الكتلة الذرية من الغاليوم. الغاليوم معدن يذوب في يديك

يتذكر غالبية القراء عن العنصر ذو العدد الذري 31 فقط أنه أحد العناصر الثلاثة التي تنبأ بها ووصفها بأكبر قدر من التفصيل بواسطة D.I. Mendeleev ، وهذا الغاليوم معدن شديد الانصهار: حرارة الكف تكفي لتحويله إلى سائل.

ومع ذلك ، فإن الغاليوم ليس أكثر المعادن قابلية للانصهار (حتى لو استبعدت الزئبق). نقطة انصهاره هي 29.75 درجة مئوية ، بينما يذوب السيزيوم عند 28.5 درجة مئوية ؛ فقط السيزيوم ، مثل أي معدن قلوي ، لا يمكن التعامل معه ، لذلك ، بطبيعة الحال ، فإن الغاليوم أسهل في الذوبان في راحة يدك من السيزيوم.

بدأنا قصتنا عن العنصر رقم 31 عن عمد بذكر ما هو معروف للجميع تقريبًا. لأن هذا "معروف" يحتاج إلى بعض الشرح. يعلم الجميع أن Mendeleev تنبأ بالغاليوم واكتشفه Lecoque de Boisbaudran ، لكن لا يعرف الجميع كيف حدث الاكتشاف. يعلم الجميع تقريبًا أن الغاليوم قابل للانصهار ، لكن لا أحد تقريبًا يستطيع الإجابة عن سؤال لماذا هو قابل للانصهار.

كيف تم اكتشاف الغاليوم

نزل الكيميائي الفرنسي بول إميل ليكوك دي بواسبودران في التاريخ باعتباره مكتشفًا لثلاثة عناصر جديدة: الغاليوم (1875) ، السماريوم (1879) والديسبروسيوم (1886). جلبت له أول هذه الاكتشافات شهرة.

في ذلك الوقت ، لم يكن معروفًا خارج فرنسا. كان يبلغ من العمر 38 عامًا ، وكان يعمل بشكل أساسي في مجال البحث الطيفي. كان Lecoq de Boisbaudran خبيرًا جيدًا في التحليل الطيفي ، وقد أدى ذلك في النهاية إلى النجاح: اكتشف جميع عناصره الثلاثة من خلال طريقة التحليل الطيفي.

في عام 1875 ، قام Lecoq de Boisabaudran بالتحقيق في طيف مزيج الزنك الذي تم إحضاره من Pierrefit (Pyrenees). في هذا الطيف ، تم اكتشاف خط بنفسجي جديد (الطول الموجي 4170 Ǻ). يشير الخط الجديد إلى وجود عنصر غير معروف في المعدن ، وبطبيعة الحال ، بذل Lecoq de Boisbaudran قصارى جهده لعزل هذا العنصر. لم يكن ذلك سهلاً: محتوى العنصر الجديد في الخام كان أقل من 0.1٪ ، وفي نواحٍ كثيرة كان مشابهًا للزنك *. بعد تجارب مطولة ، تمكن العالم من الحصول على عنصر جديد ، ولكن بكمية صغيرة جدًا. صغير جدًا (أقل من 0.1 جم) لدرجة أن Lecoq de Boisbaudrappe لم يتمكن من دراسة خصائصه الفيزيائية والكيميائية بشكل كامل.

كيفية الحصول على الغاليوم من مزيج الزنك موصوفة أدناه.

ظهرت الرسالة حول اكتشاف الغاليوم - هكذا تم تسمية عنصر جديد تكريما لفرنسا (Gaul هو اسمه اللاتيني) - في تقارير أكاديمية باريس للعلوم.

تمت قراءة هذه الرسالة من قبل د. واعترف مندلييف في الغاليوم بألمنيوم الإيكا الذي تنبأ به قبل خمس سنوات. كتب منديليف على الفور إلى باريس. "طريقة الاكتشاف والعزل ، بالإضافة إلى الخصائص القليلة الموصوفة ، تجعل من الممكن افتراض أن المعدن الجديد ليس أكثر من eka-aluminium ،" - قال في رسالته. ثم كرر الخصائص المتوقعة لهذا العنصر. علاوة على ذلك ، لم يمسك أبدًا حبيبات الغاليوم في يديه ، دون رؤيته في العين ، جادل الكيميائي الروسي بأن مكتشف العنصر كان مخطئًا ، وأن كثافة المعدن الجديد لا يمكن أن تكون 4.7 ، كما كتب Lecoq de Boisbaudran - إنه يجب أن تكون أكبر حوالي 5.9 ... 6.0 جم / سم 3!

الغريب ، لكن أول تأكيد لها ، "التعزيز" ، علم بوجود القانون الدوري فقط من هذه الرسالة. قام مرة أخرى بعزل حبيبات الغاليوم وتنقيتها تمامًا من أجل التحقق من نتائج التجارب الأولى. يعتقد بعض مؤرخي العلوم أن هذا تم من أجل خزي "المتنبئ" الروسي الواثق من نفسه. لكن التجربة أظهرت عكس ذلك: كان المكتشف مخطئًا. كتب لاحقًا: "ليس من الضروري ، على ما أعتقد ، الإشارة إلى الأهمية الاستثنائية التي تتمتع بها كثافة العنصر الجديد فيما يتعلق بتأكيد وجهات النظر النظرية لمندلييف".

الخصائص الأخرى للعنصر رقم 31 التي تنبأ بها Mendeleev تكاد تكون متطابقة تمامًا مع البيانات التجريبية. "تحققت تنبؤات مندليف مع بعض الانحرافات الطفيفة: تحول إيكا-ألمنيوم إلى غاليوم." هكذا يميز إنجلز هذا الحدث في ديالكتيك الطبيعة.

وغني عن القول أن اكتشاف أول العناصر التي تنبأ بها مندلييف عزز بشكل كبير موقف القانون الدوري.

لماذا الغاليوم منصهر؟

توقع منديليف خصائص الغاليوم ، واعتقد أن هذا المعدن يجب أن يكون قابلاً للانصهار ، لأن نظائره في المجموعة - الألومنيوم والإنديوم - لا تختلف أيضًا في المقاومة.

لكن درجة انصهار الغاليوم منخفضة بشكل غير عادي ، فهي أقل بخمس مرات من درجة انصهار الإنديوم. ويفسر ذلك من خلال التركيب غير المعتاد لبلورات الغاليوم. لا تتكون شبكتها البلورية من الذرات الفردية (كما هو الحال في المعادن "العادية") ، ولكن بواسطة جزيئات ثنائية الذرة. جزيئات Ga 2 مستقرة جدًا ، وتستمر حتى عندما يتحول الغاليوم إلى حالة سائلة. لكن هذه الجزيئات مرتبطة ببعضها البعض فقط بواسطة قوى فان دير فال الضعيفة ، وهناك حاجة إلى القليل جدًا من الطاقة لكسر روابطها.

ترتبط بعض خصائص العنصر 31 أيضًا بالجزيئات ثنائية الذرة. في الحالة السائلة ، يكون الغاليوم أكثر كثافة وأثقل من المادة الصلبة. كما أن الموصلية الكهربائية للغاليوم السائل أكبر من تلك الموجودة في الغاليوم الصلب.

كيف يبدو الغاليوم؟

ظاهريًا - والأهم من ذلك كله على القصدير: معدن ناعم أبيض فضي ، لا يتأكسد أو يتلطخ في الهواء.

