinių poveikį. Yra monografija apie talį.
14. Galis ir kompaktiškas indis yra stabilūs vandens atžvilgiu, o esant orui, talis lėtai sunaikinamas nuo paviršiaus. Galis tik lėtai reaguoja su azoto rūgštimi, tačiau talis reaguoja labai stipriai. Atvirkščiai, sieros, o ypač druskos, rūgštis lengvai tirpdo Ga ir In, o T1 su jais sąveikauja daug lėčiau (dėl paviršiuje susidaro apsauginė mažai tirpių druskų plėvelė). Stiprių šarmų tirpalai lengvai tirpdo galį, indį veikia tik lėtai ir nereaguoja su taliu. Galis taip pat pastebimai tirpsta NH4OH. Lakieji visų trijų elementų junginiai nuspalvina bespalvę liepsną būdingomis spalvomis: Ga - akiai beveik nematoma tamsiai violetine (L = 4171 A), In - tamsiai mėlyna (L = 4511 A), T1 - smaragdo žalia (A, = 5351). A).
15. Atrodo, kad galis ir indis nėra nuodingi. Priešingai, talis yra labai nuodingas, o jo veikimas panašus į Pb ir As. Tai veikia nervų sistemą, virškinamąjį traktą ir inkstus. Ūmaus apsinuodijimo simptomai pasireiškia ne iš karto, o po 12-20 val. Lėtai besivystančiam lėtiniam apsinuodijimui (taip pat ir per odą) pirmiausia stebimas susijaudinimas ir miego sutrikimai. Medicinoje talio preparatai naudojami plaukams šalinti (nuo kerpių ir kt.). Talio druskos buvo naudojamos šviečiančiose kompozicijose kaip medžiagos, kurios padidina švytėjimo trukmę. Jie taip pat pasirodė esanti gera priemonė nuo pelių ir žiurkių.
16. Įtampos serijoje galis yra tarp Zn ir Fe, o indis ir talis yra tarp Fe ir Sn. Ga ir In perėjimai pagal schemą E+3 + Ze = E atitinka normalius potencialus: -0,56 ir -0,33 V (rūgščioje terpėje) arba -1,2 ir -1,0 V (šarminėje terpėje). Talį rūgštys paverčia vienavalenčia būsena (normalus potencialas -0,34 V). Perėjimui T1+3 + 2e = T1+ būdingas normalus + 1,28 V potencialas rūgščioje aplinkoje arba +0,02 V šarminėje aplinkoje.
17. Galio ir jo analogų oksidų E2O3 susidarymo šilumos mažėja eilėse 260 (Ga), 221 (In) ir 93 kcal/mol (T1). Kaitinamas ore, galis praktiškai oksiduojasi tik iki GaO. Todėl Ga2O3 paprastai gaunamas dehidratuojant Ga(OH)3. Indis, kaitinamas ore, sudaro In2O3, o talis sudaro T12O3 ir T120 mišinį, kuriame yra didesnis oksido kiekis, tuo žemesnė temperatūra. Talis gali būti oksiduojamas iki T1203 veikiant ozonui.
18. E2O3 oksidų tirpumas rūgštyse didėja išilgai Ga - In - Tl eilės. Toje pačioje serijoje mažėja elemento jungties su deguonimi stiprumas: Ga2O3 tirpsta 1795°C temperatūroje nesuirdamas, 1n203 virsta 1n304 tik aukštesnėje nei 850°C temperatūroje, o smulkiai susmulkintas T1203 pradeda skaidyti deguonį jau apie 90°. C. Tačiau norint visiškai konvertuoti T1203 į T120, reikia daug aukštesnės temperatūros. Esant pertekliniam deguonies slėgiui, 1p203 tirpsta 1910 °C temperatūroje, o T1203 – 716 °C temperatūroje.
19. Oksidų hidratacijos šilumos pagal schemą E203 + ZH20 = 2E(OH)3 yra +22 kcal (Ga), +1 (In) ir -45 (T1). Atsižvelgiant į tai, vandens pašalinimo hidroksidais lengvumas padidėja nuo Ga iki T1: jei Ga(OH)3 visiškai dehidratuojamas tik kalcinuojant, tai T1(OH)3 virsta T1203 net stovėdamas po skysčiu, iš kurio jis yra. buvo izoliuotas.
20. Neutralizuojant rūgštinius galio druskų tirpalus, jo hidroksidas nusėda maždaug pH intervale = 3-4. Šviežiai nusodintas Ga(OH)3 gerai tirpsta stipriuose amoniako tirpaluose, tačiau senstant tirpumas vis labiau mažėja. Jo izoelektrinis taškas yra pH = 6,8, o PR = 2 10–37. Nustatyta, kad 1n(OH)3 PR = 1 10-31, o T1(OH)3 - 1 10~45.
21. Antrajai ir trečiajai Ga(OH)3 disociacijos konstantoms pagal rūgštinius ir bazinius tipus buvo nustatytos šios vertės:

H3Ga03 /C2 = 5-10_I K3 = 2-10-12
Ga(OH)3 K2“2. S-P / ŠV = 4-10 12
Taigi, galio hidroksidas yra elektrolito atvejis, labai artimas idealiam amfoteriškumui.