ومن حيث معظم خصائصه الكيميائية ، فإن الغاليوم قريب من الألومنيوم. مثل الألمنيوم ، يحتوي الغاليوم على ثلاثة إلكترونات في مداره الخارجي. مثل الألومنيوم ، يتفاعل الغاليوم بسهولة ، حتى في الطقس البارد ، مع الهالوجينات (باستثناء اليود). يذوب كلا المعدنين بسهولة في أحماض الكبريتيك والهيدروكلوريك ، وكلاهما يتفاعل مع القلويات ويعطي هيدروكسيدات مذبذبة. ثوابت تفكك التفاعلات

Ga (OH) 3 → Ga 3+ + 3OH -

Н 3 GaO 3 → 3Н + + GaO 3– 3

- كميات من نفس الطلب.

ومع ذلك ، هناك اختلافات في الخواص الكيميائية للغاليوم والألمنيوم.

مع الأكسجين الجاف ، يتأكسد الغاليوم بشكل ملحوظ فقط عند درجات حرارة أعلى من 260 درجة مئوية ، بينما يتأكسد الألمنيوم ، إذا حُرم من فيلم الأكسيد الواقي ، بالأكسجين بسرعة كبيرة.

مع الهيدروجين ، يشكل الغاليوم هيدرات مماثلة لهيدرات البورون. من ناحية أخرى ، فإن الألمنيوم قادر فقط على إذابة الهيدروجين ، ولكن لا يتفاعل معه.

والجاليوم يشبه الجرافيت والكوارتز والماء.

على الجرافيت - لأنه يترك علامة رمادية على الورق.

على الكوارتز - تباين كهربائي وحراري.

يعتمد حجم المقاومة الكهربائية لبلورات الغاليوم على المحور الذي يتدفق فيه التيار. نسبة الحد الأقصى إلى الحد الأدنى هي 7 ، أكثر من أي معدن آخر. نفس الشيء مع معامل التمدد الحراري.

ترتبط قيمه في اتجاه ثلاثة محاور بلورية (بلورات الغاليوم المعينية) كـ 31:16:11.

والغاليوم يشبه الماء في أنه يتوسع ويتصلب. الزيادة في الحجم ملحوظة - 3.2 ٪.

إن الجمع بين هذه التشابهات المتناقضة يتحدث عن الفردية الفريدة للعنصر رقم 31.

بالإضافة إلى ذلك ، لها خصائص ليست متأصلة في أي عنصر. عند ذوبانه ، يمكن أن يظل شديد البرودة لعدة أشهر تحت درجة انصهاره. إنه المعدن الوحيد الذي يظل سائلاً في نطاق درجة حرارة ضخمة تتراوح من 30 إلى 2230 درجة مئوية ، كما أن تطاير بخاره ضئيل للغاية. حتى في حالة الفراغ العالي ، فإنه يتبخر بشكل ملحوظ فقط عند 1000 درجة مئوية. أبخرة الغاليوم ، على عكس المعادن الصلبة والسائلة ، أحادية الذرة. يتطلب انتقال Ga 2 → 2Ga الكثير من الطاقة ؛ وهذا يفسر صعوبة تبخير الغاليوم.

نطاق درجة الحرارة الكبير للحالة السائلة هو أساس أحد التطبيقات التقنية الرئيسية للعنصر رقم 31.

ما هو الغاليوم جيد؟

يمكن لمقاييس حرارة الغاليوم من حيث المبدأ قياس درجات الحرارة بين 30 و 2230 درجة مئوية. موازين حرارة الغاليوم متاحة الآن لدرجات حرارة تصل إلى 1200 درجة مئوية.

يستخدم العنصر رقم 31 لإنتاج سبائك منخفضة الانصهار المستخدمة في أجهزة الإشارة. يذوب غاليوم السبيكة مع الإنديوم بالفعل عند 16 درجة مئوية. إنها أقل سبيكة انصهار معروفة.

كعنصر من المجموعة III ، يساهم في تعزيز التوصيل "الثقب" في أشباه الموصلات ، يتم استخدام الغاليوم (بدرجة نقاء لا تقل عن 99.999٪) كمادة مضافة للجرمانيوم والسيليكون.

المركبات المعدنية من الغاليوم مع عناصر المجموعة الخامسة - الأنتيمون والزرنيخ - نفسها لها خصائص شبه موصلة.

تسمح إضافة الغاليوم إلى الكتلة الزجاجية بالحصول على نظارات ذات معامل انكسار عالي لأشعة الضوء ، والنظارات التي تعتمد على Ga 2 O 3 تنقل الأشعة تحت الحمراء جيدًا.

يعكس الغاليوم السائل 88٪ من الضوء الساقط ، بينما يعكس الغاليوم الصلب نسبة أقل قليلاً. لذلك ، فهي تجعل من السهل جدًا تصنيع مرايا الغاليوم - حتى يمكن وضع طلاء الغاليوم بفرشاة.

في بعض الأحيان يستخدمون قدرة الغاليوم على ترطيب الأسطح الصلبة جيدًا ، واستبدالها بالزئبق في مضخات تفريغ الانتشار. مثل هذه المضخات "تحمل" الفراغ أفضل من مضخات الزئبق.

بذلت محاولات لاستخدام الغاليوم في المفاعلات النووية ، لكن نتائج هذه المحاولات بالكاد يمكن اعتبارها ناجحة. لا يقتصر دور الغاليوم على التقاط النيوترونات بنشاط كبير (التقاط المقطع العرضي 2.71 الحظيرة) فحسب ، بل يتفاعل أيضًا في درجات الحرارة المرتفعة مع معظم المعادن.

لم يصبح الغاليوم مادة ذرية. صحيح أن نظيره الاصطناعي المشع 72 Ga (بنصف عمر 14.2 ساعة) يستخدم لتشخيص سرطان العظام. يتم امتصاص كلوريد الجاليوم -72 والنترات بواسطة الورم ، ومن خلال تثبيت خاصية الإشعاع لهذا النظير ، يحدد الأطباء بدقة تقريبًا حجم التكوينات الأجنبية.

كما ترى ، فإن الاحتمالات العملية للعنصر 31 واسعة بما يكفي. لم يكن من الممكن استخدامها بالكامل حتى الآن بسبب صعوبة الحصول على عنصر الغاليوم ، وهو عنصر نادر جدًا (1.5 10-3٪ من وزن قشرة الأرض) ومشتت للغاية. لا يُعرف الكثير عن المعادن الجوهرية للغاليوم. تم اكتشاف معدنه الأول والأكثر شهرة ، جاليت CuGaS 2 ، فقط في عام 1956. في وقت لاحق ، تم العثور على معدنين آخرين ، وهما نادران بالفعل.

عادة ، يوجد الغاليوم في خامات الزنك والألمنيوم والحديد ، وكذلك في الفحم - كشوائب تافهة. وما يميزه: كلما زادت هذه النجاسة زادت صعوبة استخراجه ، لأن خامات هذه المعادن (الألمنيوم والزنك) تقترب من خواصها. يوجد الجزء الأكبر من الغاليوم الأرضي في معادن الألمنيوم.

الجاليوم(لات. جاليوم) ، جا ، عنصر كيميائي من المجموعة الثالثة للنظام الدوري لـ D. I. Mendeleev ، الرقم التسلسلي 31 ، الكتلة الذرية 69.72 ؛ معدن ناعم أبيض فضي. يتكون من نظيرين مستقرين بأعداد كتلتهما 69 (60.5٪) و 71 (39.5٪).

تم توقع وجود الغاليوم ("إيكالومينيوم") وخصائصه الرئيسية في عام 1870 من قبل د. آي. مينديليف. تم اكتشاف العنصر عن طريق التحليل الطيفي في مزيج الزنك في جبال البرانس وعزله الكيميائي الفرنسي P.E. Lecoque de Boisbaudran في عام 1875 ؛ سميت باسم فرنسا (لات. جاليا). كان التطابق الدقيق لخصائص بلاد الغال مع تلك المتوقعة هو الانتصار الأول للجدول الدوري.

متوسط محتوى الغاليوم في قشرة الأرض مرتفع نسبيًا ، 1.5 · 10 -3٪ من الكتلة ، وهو ما يعادل محتوى الرصاص والموليبدينوم. الغاليوم عنصر تتبع نموذجي. معدن الغاليوم الوحيد ، الغاليت CuGaS 2 ، نادر جدًا. ترتبط الكيمياء الجيولوجية للغاليوم ارتباطًا وثيقًا بالكيمياء الجيولوجية للألمنيوم ، والتي ترجع إلى تشابه خصائصها الفيزيائية والكيميائية. الجزء الأكبر من الغاليوم الموجود في الغلاف الصخري موجود في معادن الألمنيوم. يتراوح محتوى الغاليوم في البوكسيت والنيفلين من 0.002 إلى 0.01٪. لوحظت أيضًا تركيزات متزايدة من الغاليوم في السفاليريت (0.01-0.02٪) ، في الفحم (مع الجرمانيوم) ، وكذلك في بعض خامات الحديد.

الخصائص الفيزيائية للغاليوم.يحتوي الغاليوم على شعرية معينية (pseudotetragonal) مع المعلمات أ = 4.5197 ، ب = 7.6601 Å ، ج = 4.5257 Å. تبلغ كثافة المعدن الصلب (جم / سم 3) 5.904 (20 درجة مئوية) ، والسائل 6.095 (29.8 درجة مئوية) ، أي أثناء التصلب ، يزداد حجم الغاليوم ؛ نقطة الانصهار 29.8 درجة مئوية ، نقطة الغليان 2230 درجة مئوية. السمة المميزة للجاليوم هي الفاصل الزمني الكبير للحالة السائلة (2200 درجة مئوية) وضغط بخار منخفض عند درجات حرارة تصل إلى 1100-1200 درجة مئوية. تبلغ الحرارة النوعية للغاليوم الصلب 376.7 جول / (كجم كلفن) ، أي 0.09 كالوري / (جرام درجة) في نطاق 0-24 درجة مئوية ، من الغاليوم السائل ، على التوالي ، 410 جول / (كجم ك) ، أي 0.098 كالوري / (جم · درجة) في حدود 29-100 درجة مئوية. مقاومة كهربائية محددة (أوم سم) للجاليوم الصلب 53.4 · 10 -6 (0 درجة مئوية) ، سائل 27.2 · 10 -6 (30 درجة مئوية). اللزوجة (الاتزان = 0.1 نانوثانية / م 2): 1.612 (98 درجة مئوية) ، 0.578 (1100 درجة مئوية) ، التوتر السطحي 0.735 ن / م (735 داين / سم) (30 درجة مئوية في جو من H2) ... معاملات الانعكاس للأطوال الموجية 4360 و 5890 هي 75.6٪ و 71.3٪ على التوالي. يبلغ المقطع العرضي لالتقاط النيوترونات الحرارية 2.71 حظيرة (2.7 · 10 -28 م 2).

الخواص الكيميائية للغاليوم.الغاليوم مستقر في الهواء عند درجات الحرارة العادية. فوق 260 درجة مئوية ، لوحظ تأكسد بطيء في الأكسجين الجاف (طبقة الأكسيد تحمي المعدن). يذوب الغاليوم ببطء في أحماض الكبريتيك والهيدروكلوريك ، وبسرعة في أحماض الهيدروفلوريك ، ويكون الغاليوم مستقرًا في حامض النيتريك في البرد. يذوب الغاليوم ببطء في المحاليل القلوية الساخنة. يتفاعل الكلور والبروم مع الغاليوم في البرد واليود - عند تسخينه. يتفاعل الجاليوم المصهور عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية مع جميع المعادن والسبائك الإنشائية.

أكثر المركبات ثلاثية التكافؤ استقرارًا من الغاليوم ، والتي تشبه من نواح كثيرة في خواص المركبات الكيميائية للألمنيوم. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المركبات الأحادية والثنائية التكافؤ معروفة. أعلى أكسيد Ga 2 O 3 هو مادة بيضاء غير قابلة للذوبان في الماء. يترسب هيدروكسيد المقابل من محاليل أملاح الغاليوم على شكل راسب هلامي أبيض. لها طابع مذبذب واضح. عندما تذوب في القلويات ، تتشكل الغالات (على سبيل المثال ، Na) ، عندما تذوب في الأحماض - أملاح الغاليوم: Ga 2 (SO 4) 3 ، GaCl 3 ، إلخ. تكون الخصائص الحمضية لهيدروكسيد الغاليوم أكثر وضوحًا من خصائص هيدروكسيد الألومنيوم [الفاصل الزمني لـ Al (OH) 3 يقع في نطاق pH = 10.6-4.1 ، و Ga (OH) 3 في نطاق pH = 9.7-3.4].

على عكس Al (OH) 3 ، يذوب هيدروكسيد الغاليوم ليس فقط في القلويات القوية ، ولكن أيضًا في محاليل الأمونيا. عند الغليان ، يترسب هيدروكسيد الغاليوم مرة أخرى من محلول الأمونيا.

من أهم أملاح الغاليوم كلوريد GaCl 3 (نقطة الانصهار 78 درجة مئوية ، نقطة الغليان 200 درجة مئوية) وكبريتات Ga 2 (SO 4) 3. تشكل الأخيرة مع فلز قلوي وكبريتات الأمونيوم أملاح مزدوجة من نوع الشب ، على سبيل المثال (NH 4) Ga (SO 4) 2 12H 2 O. يشكل الغاليوم فيروسيانيد Ga 4 3 ، وهو ضعيف الذوبان في الماء والأحماض المخففة ، والتي يمكن استخدامها لفصله عن Al وعدد من العناصر الأخرى.

الحصول على بلاد الغال.المصدر الرئيسي للغاليوم هو إنتاج الألمنيوم. يتركز الغاليوم في معالجة البوكسيت بطريقة Bayer في السوائل الأم المتداولة بعد فصل Al (OH) 3. يتم عزل الغاليوم من هذه المحاليل عن طريق التحليل الكهربائي على كاثود الزئبق. يتم ترسيب Ga (OH) 3 من المحلول القلوي الذي تم الحصول عليه بعد معالجة الملغم بالماء ، والذي يذوب في القلويات ويعزل الغاليوم عن طريق التحليل الكهربائي.