1. Galio hidroksidų ir jo analogų rūgštinių savybių skirtumas aiškiai pasireiškia jiems sąveikaujant su stiprių šarmų (NaOH, KOH) tirpalais. Galio hidroksidas lengvai ištirpsta, sudarydamas M tipo galatus, kurie yra stabilūs ir tirpale, ir kietoje būsenoje. Kaitinant jie lengvai netenka vandens (Na druska 120 °C, K druska 137 °C temperatūroje) ir virsta atitinkamomis bevandenėmis MGa02 tipo druskomis. Dvivalenčiai metalų galatai (Ca, Sr), gauti iš tirpalų, pasižymi dar vienu tipu – M3 ■ 2H20, kurie taip pat beveik netirpūs. Juos visiškai hidrolizuoja vanduo.
   Talio hidroksidas lengvai peptizuojamas stiprių šarmų (susidaro neigiamas zolis), tačiau jose netirpus ir talatų negamina. Sausuoju metodu (lydant oksidus su atitinkamais karbonatais) buvo gauti ME02 tipo dariniai visiems trims galio pogrupio elementams. Tačiau talio atveju jie pasirodė esąs oksidų mišiniai.
   1. Ga3+, In3* ir T13* jonų efektyvieji spinduliai yra atitinkamai 0,62, 0,92 ir 1,05 A. Vandeninėje aplinkoje jie, matyt, yra tiesiogiai apsupti šešių vandens molekulių. Tokie hidratuoti jonai yra šiek tiek disocijuoti pagal schemą E(OH2)a G * E (OH2)5 OH + H, o jų disociacijos konstantos įvertintos 3 ■ 10-3° (Ga) ir 2 10-4 (In) .
   2. Halogenidų druskos Ga3+, In3* ir T13*’ paprastai yra panašios į atitinkamas A13* druskas. Be fluoridų, jie yra gana tirpūs ir gerai tirpsta ne tik vandenyje, bet ir daugelyje organinių tirpiklių. Dažyti tik geltoni Gal3.

   Gamtoje nebus įmanoma rasti didelių telkinių, nes ji jų tiesiog nesudaro. Daugeliu atvejų jo galima rasti rūdos ar germanito mineraluose, kur yra tikimybė rasti nuo 0,5 iki 0,7% šio metalo. Taip pat verta paminėti, kad galis taip pat gali būti gaunamas apdorojant nefeliną, boksitą, polimetalines rūdas ar anglį. Pirma, gaunamas metalas, kuris apdorojamas: plaunamas vandeniu, filtruojamas ir kaitinamas. O norint gauti aukštos kokybės šį metalą, naudojamos specialios cheminės reakcijos. Aukštas galio gamybos lygis stebimas Afrikos šalyse, ypač pietryčiuose, Rusijoje ir kituose regionuose.

   Kalbant apie šio metalo savybes, jo spalva yra sidabrinė, o esant žemai temperatūrai jis gali išlikti kietas, tačiau jam nebus sunku išsilydyti, jei temperatūra bus net šiek tiek aukštesnė nei kambario temperatūra. Kadangi šis metalas savo savybėmis panašus į aliuminį, jis gabenamas specialiose pakuotėse.

   Galio naudojimas

   Palyginti neseniai galis buvo naudojamas žemo lydymosi lydinių gamyboje. Tačiau šiandien jį galima rasti mikroelektronikoje, kur jis naudojamas su puslaidininkiais. Ši medžiaga taip pat tinka kaip lubrikantas. Jei kartu naudojamas galis arba skandis, galima gauti puikios kokybės metalo klijus. Be to, pats galio metalas gali būti naudojamas kaip kvarco termometrų užpildas, nes jo virimo temperatūra aukštesnė nei gyvsidabrio.

   Be to, žinoma, kad galis naudojamas elektros lempų gamyboje, signalų sistemų ir saugiklių kūrime. Šio metalo taip pat galima rasti optiniuose prietaisuose, ypač siekiant pagerinti jų atspindinčias savybes. Galis taip pat naudojamas farmacijoje arba radiofarmacijoje.

   Tačiau kartu šis metalas yra vienas brangiausių, todėl gaminant aliuminį ir perdirbant anglį kurui labai svarbu užtikrinti kokybišką jo gavybą, nes dėl savo unikalių savybių dabar plačiai naudojamas unikalus natūralus galis. .

   Elemento sintetinti kol kas nepavyko, nors nanotechnologijos suteikia vilčių su galiu dirbantiems mokslininkams.