في طريقة الصودا-الجير لمعالجة خام البوكسيت أو النفيلين ، يتركز الغاليوم في الأجزاء الأخيرة من الرواسب التي تم إطلاقها أثناء عملية الكربنة. لمزيد من الإثراء ، يتم معالجة رواسب الهيدروكسيد بحليب الجير. في هذه الحالة ، يبقى معظم Al في الراسب ، ويذهب الغاليوم إلى محلول ، يتم فصل تركيز الغاليوم منه (6-8٪ Ga 2 O 3) عن طريق تمرير ثاني أكسيد الكربون ؛ يذوب الأخير في القلويات ويعزل الغاليوم كهربائيا.

يمكن أيضًا أن تعمل سبيكة الأنود المتبقية في عملية تكرير Al باستخدام طريقة التحليل الكهربائي ثلاثية الطبقات كمصدر للغاليوم. في إنتاج الزنك ، مصادر الغاليوم هي الأبخرة (أكاسيد وائل) المتولدة أثناء معالجة مخلفات ترشيح جمرة الزنك.

يحتوي الغاليوم السائل الناتج عن التحليل الكهربائي لمحلول قلوي ، وغسله بالماء والأحماض (HCl ، HNO 3) ، على 99.9-99.95٪ Ga. يتم الحصول على معدن أكثر نقاءًا عن طريق الصهر بالفراغ ، أو ذوبان المنطقة ، أو عن طريق سحب بلورة واحدة من المصهور.

تطبيق الجاليوم.أكثر التطبيقات الواعدة للغاليوم هي في شكل مركبات كيميائية مثل GaAs و GaP و GaSb بخصائص شبه موصلة. يمكن استخدامها في المقومات والترانزستورات ذات درجات الحرارة العالية والبطاريات الشمسية وغيرها من الأجهزة حيث يمكن استخدام التأثير الكهروضوئي في طبقة الحجب ، وكذلك في مستقبلات الأشعة تحت الحمراء. يمكن استخدام الغاليوم لصنع مرايا بصرية عاكسة للغاية. تم اقتراح سبيكة من الألومنيوم مع الغاليوم بدلاً من الزئبق ككاثود لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية المستخدمة في الطب. تم اقتراح استخدام الغاليوم السائل وسبائكه في تصنيع موازين الحرارة عالية الحرارة (600-1300 درجة مئوية) ومقاييس الضغط. من المهم استخدام الغاليوم وسبائكه كمبرد سائل في مفاعلات الطاقة النووية (يتم إعاقة ذلك من خلال التفاعل النشط للغاليوم في درجات حرارة التشغيل مع المواد الهيكلية ؛ سبيكة Ga-Zn-Sn سهلة الانصهار لها تأثير تآكل أقل من النقي الجاليوم).

معدن الجاليوم

الغاليوم هو عنصر من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثالثة من الفترة الرابعة من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. ينتمي إلى مجموعة المعادن الخفيفة. مادة الغاليوم البسيطة (رقم CAS: 7440-55-3) عبارة عن معدن بلاستيكي ناعم بلون أبيض فضي (وفقًا لمصادر أخرى ، رمادي فاتح) مع صبغة مزرقة.

معدن الجاليوم

الغاليوم: نقطة الانصهار 29.76 درجة مئوية

سمية منخفضة ، يمكنك أن تأخذها في متناول اليد وتذيبها!

المواد الإلكترونية أشباه الموصلات

زرنيخيد الغاليوم

- مادة واعدة للإلكترونيات أشباه الموصلات.

نيتريد الغاليوم

تستخدم في إنشاء ليزر أشباه الموصلات ومصابيح LED في النطاق الأزرق والأشعة فوق البنفسجية. نيتريد الغاليوم له خصائص كيميائية وميكانيكية ممتازة نموذجية لجميع مركبات النيتريد.

نظائر الغاليوم 71

هي أهم مادة لتسجيل النيوترينوات ، وفي هذا الصدد ، تواجه التقنية مشكلة ملحة للغاية تتمثل في فصل هذا النظير عن الخليط الطبيعي من أجل زيادة حساسية أجهزة الكشف عن النيوترينو. نظرًا لأن محتوى 71Ga في الخليط الطبيعي للنظائر يبلغ حوالي 39.9٪ ، فإن عزل نظير نقي واستخدامه ككاشف للنيوترينو يمكن أن يزيد من حساسية الكشف بمقدار 2.5 مرة.

الخواص الكيميائية

يعتبر الغاليوم باهظ الثمن ، في عام 2005 في السوق العالمية ، بلغ سعر طن الغاليوم 1.2 مليون دولار أمريكي ، وبسبب ارتفاع سعره وفي نفس الوقت مع زيادة الطلب على هذا المعدن ، من المهم جدًا إثبات استخراجه بالكامل في إنتاج الألمنيوم ومعالجة الفحم بالوقود السائل.

يحتوي الغاليوم على عدد من السبائك التي تكون سائلة في درجة حرارة الغرفة ، وأحد سبائكه لها نقطة انصهار تبلغ 3 درجات مئوية (In-Ga-Sn سهل الانصهار) ، ولكن من ناحية أخرى ، الغاليوم (السبائك بدرجة أقل) شديدة العدوانية بالنسبة لمعظم المواد الإنشائية (تكسير وتآكل السبائك في درجات حرارة عالية). على سبيل المثال ، فيما يتعلق بالألمنيوم وسبائكه ، يعد الغاليوم مخفضًا قويًا للقوة (انظر تقليل قوة الامتزاز ، تأثير Rebinder). تم توضيح خاصية الغاليوم هذه ودراستها بالتفصيل من قبل P. A. كمبرد ، فإن الغاليوم غير فعال وغالبًا ما يكون ببساطة غير مقبول.

الغاليوم مادة تشحيم ممتازة

... على أساس الغاليوم والنيكل والغاليوم والسكانديوم ، تم إنشاء مواد لاصقة معدنية ، مهمة جدًا من الناحية العملية.

يستخدم معدن الغاليوم أيضًا في موازين حرارة الكوارتز (بدلاً من الزئبق) لقياس درجات الحرارة المرتفعة. وذلك لأن درجة غليان الغاليوم أعلى بكثير من درجة غليان الزئبق.

يعد أكسيد الغاليوم جزءًا من عدد من مواد الليزر المهمة استراتيجيًا لمجموعة العقيق - GHA و YAG و ISGG وما إلى ذلك.

لم يتلق الغاليوم بعد تطبيقًا صناعيًا واسع النطاق. حاليًا ، تم تحديد المجالات التالية لاستخدام الغاليوم.
موازين الحرارة لدرجات الحرارة المرتفعة.يحتوي الغاليوم على نقطة انصهار منخفضة (29.8 درجة) ونقطة غليان عالية (حوالي 2200 درجة). هذا يسمح باستخدامه لتصنيع موازين حرارة الكوارتز لقياس درجات الحرارة العالية (600-1300 درجة).
سبائك منخفضة الانصهار.يشكل الغاليوم مع عدد من المعادن (البزموت ، الرصاص ، القصدير ، الكادميوم ، الإنديوم ، الثاليوم ، إلخ) سبائك قابلة للانصهار مع نقطة انصهار أقل من 60 درجة. على سبيل المثال ، سبيكة من الغاليوم بنسبة 25٪ تذوب عند درجة حرارة 16 درجة ، تكون نقطة انصهار سبيكة من الغاليوم بنسبة 8٪ Sn 20 درجة. نقطة انصهار سبيكة سهل الانصهار (82٪ Ga ، 12٪ Sn و 6٪ Zn) هي 17 درجة.
تم اقتراح عدد من السبائك منخفضة الانصهار المحتوية على الغاليوم لأجهزة الإشارة (صمامات الرش) المستخدمة في مكافحة الحرائق ، والتي يعتمد عملها على صهر السبيكة عند تجاوز درجة حرارة معينة ، مما يؤدي إلى التنشيط التلقائي لرش الماء النظام.
يُقترح استخدام سبيكة منخفضة الانصهار تحتوي على 60٪ Sn و 30٪ Ga و 10٪ In لمقاييس الحرارة بدلاً من الزئبق.
في الآونة الأخيرة ، تم لفت الانتباه إلى إمكانية استخدام الغاليوم وسبائكه كوسيط سائل لإزالة الحرارة في محطات توليد الطاقة ، على سبيل المثال ، الحرارة المنبعثة في الغلايات النووية. ميزة الغاليوم كسائل موصل للحرارة هي نقطة غليانه العالية ، جنبًا إلى جنب مع التوصيل الحراري العالي. ومع ذلك ، فإن أحد العوائق التي تحول دون استخدام مبرد الغاليوم هو تفاعل الغاليوم مع معظم المعادن في درجات حرارة عالية.
يُقترح استخدام سبائك الغاليوم في طب الأسنان بدلاً من ملغم الزئبق. يوصى باستخدام السبائك التالية لحشوات الأسنان ؛ 40-80٪ ثنائي ؛ 30-60٪ Sn ؛ 0.5-0.8٪ Ga و 61.5٪ ثنائي ؛ 37.2٪ القصدير ؛ 1.3٪ Ga.
المرايا. الغاليوم لديه القدرة على الالتصاق جيدًا بالزجاج ، مما يجعل من الممكن صنع مرايا الغاليوم. يمكن صنع المرآة عن طريق ضغط الغاليوم بين لوحين من الزجاج المسخن. مرايا الغاليوم عالية
انعكاسية. لطول موجي 4.360 أ تكون الانعكاسية 75.6٪ وطول موجي 5.890 أ - 71.3٪. يعكس الغاليوم السائل 88٪ من الضوء الساقط على المرآة.
مجالات التطبيق الأخرى.يُقترح استخدام سبائك الألومنيوم-الغاليوم بدلاً من الزئبق ككاثود لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية المستخدمة في الطب. يتم إثراء الإشعاع الناتج بأشعة الجزأين الأزرق والأحمر من الطيف ، مما يحسن التأثير العلاجي للإشعاع.
من الممكن استبدال الزئبق بالغاليوم في مقومات الزئبق. تتيح نقطة الغليان العالية جدًا للمعدن العمل بأحمال أعلى بكثير من استخدام الزئبق.
من المعروف استخدام أملاح الغاليوم كعنصر من مكونات الدهانات المضيئة (لإثارة التألق الفلوري للمركبات). تستخدم أملاح الغاليوم أيضًا في الكيمياء التحليلية والطب وكمحفزات في التخليق العضوي.

27.03.2019

بادئ ذي بدء ، عليك أن تقرر المبلغ الذي ترغب في إنفاقه على الشراء. يوصي الخبراء بالمستثمرين المبتدئين بمبلغ من 30 ألف روبل إلى 100. إنه يستحق ...

27.03.2019

يتم استخدام المعدن المدلفن في عصرنا بنشاط في مجموعة متنوعة من المواقف. في الواقع ، في العديد من الصناعات ، من المستحيل الاستغناء عنها ، لأن المعدن المدلفن ...

27.03.2019

تم تصميم جوانات الصلب البيضاوية لإغلاق وصلات شفة التركيبات وخطوط الأنابيب التي تنقل الوسائط المسببة للتآكل ...

26.03.2019

لقد سمع الكثير منا عن مثل هذا المنصب كمسؤول عن النظام ، ولكن لا يعرف الجميع ما المقصود بالضبط بهذه العبارة ...

26.03.2019

يجب على كل شخص يقوم بإجراء إصلاحات في غرفته أن يفكر في الهياكل التي يجب تثبيتها في المساحة الداخلية. فى السوق...

26.03.2019

اليوم ، يتم استخدام أجهزة تحليل الغاز بنشاط في صناعات النفط والغاز ، في قطاع المرافق ، أثناء إجراء التحليلات في مجمعات المختبرات ، من أجل ...

26.03.2019

اليوم ، تُستخدم الحاويات المعدنية بنشاط للتخزين الثابت لأنواع مختلفة من السوائل ، بما في ذلك النفط ومنتجات النفط ، في المستودعات ، في ...

25.03.2019

في مصنع قطر للصلب الجزائري بقرية بيلارا ، تم إجراء عمليات تفتيش "ساخنة" لمصنع أسلاك بسعة حوالي ...

25.03.2019

يمكن تحقيق أعلى مستوى من الموثوقية لإمداد الكهرباء للمستهلكين المسؤولين من خلال تشغيل المولدات القائمة بذاتها. مع الأخذ بعين ...

الغاليوم هو عنصر من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثالثة من الفترة الرابعة من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev ، برقم ذري 31. يتم تحديده بالرمز Ga (lat. الجاليوم). ينتمي إلى مجموعة المعادن الخفيفة. إن مادة الغاليوم البسيطة عبارة عن معدن بلاستيكي ناعم ذو لون أبيض فضي مع لون مزرق.

العدد الذري - 31

الكتلة الذرية - 69.723

الكثافة ، كجم / م³ - 5910

نقطة الانصهار ، درجة مئوية - 29.8

السعة الحرارية ، كيلوجول / (كجم درجة مئوية) - 0.331

الكهربية - 1.8

نصف القطر التساهمي ، Å - 1.26

التأين الأول المحتملة ، فولت - 6.00

تاريخ اكتشاف الغاليوم

في عام 1875 ، قام Lecoq de Boisabaudran بالتحقيق في طيف مزيج الزنك الذي تم إحضاره من Pierrefit (Pyrenees). في هذا الطيف ، تم اكتشاف خط بنفسجي جديد. يشير الخط الجديد إلى وجود عنصر غير معروف في المعدن ، وبطبيعة الحال ، بذل Lecoq de Boisbaudran قصارى جهده لعزل هذا العنصر. لم يكن ذلك سهلاً: محتوى العنصر الجديد في الخام كان أقل من 0.1٪ ، وفي نواحٍ كثيرة كان مشابهًا للزنك *. بعد تجارب مطولة ، تمكن العالم من الحصول على عنصر جديد ، ولكن بكمية صغيرة جدًا. صغير جدًا (أقل من 0.1 جم) لدرجة أن Lecoq de Boisbaudran لم يكن قادرًا تمامًا على دراسة خواصه الفيزيائية والكيميائية.