   APIBRĖŽIMAS

   Galis- trisdešimt pirmas periodinės lentelės elementas. Pavadinimas - Ga iš lotyniško „gallium“. Įsikūręs ketvirtajame periode, IIIA grupėje. Nurodo metalus. Branduolinis krūvis yra 31.

   Galis yra retas elementas ir gamtoje jo nėra didelėmis koncentracijomis. Jis gaunamas daugiausia iš cinko koncentratų, išlydžius iš jų cinką.

   Laisvas galis yra sidabriškai baltas (1 pav.) minkštas metalas, kurio lydymosi temperatūra žema. Jis yra gana stabilus ore, neskaido vandens, bet lengvai tirpsta rūgštyse ir šarmuose.

   Ryžiai. 1. Galis. Išvaizda.

   Galio atominė ir molekulinė masė

   Santykinė medžiagos molekulinė masė (M r) yra skaičius, rodantis, kiek kartų tam tikros molekulės masė yra didesnė nei 1/12 anglies atomo masės, o elemento santykinė atominė masė (A r) yra kiek kartų vidutinė cheminio elemento atomų masė yra didesnė už 1/12 anglies atomo masės.

   Kadangi galis egzistuoja laisvoje būsenoje monoatominių Ga molekulių pavidalu, jo atominės ir molekulinės masės reikšmės sutampa. Jie lygūs 69,723.

   Galio izotopai

   Yra žinoma, kad gamtoje galio galima rasti dviejų stabilių izotopų 69 Ga (60,11%) ir 71 Ga (39,89%) pavidalu. Jų masės skaičiai yra atitinkamai 69 ir 71. Galio izotopo 69 Ga atomo branduolyje yra trisdešimt vienas protonas ir trisdešimt aštuoni neutronai, o izotopas 71 Ga – tiek pat protonų ir keturiasdešimt neutronų.

   Yra dirbtinių nestabilių radioaktyvių galio izotopų, kurių masės skaičius yra nuo 56 iki 86, taip pat trys izomerinės branduolių būsenos, tarp kurių yra ilgiausiai gyvuojantis izotopas 67 Ga, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 3,26 dienos.

   Galio jonai

   Išoriniame galio atomo energijos lygyje yra trys elektronai, kurie yra valentiniai:

   1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1.

   Dėl cheminės sąveikos galis atiduoda savo valentinius elektronus, t.y. yra jų donoras ir virsta teigiamai įkrautu jonu:

   Ga 0 -2e → Ga 2+ ;

   Ga 0 -3e → Ga 3+ .

   Galio molekulė ir atomas

   Laisvoje būsenoje galis egzistuoja monoatominių Ga molekulių pavidalu. Štai keletas savybių, apibūdinančių galio atomą ir molekulę:

   Galio lydiniai

   Pridedant galio į aliuminį, gaunami lydiniai, kuriuos galima lengvai apdoroti karštuoju būdu; Galio-aukso lydiniai naudojami dantų protezavimui ir papuošalams.

   Problemų sprendimo pavyzdžiai

   1 PAVYZDYS

   Pratimas	Natūralus galis turi du izotopus. 71 Ga izotopo kiekis yra 36%. Raskite kitą izotopą, jei elemento galio vidutinė santykinė atominė masė yra 69,72. Nustatykite neutronų skaičių rastame izotope.
   Sprendimas	Tegul antrojo galio izotopo masės skaičius yra lygus „x“ - x Ga. Nustatykime antrojo galio izotopo kiekį gamtoje: w(x Ga) = 100% - w(71 Ga) = 100% - 36% = 64%. Vidutinė santykinė cheminio elemento atominė masė apskaičiuojama taip: Ar = / 100 %; 69,72 = / 100%; 6972 = 2556 + 64x; Todėl antrasis galio izotopas yra 69 Ga. Galio atominis skaičius yra 31, o tai reiškia, kad galio atomo branduolyje yra 31 protonas ir 31 elektronas, o neutronų skaičius yra lygus: n 1 0 (69 Ga) = Ar(69 Ga) - N (elemento numeris) = 69 - 31 = 38.
   Atsakymas	Izotopas 69 Ga, turintis 38 neutronus ir 31 protoną.

   2 PAVYZDYS

   Pratimas	Pagal savo chemines savybes galis panašus į kitą elementą – aliuminį. Remdamiesi šiuo panašumu, užrašykite oksidų ir hidroksidų, kuriuose yra galio, formules, taip pat sukurkite reakcijų lygtis, apibūdinančias šio elemento chemines savybes.
   Atsakymas	Galis, kaip ir aliuminis, yra periodinės lentelės D.I pagrindinio pogrupio III grupėje. Mendelejevas. Savo junginiuose, kaip ir aliuminis, jis turi oksidacijos būseną (+3). Galiui būdingas vienas oksidas (Ga 2 O 3) ir vienas hidroksidas (Ga(OH) 3), kurie pasižymi amfoterinėmis savybėmis. Ga 2 O 3 + 3SiO 2 = Ga 2 (SiO 3) 3;