العثور على بلاد الغالفي الطبيعة

يبلغ متوسط محتوى الغاليوم في قشرة الأرض 19 جم / طن. الغاليوم عنصر تتبع نموذجي ذو طبيعة جيوكيميائية مزدوجة. معدن الغاليوم الوحيد ، الغاليت CuGaS 2 ، نادر جدًا. ترتبط الكيمياء الجيولوجية للغاليوم ارتباطًا وثيقًا بالكيمياء الجيولوجية للألمنيوم ، والتي ترجع إلى تشابه خصائصها الفيزيائية والكيميائية. الجزء الأكبر من الغاليوم الموجود في الغلاف الصخري موجود في معادن الألمنيوم. نظرًا لتقارب خواصه الكريستالية الكيميائية مع العناصر المكونة للصخور الرئيسية (Al ، Fe ، وما إلى ذلك) والإمكانية الواسعة للتشابه معها ، لا يشكل الغاليوم تراكمات كبيرة ، على الرغم من القيمة الكبيرة للكلارك. يتم تمييز المعادن التالية التي تحتوي على نسبة عالية من الغاليوم: السفاليريت (0 - 0.1٪) ، المغنتيت (0 - 0.003٪) ، القصدير (0 - 0.005٪) ، العقيق (0 - 0.003٪) ، البريل (0 - 0.003٪) ، تورمالين (0 - 0.01٪) ، سبودومين (0.001 - 0.07٪) ، فلوجوبيت (0.001 - 0.005٪) ، بيوتايت (0 - 0.1٪) ، موسكوفيت (0 - 0.01٪) ، سيريسيت (0 - 0.005٪) ، ليبيدوليت (0.001 - 0.03٪) ، كلوريت (0 - 0.001٪) ، الفلسبار (0 - 0.01٪) ، النيفلين (0 - 0.1٪) ، الهكمانيت (0.01 - 0.07٪) ، الناتروليت (0 - 0.1٪).

الخصائص الفيزيائية بلاد الغال

ولعل أشهر خصائص الغاليوم هي نقطة انصهارها ، والتي تبلغ 29.76 درجة مئوية. وهو ثاني أكثر المعادن قابلية للانصهار في الجدول الدوري (بعد الزئبق). يسمح لك ذلك بإذابة المعدن أثناء حمله في يدك. الغاليوم هو أحد المعادن القليلة التي تتوسع عندما يتصلب الذوبان (البعض الآخر هو Bi ، Ge).

يحتوي الغاليوم البلوري على العديد من التعديلات متعددة الأشكال ، ومع ذلك ، يوجد واحد فقط (I) مستقر ديناميكيًا حراريًا ، وله شبكة متعامدة (شبه زائفة) مع المعلمات a = 4.5186 Å ، b = 7.6570 ، c = 4.5256 Å. تتبلور التعديلات الأخرى للغاليوم (β ، γ ، δ ، ε) من معدن مشتت فائق التبريد وتكون غير مستقرة. عند الضغط المرتفع ، لوحظ تركيبان آخران متعدد الأشكال من الغاليوم الثاني والثالث ، بهما ، على التوالي ، شبكات مكعبة ورباعية الزوايا.

كثافة الغاليوم في الحالة الصلبة عند درجة حرارة T = 20 درجة مئوية هي 5.904 جم / سم مكعب.

تتمثل إحدى ميزات الغاليوم في نطاق درجة حرارة واسع لوجود الحالة السائلة (من 30 إلى 2230 درجة مئوية) ، بينما يحتوي على ضغط بخار منخفض عند درجات حرارة تصل إلى 1100 1200 درجة مئوية. الحرارة النوعية للغاليوم الصلب في نطاق درجة الحرارة T = 0-24 ° C هي 376.7 J / kg K (0.09 cal / g deg.) ، في الحالة السائلة عند T = 29-100 ° C - 410 J / kg · ك (0.098 كالوري / جم · درجة).

المقاومة الكهربائية النوعية في الحالة الصلبة والسائلة هي ، على التوالي ، 53.4 · 10 6 أوم · سم (عند T = 0 درجة مئوية) و 27.2 · 10 −6 أوم · سم (عند T = 30 درجة مئوية). تبلغ لزوجة الغاليوم السائل عند درجات حرارة مختلفة 1.612 اتزانًا عند T = 98 درجة مئوية و 0.578 اتزانًا عند T = 1100 درجة مئوية. قياس التوتر السطحي عند 30 درجة مئوية في جو من الهيدروجين هو 0.735 نيوتن / م. معاملات الانعكاس للأطوال الموجية 4360 و 5890 هي 75.6٪ و 71.3٪ على التوالي.

يتكون الغاليوم الطبيعي من نظيرين 69 Ga (61.2٪) و 71 Ga (38.8٪). المقطع العرضي لالتقاط النيوترون الحراري يساوي 2.1 × 10 28 م 2 و 5.1 × 10 28 م 2 ، على التوالي.

الغاليوم عنصر منخفض السمية. نظرًا لانخفاض درجة حرارة الانصهار ، يوصى بنقل سبائك الغاليوم في أكياس البولي إيثيلين ، والتي يتم ترطيبها بشكل سيئ بواسطة ذوبان الغاليوم. في وقت من الأوقات ، تم استخدام المعدن في صناعة الحشوات (بدلاً من الملغم). يعتمد هذا التطبيق على حقيقة أنه عند خلط مسحوق النحاس مع الغاليوم المصهور ، يتم الحصول على عجينة ، والتي تتصلب بعد بضع ساعات (بسبب تكوين مركب بين المعادن) ومن ثم يمكن أن تتحمل التسخين حتى 600 درجة دون ذوبان.

في درجات الحرارة المرتفعة ، يكون الغاليوم شديد التآكل. عند درجات حرارة أعلى من 500 درجة مئوية ، يؤدي إلى تآكل جميع المعادن تقريبًا باستثناء التنجستن ، بالإضافة إلى العديد من المواد الأخرى. الكوارتز مقاوم للغاليوم المصهور حتى 1100 درجة مئوية ، ولكن يمكن أن تنشأ مشكلة بسبب حقيقة أن الكوارتز (ومعظم الزجاجات الأخرى) مبلل جيدًا بهذا المعدن. وهذا يعني أن الغاليوم سوف يلتصق بجدران الكوارتز.

الخواص الكيميائية بلاد الغال

الخصائص الكيميائية للغاليوم قريبة من تلك الخاصة بالألمنيوم. يتكون فيلم أكسيد على سطح المعدن في الهواء من حماية الغاليوم من مزيد من الأكسدة. عند تسخينه تحت الضغط ، يتفاعل الغاليوم مع الماء ، مكونًا مركب GaOOH وفقًا للتفاعل:

2 غ + 4 س 2 س = 2 جاوه + 3 س 2.

يتفاعل الغاليوم مع الأحماض المعدنية مع إطلاق الهيدروجين وتكوين الأملاح ، ويستمر التفاعل حتى تحت درجة حرارة الغرفة:

2Ga + 6HCl = 2GaCl 3 + 3H 2

نواتج التفاعل مع القلويات وكربونات البوتاسيوم والصوديوم عبارة عن هيدروكسوجالات تحتوي على أيونات Ga (OH) 4 - وربما Ga (OH) 6 3- و Ga (OH) 2 -:

2 غ + 6 س 2 س + 2 نا أوه = 2 نا + 3 س 2

يتفاعل الغاليوم مع الهالوجينات: يحدث التفاعل مع الكلور والفلور في درجة حرارة الغرفة ، مع البروم - بالفعل عند -35 درجة مئوية (حوالي 20 درجة مئوية - مع الاشتعال) ، يبدأ التفاعل مع اليود عند التسخين.

لا يتفاعل الغاليوم مع الهيدروجين والكربون والنيتروجين والسيليكون والبورون.

في درجات الحرارة المرتفعة ، يكون الغاليوم قادرًا على تدمير العديد من المواد ويكون تأثيره أقوى من ذوبان أي معدن آخر. وبالتالي ، فإن الجرافيت والتنغستن مقاومان لتأثير ذوبان الغاليوم حتى 800 درجة مئوية ، والألاندوم وأكسيد البريليوم BeO - حتى 1000 درجة مئوية ، والتنتالوم والموليبدينوم والنيوبيوم ثابتان حتى 400 450 درجة مئوية.

مع معظم المعادن ، يشكل الغاليوم الغاليوم ، باستثناء البزموت ، وكذلك معادن المجموعات الفرعية للزنك والسكانديوم والتيتانيوم. يحتوي أحد غاليدات V 3 Ga على درجة حرارة انتقال فائقة التوصيل عالية إلى حد ما تبلغ 16.8 كلفن.

يشكل الغاليوم هيدرات البوليمر:

4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl.

يتناقص استقرار الأيونات بالترتيب BH 4 - → AlH 4 - → GaH 4 -. أيون BH 4 مستقر في محلول مائي ، AlH 4 - و GaH 4 - يتحلل بالماء بسرعة:

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

عندما يتم إذابة Ga (OH) 3 و Ga 2 O 3 في الأحماض ، تتشكل معقدات مائية 3+ ، لذلك يتم إطلاق أملاح الغاليوم من المحاليل المائية على شكل هيدرات بلورية ، على سبيل المثال ، كلوريد الغاليوم GaCl 3 * 6H 2 O ، شب البوتاسيوم الغاليوم KGa (SO 4) 2 * 12H 2 O.

يحدث تفاعل الغاليوم مع حامض الكبريتيك بطريقة مثيرة للاهتمام. يرافقه إطلاق عنصر الكبريت. في هذه الحالة ، يغلف الكبريت سطح المعدن ويمنع المزيد من انحلاله. إذا قمت بغسل المعدن بالماء الساخن ، فسوف يستأنف التفاعل ، وسيستمر حتى ينمو "جلد" جديد من الكبريت على الغاليوم.

التوصيلات الأساسية بلاد الغال

Ga 2 H 6- سائل متطاير ، نقطة انصهار −21.4 درجة مئوية ، نقطة الغليان 139 درجة مئوية. في تعليق الأثير مع الليثيوم أو هيدرات الثاليوم ، فإنه يشكل المركبات LiGaH 4 و TlGaH 4. يتكون عن طريق معالجة رباعي ميثيل ديجالان مع ثلاثي إيثيل أمين. لديه وصلات الموز ، مثل ديبوران

Ga 2 O 3- مسحوق أبيض أو أصفر ، نقطة انصهار 1795 درجة مئوية. هناك نوعان من التعديلات. α- Ga 2 O 3 - بلورات مثلثية عديمة اللون بكثافة 6.48 جم / سم مكعب ، قابلة للذوبان في الماء قليلاً ، قابلة للذوبان في الأحماض. β- Ga 2 O 3 - بلورات أحادية عديمة اللون بكثافة 5.88 جم / سم مكعب ، قابلة للذوبان بشكل طفيف في الماء والأحماض والقلويات. يتم الحصول عليها عن طريق تسخين الغاليوم المعدني في الهواء عند 260 درجة مئوية أو في جو أكسجين ، أو عن طريق تكليس نترات الغاليوم أو كبريتات. ΔH ° 298 (عينة) −1089.10 كيلوجول / مول ؛ ΔG ° 298 (عينة) −998.24 كيلوجول / مول ؛ ج ° 298 84.98 جول / مول * ك. تظهر خصائص مذبذبة ، على الرغم من تعزيز الخصائص الرئيسية ، مقارنة بالألمنيوم:

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- يسقط على شكل راسب شبيه بالهلام أثناء معالجة محاليل أملاح الغاليوم ثلاثي التكافؤ مع الهيدروكسيدات وكربونات الفلزات القلوية (pH 9.7). يذوب في الأمونيا المركزة ومحلول مركز من كربونات الأمونيوم ، يترسب عند الغليان. عن طريق التسخين ، يمكن تحويل هيدروكسيد الغاليوم إلى GaOOH ، ثم إلى Ga 2 O 3 * H 2 O ، وأخيراً إلى Ga 2 O 3. يمكن الحصول عليها عن طريق التحلل المائي لأملاح الغاليوم ثلاثية التكافؤ.

GaF 3- بودرة بيضاء. t pl> 1000 درجة مئوية ، t bp 950 درجة مئوية ، الكثافة - 4.47 جم / سم مكعب. قليل الذوبان في الماء. الهيدرات البلورية المعروفة GaF 3 · 3H 2 O. يتم الحصول عليها عن طريق تسخين أكسيد الغاليوم في جو فلور.

GaCl 3- بلورات استرطابية عديمة اللون. t pl 78 درجة مئوية ، t bp 215 درجة مئوية ، الكثافة - 2.47 جم / سم مكعب. دعونا نذوب جيدا في الماء. يتحلل في المحاليل المائية. تم الحصول عليها مباشرة من العناصر. يتم استخدامه كعامل مساعد في التوليفات العضوية.

GaBr 3- بلورات استرطابية عديمة اللون. ر pl 122 درجة مئوية ، كثافة t bp 279 درجة مئوية - 3.69 جم / سم مكعب. يذوب في الماء. يتحلل في المحاليل المائية. قليل الذوبان في الأمونيا. تم الحصول عليها مباشرة من العناصر.

GaI 3- إبر مسترطبة صفراء فاتحة. نقطة الانصهار 212 درجة مئوية ، نقطة الغليان 346 درجة مئوية ، الكثافة - 4.15 جم / سم مكعب. يتحلل بالماء الدافئ. تم الحصول عليها مباشرة من العناصر.

GaS 3- بلورات صفراء أو مسحوق أبيض غير متبلور بدرجة انصهار 1250 درجة مئوية وكثافة 3.65 جم / سم مكعب. يتفاعل مع الماء ، بينما يتحلل تمامًا. يتم الحصول عليها عن طريق تفاعل الغاليوم مع الكبريت أو كبريتيد الهيدروجين.

Ga 2 (SO 4) 3 18H 2 O- مادة عديمة اللون ، قابلة للذوبان في الماء بسهولة. يتم الحصول عليها عن طريق تفاعل الغاليوم وأكسيده وهيدروكسيده مع حمض الكبريتيك. مع المعدن القلوي وكبريتات الأمونيوم ، فإنه يشكل بسهولة الشب ، على سبيل المثال ، KGa (SO 4) 2 12H 2 O.

Ga (NO 3) 3 8H 2 O- بلورات عديمة اللون ، قابلة للذوبان في الماء والإيثانول. يتحلل عند التسخين لتكوين أكسيد الغاليوم (III). يتم الحصول عليها عن طريق عمل حمض النيتريك على هيدروكسيد الغاليوم.

إنتاج الغاليوم

المصدر الرئيسي للغاليوم هو إنتاج الألمنيوم. يتركز الغاليوم في معالجة البوكسيت بطريقة Bayer في السوائل الأم المتداولة بعد فصل Al (OH) 3. يتم عزل الغاليوم من هذه المحاليل عن طريق التحليل الكهربائي على كاثود الزئبق. يتم ترسيب Ga (OH) 3 من المحلول القلوي الذي تم الحصول عليه بعد معالجة الملغم بالماء ، والذي يذوب في القلويات ويعزل الغاليوم عن طريق التحليل الكهربائي.

تطبيق الجاليوم

زرنيخيد الغاليوم مادة واعدة للإلكترونيات أشباه الموصلات.

يستخدم نيتريد الغاليوم في إنشاء ليزر أشباه الموصلات والصمامات الثنائية الباعثة للضوء فوق البنفسجي. نيتريد الغاليوم له خصائص كيميائية وميكانيكية ممتازة نموذجية لجميع مركبات النيتريد.

كعنصر من المجموعة III ، يساهم في تعزيز التوصيل "الثقب" في أشباه الموصلات ، يتم استخدام الغاليوم (بدرجة نقاء لا تقل عن 99.999٪) كمادة مضافة للجرمانيوم والسيليكون. المركبات المعدنية من الغاليوم مع عناصر المجموعة الخامسة - الأنتيمون والزرنيخ - نفسها لها خصائص شبه موصلة.

يعتبر نظير الغاليوم 71 أهم مادة لتسجيل النيوترينوات ، وفي هذا الصدد ، تواجه التكنولوجيا مهمة ملحة للغاية تتمثل في فصل هذا النظير عن الخليط الطبيعي من أجل زيادة حساسية أجهزة الكشف عن النيوترينو. نظرًا لأن محتوى 71 Ga في الخليط الطبيعي للنظائر يبلغ حوالي 39.9٪ ، فإن عزل نظير نقي واستخدامه ككاشف للنيوترينو يمكن أن يزيد من حساسية الكشف بمعامل 2.5.

يحتوي الغاليوم على عدد من السبائك التي تكون سائلة في درجة حرارة الغرفة ، وإحدى سبائكه لها نقطة انصهار تبلغ 3 درجات مئوية ، ولكن من ناحية أخرى ، فإن الغاليوم (السبائك بدرجة أقل) شديد التآكل لمعظم المواد الإنشائية (التكسير) وتآكل السبائك في درجات حرارة عالية) ، وكمبرد ، فهي غير فعالة ، وغالبًا ما تكون غير مقبولة.

الغاليوم مادة تشحيم ممتازة. على أساس الغاليوم والنيكل والغاليوم والسكانديوم ، تم صنع مواد لاصقة معدنية مهمة جدًا عمليًا.

يوجد أكسيد الغاليوم في عدد من مواد الليزر المهمة استراتيجيًا.

إنتاج الغاليوم في العالم

لا يتجاوز إنتاجها العالمي مائتي طن في السنة. باستثناء روايتين تم اكتشافهما مؤخرًا - في عام 2001 في Gold Canion ، نيفادا ، الولايات المتحدة الأمريكية وفي عام 2005 في منغوليا الداخلية ، الصين - لا يوجد الغاليوم في أي مكان في العالم بتركيزات تجارية. (في الإيداع الأخير ، تم إثبات وجود 958 ألف طن من الغاليوم في الفحم - وهذا يمثل ضعف موارد الغاليوم في العالم).

تقدر موارد العالم من الغاليوم في البوكسيت وحده بأكثر من مليون طن ، وفي الإيداع المذكور في الصين ، 958 ألف طن من الغاليوم في الفحم هو ضعف موارد الغاليوم في العالم).

لا يوجد الكثير من منتجي الغاليوم. من الشركات الرائدة في سوق الغاليوم GEO Gallium. تتكون طاقاتها الرئيسية حتى عام 2006 من شركة في Stade (ألمانيا) ، حيث يتم استخراج حوالي 33 طنًا سنويًا ، ومصنع في Salindres ، والذي يعالج 20 طنًا / سنويًا (فرنسا) وفي Pinjarra (أستراليا الغربية) - محتملة (ولكن ليس بتكليف) بقدرة تصل إلى 50 طن / سنة.

في عام 2006 ، ضعفت مكانة الشركة المصنعة رقم 1 - تم شراء الشركة في Stade من قبل MCP الإنجليزية و American Recapture Metals.

شركة Dowa Mining اليابانية هي المنتج الوحيد في العالم للغاليوم الأولي من مركزات الزنك على طول الطريق في إنتاج الزنك. تقدر السعة الكاملة لمواد Dowa Mining الخام بما يصل إلى 20 طن / سنة في كازاخستان ، مشروع الألمنيوم الكازاخستاني في بافلودار - القدرة الكاملة تصل إلى 20 طن / سنة.

أصبحت الصين موردًا مهمًا جدًا للغاليوم. هناك 3 منتجين رئيسيين للغاليوم في الصين - شركة Geatwall Aluminium Co. (حتى 15 طن / سنة) ، مصنع Shandong للألمنيوم (حوالي 6 طن / سنة) ومصنع Guizhou للألمنيوم (حتى 6 طن / سنة). هناك أيضا عدد من المشاريع المشتركة. أنشأت سوميتومو كيميكال مشروعًا مشتركًا في الصين بطاقة تصل إلى 40 طنًا في السنة. أنشأت الشركة الأمريكية AHT مشروعًا مشتركًا شركة Beijing JiYa لأشباه الموصلات مع أكبر شركة ألمنيوم صينية مصنع Shanxi للألمنيوم. بقدرة تصل إلى 20 طن / سنة.

إنتاج الغاليوم في روسيا

في روسيا ، يتم تحديد هيكل إنتاج الغاليوم من خلال تشكيل صناعة الألمنيوم. المجموعتان الرئيسيتان اللتان أعلنتا الاندماج ، شركة الألمنيوم الروسية وسوال ، تمتلكان قطع أراضي الغاليوم التي تم إنشاؤها في مصافي الألومينا.

الألمنيوم الروسي: مصفاة نيكولاييف ألومينا في أوكرانيا (طريقة باير الهيدروكيميائية الكلاسيكية لمعالجة البوكسيت المداري ، سعة الموقع - ما يصل إلى 12 طنًا من الغاليوم / سنة) ومصفاة أتشينسك ألومينا في روسيا (المعالجة عن طريق تلبيد المواد الخام نيفلين - أورتيت من Kiya-Shaltyrsky رواسب إقليم كراسنويارسك ، سعة الموقع - 1.5 طن من الغاليوم / سنة).

SUAL: السعات في Kamensk-Uralsky (تقنية Bayer-sintering للبوكسيت في منطقة خام البوكسيت في شمال الأورال ، سعة الموقع - ما يصل إلى 2 طن من الغاليوم / سنة) ، في مصفاة Boksitogorsk للألومينا (تعالج البوكسيت في منطقة لينينغراد عن طريق التلبيد ، والقدرة - 5 أطنان من الغاليوم / سنة ، متوقفة حاليًا) و "Pikalevsky alumina" (عمليات عن طريق تلبيد مركزات النيفلين من خامات الأباتيت-النفيلين في منطقة مورمانسك ، سعة الموقع - 9 أطنان من الغاليوم / سنة). في المجموع ، يمكن لجميع شركات Rusal و SUAL إنتاج أكثر من 20 طنًا في السنة.

الإنتاج الحقيقي أقل - على سبيل المثال ، في عام 2005 ، تم تصدير 8.3 طن من الغاليوم من روسيا و 13.9 طن من الغاليوم من مصفاة نيكولاييف ألومينا من أوكرانيا.

في إعداد المواد ، تم استخدام المعلومات من شركة "كفار".

اسم:*
البريد الإلكتروني:
تعليق: