गैलियम का परमाणु द्रव्यमान। गैलियम एक धातु है जो आपके हाथों में पिघल जाती है

अधिकांश पाठकों को केवल परमाणु संख्या 31 वाले तत्व के बारे में याद है कि यह डी.आई. द्वारा सबसे अधिक विस्तार से भविष्यवाणी और वर्णित तीन तत्वों में से एक है। मेंडेलीव, और वह गैलियम एक बहुत ही गलनशील धातु है: हथेली की गर्मी इसे तरल में बदलने के लिए पर्याप्त है।

हालांकि, गैलियम धातुओं में सबसे अधिक गलने योग्य नहीं है (भले ही आप पारा को बाहर कर दें)। इसका गलनांक 29.75°C होता है, जबकि सीज़ियम 28.5°C पर पिघलता है; केवल सीज़ियम, किसी भी क्षार धातु की तरह, संभाला नहीं जा सकता है, इसलिए, स्वाभाविक रूप से, गैलियम आपके हाथ की हथेली में सीज़ियम की तुलना में पिघलना आसान है।

हमने जानबूझकर तत्व संख्या 31 के बारे में अपनी कहानी शुरू की, जो लगभग सभी को पता है। क्योंकि इस "ज्ञात" को कुछ स्पष्टीकरण की आवश्यकता है। हर कोई जानता है कि गैलियम की भविष्यवाणी मेंडेलीव ने की थी और लेकोक डी बोइसबौड्रन ने इसकी खोज की थी, लेकिन हर कोई नहीं जानता कि खोज कैसे हुई। लगभग सभी जानते हैं कि गैलियम फ़्यूज़िबल है, लेकिन लगभग कोई भी इस सवाल का जवाब नहीं दे सकता है कि यह फ़्यूज़िबल क्यों है।

गैलियम की खोज कैसे हुई

फ्रांसीसी रसायनज्ञ पॉल एमिल लेकोक डी बोइसबौड्रन इतिहास में तीन नए तत्वों के खोजकर्ता के रूप में नीचे गए: गैलियम (1875), समैरियम (1879) और डिस्प्रोसियम (1886)। इन खोजों में से पहली ने उन्हें प्रसिद्धि दिलाई।

उस समय, फ्रांस के बाहर, उन्हें बहुत कम जाना जाता था। वह 38 वर्ष के थे, वे मुख्य रूप से स्पेक्ट्रोस्कोपिक अनुसंधान में लगे हुए थे। Lecoq de Boisbaudran एक अच्छे स्पेक्ट्रोस्कोपिस्ट थे, और इसने अंततः सफलता हासिल की: उन्होंने वर्णक्रमीय विश्लेषण की विधि द्वारा अपने सभी तीन तत्वों की खोज की।

1875 में Lecoq de Boisabaudran ने पियरेफिट (पाइरेनीस) से लाए गए जस्ता मिश्रण के स्पेक्ट्रम की जांच की। इस स्पेक्ट्रम में, एक नई वायलेट लाइन (तरंग दैर्ध्य 4170 ) की खोज की गई थी। नई रेखा ने खनिज में एक अज्ञात तत्व की उपस्थिति का संकेत दिया, और, स्वाभाविक रूप से, लेकोक डी बोइसबौड्रन ने इस तत्व को अलग करने के लिए हर संभव प्रयास किया। यह करना आसान नहीं था: अयस्क में नए तत्व की सामग्री 0.1% से कम थी, और कई मायनों में यह जस्ता * के समान थी। लंबे प्रयोग के बाद वैज्ञानिक एक नया तत्व प्राप्त करने में सफल रहे, लेकिन बहुत कम मात्रा में। इतना छोटा (0.1 ग्राम से कम) कि Lecoq de Boisbaudrappe इसके भौतिक और रासायनिक गुणों का पूरी तरह से अध्ययन नहीं कर सका।

जिंक के मिश्रण से गैलियम कैसे प्राप्त किया जाता है, इसका वर्णन नीचे किया गया है।

गैलियम की खोज के बारे में संदेश - इस तरह फ्रांस के सम्मान में एक नए तत्व का नाम दिया गया (गॉल इसका लैटिन नाम है) - पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज की रिपोर्ट में दिखाई दिया।

यह संदेश डीआई द्वारा पढ़ा गया था। मेंडेलीव और गैलियम में मान्यता प्राप्त ईका-एल्यूमीनियम की भविष्यवाणी उनके द्वारा पांच साल पहले की गई थी। मेंडेलीव ने तुरंत पेरिस को लिखा। "खोज और अलगाव की विधि, साथ ही वर्णित कुछ गुण, यह मान लेना संभव बनाते हैं कि नई धातु ईका-एल्यूमीनियम से ज्यादा कुछ नहीं है," - अपने पत्र में कहा। फिर उसने उस तत्व के लिए अनुमानित गुणों को दोहराया। इसके अलावा, अपने हाथों में गैलियम के दाने कभी नहीं पकड़े हुए, रूसी रसायनज्ञ ने तर्क दिया कि तत्व के खोजकर्ता से गलती हुई थी, कि नई धातु का घनत्व 4.7 नहीं हो सकता है, जैसा कि लेकोक डी बोइसबौड्रन ने लिखा है - यह अधिक होना चाहिए। लगभग 5.9 ... 6.0 ग्राम / सेमी 3!

अजीब तरह से पर्याप्त है, लेकिन इसके पहले सकारात्मक, "मजबूत" ने केवल इस पत्र से आवधिक कानून के अस्तित्व के बारे में सीखा। पहले प्रयोगों के परिणामों की जांच करने के लिए उन्होंने गैलियम अनाज को फिर से अलग और अच्छी तरह से शुद्ध कर दिया। विज्ञान के कुछ इतिहासकारों का मानना है कि यह आत्मविश्वासी रूसी "भविष्यवक्ता" को शर्मसार करने के लिए किया गया था। लेकिन अनुभव ने इसके विपरीत दिखाया है: खोजकर्ता से गलती हुई थी। बाद में उन्होंने लिखा: "यह आवश्यक नहीं है, मुझे लगता है, असाधारण महत्व को इंगित करने के लिए कि नए तत्व का घनत्व मेंडेलीव के सैद्धांतिक विचारों की पुष्टि के संबंध में है।"

मेंडेलीव द्वारा भविष्यवाणी की गई तत्व संख्या 31 के अन्य गुण लगभग प्रयोगात्मक डेटा के साथ मेल खाते हैं। "मेंडेलीव की भविष्यवाणियां मामूली विचलन के साथ सच हुईं: ईका-एल्यूमीनियम गैलियम में बदल गया।" इस तरह से एंगेल्स ने इस घटना को डायलेक्टिक्स ऑफ नेचर में चित्रित किया है।

कहने की जरूरत नहीं है कि मेंडलीफ द्वारा भविष्यवाणी किए गए तत्वों में से पहले की खोज ने आवधिक कानून की स्थिति को काफी मजबूत किया।

गैलियम फ्यूसिबल क्यों है?

गैलियम के गुणों की भविष्यवाणी करते हुए, मेंडेलीव का मानना था कि यह धातु फ्यूसिबल होनी चाहिए, क्योंकि समूह में इसके एनालॉग - एल्यूमीनियम और इंडियम - भी अपवर्तकता में भिन्न नहीं होते हैं।

लेकिन गैलियम का गलनांक असामान्य रूप से कम होता है, जो इंडियम के गलनांक से पांच गुना कम होता है। यह गैलियम क्रिस्टल की असामान्य संरचना द्वारा समझाया गया है। इसकी क्रिस्टल जाली व्यक्तिगत परमाणुओं ("सामान्य" धातुओं के रूप में) द्वारा नहीं बनाई जाती है, बल्कि डायटोमिक अणुओं द्वारा बनाई जाती है। Ga 2 अणु बहुत स्थिर होते हैं, गैलियम के तरल अवस्था में परिवर्तित होने पर भी वे बने रहते हैं। लेकिन ये अणु केवल कमजोर वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं, और उनके बंधन को तोड़ने के लिए बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

तत्व 31 के कुछ गुण द्विपरमाणुक अणुओं से भी जुड़े हैं। तरल अवस्था में, गैलियम ठोस की तुलना में सघन और भारी होता है। तरल गैलियम की विद्युत चालकता भी ठोस गैलियम की तुलना में अधिक होती है।

गैलियम कैसा दिखता है?

बाहरी रूप से - टिन पर सबसे अधिक: एक चांदी-सफेद नरम धातु, यह हवा में ऑक्सीकरण या धूमिल नहीं होती है।

और इसके अधिकांश रासायनिक गुणों के संदर्भ में, गैलियम एल्यूमीनियम के करीब है। एल्युमिनियम की तरह, गैलियम की बाहरी कक्षा में तीन इलेक्ट्रॉन होते हैं। एल्यूमीनियम की तरह, गैलियम आसानी से, ठंड के मौसम में भी, हैलोजन (आयोडीन को छोड़कर) के साथ बातचीत करता है। दोनों धातुएं सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड में आसानी से घुल जाती हैं, दोनों क्षार के साथ प्रतिक्रिया करती हैं और एम्फोटेरिक हाइड्रॉक्साइड देती हैं। प्रतिक्रियाओं के पृथक्करण स्थिरांक

गा (ओएच) 3 → गा 3+ + 3ओएच -

3 गाओ 3 → 3Н + + गाओ 3– 3

- एक ही क्रम की मात्रा।

हालांकि, गैलियम और एल्यूमीनियम के रासायनिक गुणों में अंतर है।

शुष्क ऑक्सीजन के साथ, गैलियम केवल 260 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर विशेष रूप से ऑक्सीकृत होता है, जबकि एल्यूमीनियम, अगर इसकी सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म से वंचित है, तो ऑक्सीजन द्वारा बहुत जल्दी ऑक्सीकरण किया जाता है।

हाइड्रोजन के साथ, गैलियम बोरॉन हाइड्राइड के समान हाइड्राइड बनाता है। दूसरी ओर, एल्युमिनियम केवल हाइड्रोजन को घोलने में सक्षम है, लेकिन इसके साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

और गैलियम ग्रेफाइट, क्वार्ट्ज, पानी के समान है।

ग्रेफाइट पर - क्योंकि यह कागज पर एक ग्रे निशान छोड़ता है।

क्वार्ट्ज पर - विद्युत और थर्मल अनिसोट्रॉपी।

गैलियम क्रिस्टल के विद्युत प्रतिरोध का परिमाण उस अक्ष पर निर्भर करता है जिसके साथ धारा प्रवाहित होती है। अधिकतम से न्यूनतम का अनुपात किसी भी अन्य धातु से 7 अधिक है। वही थर्मल विस्तार के गुणांक के साथ है।

तीन क्रिस्टलोग्राफिक कुल्हाड़ियों (रोम्बिक गैलियम क्रिस्टल) की दिशा में इसका मान 31:16:11 से संबंधित है।

और गैलियम उसमें पानी के समान होता है, सख्त होकर फैलता है। मात्रा में वृद्धि ध्यान देने योग्य है - 3.2%।

इन परस्पर विरोधी समानताओं का संयोजन तत्व संख्या 31 के अद्वितीय व्यक्तित्व की बात करता है।

इसके अलावा, इसमें ऐसे गुण हैं जो किसी भी तत्व में निहित नहीं हैं। पिघल जाने पर, यह अपने गलनांक से नीचे कई महीनों तक सुपरकूल्ड रह सकता है। यह एकमात्र धातु है जो 30 से 2230 डिग्री सेल्सियस के विशाल तापमान रेंज में तरल रहती है, और इसकी वाष्प अस्थिरता न्यूनतम होती है। उच्च निर्वात में भी, यह केवल 1000 डिग्री सेल्सियस पर ही वाष्पित हो जाता है। गैलियम वाष्प, ठोस और तरल धातुओं के विपरीत, एकपरमाणुक होते हैं। Ga 2 → 2Ga संक्रमण के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है; यह गैलियम के वाष्पीकरण की कठिनाई की व्याख्या करता है।

तरल अवस्था की बड़ी तापमान सीमा तत्व संख्या 31 के मुख्य तकनीकी अनुप्रयोगों में से एक का आधार है।

गैलियम किसके लिए अच्छा है?

गैलियम थर्मामीटर सैद्धांतिक रूप से 30 और 2230 डिग्री सेल्सियस के बीच तापमान माप सकते हैं। गैलियम थर्मामीटर अब 1200 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के लिए उपलब्ध हैं।

एलिमेंट नंबर 31 का उपयोग सिग्नलिंग उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले कम पिघलने वाले मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए किया जाता है। इंडियम के साथ मिश्र धातु गैलियम पहले से ही 16 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है। यह ज्ञात सबसे कम पिघलने वाला मिश्र धातु है।

समूह वी तत्वों के साथ गैलियम के इंटरमेटेलिक यौगिकों - सुरमा और आर्सेनिक - में स्वयं अर्धचालक गुण होते हैं।

कांच के द्रव्यमान में गैलियम को जोड़ने से प्रकाश किरणों के उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ चश्मा प्राप्त करना संभव हो जाता है, और गा 2 ओ 3 पर आधारित चश्मा अवरक्त किरणों को अच्छी तरह से प्रसारित करते हैं।

तरल गैलियम 88% आपतित प्रकाश को परावर्तित करता है, जबकि ठोस गैलियम थोड़ा कम परावर्तित करता है। इसलिए, वे गैलियम दर्पण का निर्माण करना बहुत आसान बनाते हैं - एक गैलियम कोटिंग को ब्रश के साथ भी लगाया जा सकता है।

कभी-कभी वे कठोर सतहों को अच्छी तरह से गीला करने के लिए गैलियम की क्षमता का उपयोग करते हैं, इसे प्रसार वैक्यूम पंपों में पारा के साथ बदल देते हैं। ऐसे पंप पारा पंपों की तुलना में वैक्यूम को बेहतर "पकड़" देते हैं।

परमाणु रिएक्टरों में गैलियम का उपयोग करने का प्रयास किया गया है, लेकिन इन प्रयासों के परिणामों को शायद ही सफल माना जा सकता है। गैलियम न केवल सक्रिय रूप से न्यूट्रॉन पर कब्जा करता है (क्रॉस सेक्शन 2.71 बार्न पर कब्जा करता है), यह अधिकांश धातुओं के साथ ऊंचे तापमान पर भी प्रतिक्रिया करता है।

गैलियम एक परमाणु सामग्री नहीं बन गया है। सच है, इसके कृत्रिम रेडियोधर्मी आइसोटोप 72 Ga (14.2 घंटे के आधे जीवन के साथ) का उपयोग हड्डी के कैंसर के निदान के लिए किया जाता है। गैलियम -72 क्लोराइड और नाइट्रेट ट्यूमर द्वारा सोख लिए जाते हैं, और इस आइसोटोप की विकिरण विशेषता को ठीक करके, डॉक्टर विदेशी संरचनाओं के आकार को लगभग सटीक रूप से निर्धारित करते हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं, तत्व 31 की व्यावहारिक संभावनाएं काफी व्यापक हैं। गैलियम प्राप्त करने में कठिनाई के कारण उनका पूरी तरह से उपयोग करना अभी तक संभव नहीं हो पाया है, एक तत्व काफी दुर्लभ (पृथ्वी की पपड़ी के वजन का 1.5 10 -3%) और बहुत बिखरा हुआ है। गैलियम के आंतरिक खनिजों के बारे में बहुत कम जानकारी है। इसका पहला और सबसे प्रसिद्ध खनिज, गैलाइट CuGaS 2, 1956 में ही खोजा गया था। बाद में, दो और खनिज पाए गए, जो पहले से ही काफी दुर्लभ हैं।

आमतौर पर, गैलियम जस्ता, एल्यूमीनियम, लौह अयस्कों के साथ-साथ कोयले में भी पाया जाता है - एक तुच्छ अशुद्धता के रूप में। और क्या विशेषता है: यह अशुद्धता जितनी अधिक होती है, इसे निकालना उतना ही कठिन होता है, क्योंकि उन धातुओं (एल्यूमीनियम, जस्ता) के अयस्कों में अधिक गैलियम होता है जो गुणों में इसके करीब होते हैं। स्थलीय गैलियम का थोक एल्यूमीनियम खनिजों में निहित है।

गैलियम(अव्य। गैलियम), गा, डी। आई। मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के III समूह का एक रासायनिक तत्व, क्रमांक 31, परमाणु द्रव्यमान 69.72; चांदी की सफेद मुलायम धातु। द्रव्यमान संख्या 69 (60.5%) और 71 (39.5%) के साथ दो स्थिर समस्थानिकों से मिलकर बनता है।

गैलियम ("एकालुमिनियम") और इसके मुख्य गुणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी 1870 में डी। आई। मेंडेलीव ने की थी। तत्व को पाइरेनियन जिंक ब्लेंड में वर्णक्रमीय विश्लेषण द्वारा खोजा गया था और 1875 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ पी.ई. लेकोक डी बोइसबौड्रन द्वारा अलग किया गया था; फ्रांस के नाम पर (अव्य। गैलिया)। भविष्यवाणी के साथ गॉल के गुणों का सटीक संयोग आवर्त सारणी की पहली विजय थी।

पृथ्वी की पपड़ी में औसत गैलियम सामग्री अपेक्षाकृत अधिक है, द्रव्यमान के हिसाब से 1.5 · 10 -3%, जो सीसा और मोलिब्डेनम की सामग्री के बराबर है। गैलियम एक विशिष्ट ट्रेस तत्व है। एकमात्र गैलियम खनिज, गैलाइट CuGaS 2, बहुत दुर्लभ है। गैलियम की भू-रसायन एल्युमीनियम की भू-रसायन से निकटता से संबंधित है, जो उनके भौतिक-रासायनिक गुणों की समानता के कारण है। स्थलमंडल में अधिकांश गैलियम एल्यूमीनियम खनिजों में निहित है। बॉक्साइट और नेफलाइन में गैलियम की मात्रा 0.002 से 0.01% तक होती है। गैलियम की बढ़ी हुई सांद्रता स्फालराइट्स (0.01-0.02%), कोयले में (जर्मेनियम के साथ), और कुछ लौह अयस्कों में भी देखी जाती है।

गैलियम के भौतिक गुण।गैलियम में एक समचतुर्भुज (स्यूडोटेट्रागोनल) जाली होती है जिसमें पैरामीटर a = 4.5197 , b = 7.6601 , c = 4.5257 होता है। ठोस धातु का घनत्व (g / cm 3) 5.904 (20 ° C) होता है, तरल 6.095 (29.8 ° C) होता है, यानी जमने के दौरान गैलियम की मात्रा बढ़ जाती है; गलनांक 29.8 डिग्री सेल्सियस, क्वथनांक 2230 डिग्री सेल्सियस। गैलियम की एक विशिष्ट विशेषता तरल अवस्था (2200 डिग्री सेल्सियस) का एक बड़ा अंतराल और 1100-1200 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर कम वाष्प दबाव है। ठोस गैलियम की विशिष्ट ऊष्मा 376.7 J/(kg K) है, अर्थात 0.09 cal/(g deg) तरल गैलियम की 0-24 डिग्री सेल्सियस की सीमा में, क्रमशः 410 J/(kg K) , यानी 0.098 कैल / (जी · डिग्री) 29-100 डिग्री सेल्सियस की सीमा में। ठोस गैलियम 53.4 · 10 -6 (0 डिग्री सेल्सियस), तरल 27.2 · 10 -6 (30 डिग्री सेल्सियस) का विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध (ओम सेमी)। चिपचिपापन (poise = 0.1 ns / m 2): 1.612 (98 ° C), 0.578 (1100 ° C), सतह तनाव 0.735 n / m (735 dyne / cm) (H2 के वातावरण में 30 ° C) ... 4360Å और 5890Å तरंग दैर्ध्य के लिए प्रतिबिंब गुणांक क्रमशः 75.6% और 71.3% हैं। थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन 2.71 बार्न्स (2.7 · 10 -28 मीटर 2) है।

गैलियम के रासायनिक गुण।गैलियम सामान्य तापमान पर हवा में स्थिर होता है। 260 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, शुष्क ऑक्सीजन में धीमी ऑक्सीकरण देखा जाता है (ऑक्साइड फिल्म धातु की रक्षा करती है)। गैलियम सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड में धीरे-धीरे, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में तेजी से घुल जाता है, और गैलियम ठंड में नाइट्रिक एसिड में स्थिर होता है। गैलियम गर्म क्षार के घोल में धीरे-धीरे घुल जाता है। ठंड में क्लोरीन और ब्रोमीन गैलियम के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, आयोडीन - गर्म होने पर। 300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर पिघला हुआ गैलियम सभी संरचनात्मक धातुओं और मिश्र धातुओं के साथ बातचीत करता है।

गैलियम के सबसे स्थिर त्रिसंयोजक यौगिक, जो कई मायनों में एल्यूमीनियम के रासायनिक यौगिकों के गुणों के समान हैं। इसके अलावा, मोनो- और द्विसंयोजक यौगिकों को जाना जाता है। उच्च ऑक्साइड गा 2 ओ 3 एक सफेद पदार्थ है, जो पानी में अघुलनशील है। सफेद जिलेटिनस अवक्षेप के रूप में गैलियम लवण के घोल से संबंधित हाइड्रॉक्साइड अवक्षेपित होता है। इसमें एक स्पष्ट उभयचर चरित्र है। क्षार में घुलने पर, गैलेट बनते हैं (उदाहरण के लिए, Na), एसिड में घुलने पर, गैलियम लवण बनते हैं: Ga 2 (SO 4) 3, GaCl 3, आदि। गैलियम हाइड्रॉक्साइड के अम्लीय गुण की तुलना में अधिक स्पष्ट होते हैं। एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड [अल (ओएच) 3 का अंतराल पीएच = 10.6-4.1 की सीमा में है, और पीएच = 9.7-3.4 की सीमा में गा (ओएच) 3]।

अल (OH) 3 के विपरीत, गैलियम हाइड्रॉक्साइड न केवल मजबूत क्षार में, बल्कि अमोनिया के घोल में भी घुल जाता है। उबालने पर, गैलियम हाइड्रॉक्साइड फिर से अमोनिया के घोल से अवक्षेपित होता है।

गैलियम लवण में सबसे महत्वपूर्ण हैं GaCl 3 क्लोराइड (गलनांक 78 ° C, क्वथनांक 200 ° C) और Ga 2 (SO 4) 3 सल्फेट। क्षार धातु और अमोनियम सल्फेट के साथ उत्तरार्द्ध फिटकरी प्रकार के दोहरे लवण बनाता है, उदाहरण के लिए (एनएच 4) गा (एसओ 4) 2 12 एच 2 ओ। गैलियम फेरोसाइनाइड गा 4 3 बनाता है, जो पानी और पतला एसिड में खराब घुलनशील है, जो इसे अल और कई अन्य तत्वों से अलग करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

गॉल प्राप्त करना।गैलियम का मुख्य स्रोत एल्यूमीनियम उत्पादन है। बायर विधि द्वारा बॉक्साइट के प्रसंस्करण में गैलियम अल (OH) 3 के पृथक्करण के बाद परिसंचारी मातृ शराब में केंद्रित है। गैलियम को पारा कैथोड पर इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा ऐसे समाधानों से अलग किया जाता है। अमलगम को पानी से उपचारित करने के बाद प्राप्त क्षारीय घोल से गा (OH) 3 अवक्षेपित होता है, जो क्षार में घुल जाता है और गैलियम इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा पृथक किया जाता है।

बॉक्साइट या नेफलाइन अयस्क के प्रसंस्करण की सोडा-लाइम विधि में, गैलियम कार्बोनाइजेशन प्रक्रिया के दौरान जारी तलछट के अंतिम अंशों में केंद्रित होता है। अतिरिक्त संवर्धन के लिए, हाइड्रॉक्साइड तलछट को चूने के दूध से उपचारित किया जाता है। इस मामले में, अधिकांश अल अवक्षेप में रहता है, और गैलियम घोल में चला जाता है, जिससे गैलियम सांद्रता (6-8% Ga 2 O 3) CO 2 को पार करके अलग हो जाती है; उत्तरार्द्ध क्षार में घुल जाता है और गैलियम इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से अलग हो जाता है।

तीन-परत इलेक्ट्रोलिसिस विधि का उपयोग करके अल रिफाइनिंग प्रक्रिया का अवशिष्ट एनोड मिश्र धातु गैलियम के स्रोत के रूप में भी काम कर सकता है। जस्ता उत्पादन में, गैलियम के स्रोत जिंक सिंडर लीचिंग टेलिंग के प्रसंस्करण के दौरान उत्पन्न धुएं (वाल्ज़ ऑक्साइड) हैं।

पानी और एसिड (HCl, HNO 3) से धोए गए क्षारीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त तरल गैलियम में 99.9-99.95% Ga होता है। वैक्यूम मेल्टिंग, ज़ोन मेल्टिंग या मेल्ट से एक क्रिस्टल को खींचकर एक अधिक शुद्ध धातु प्राप्त की जाती है।

गैलियम का अनुप्रयोग।गैलियम का सबसे आशाजनक अनुप्रयोग अर्धचालक गुणों के साथ GaAs, GaP, GaSb जैसे रासायनिक यौगिकों के रूप में है। उनका उपयोग उच्च तापमान वाले रेक्टिफायर और ट्रांजिस्टर, सौर बैटरी और अन्य उपकरणों में किया जा सकता है जहां फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग अवरुद्ध परत में किया जा सकता है, साथ ही साथ अवरक्त रिसीवर में भी किया जा सकता है। गैलियम का उपयोग अत्यधिक परावर्तक ऑप्टिकल दर्पण बनाने के लिए किया जा सकता है। चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले पराबैंगनी विकिरण लैंप के कैथोड के रूप में पारा के बजाय गैलियम के साथ एल्यूमीनियम का एक मिश्र धातु प्रस्तावित किया गया है। उच्च तापमान थर्मामीटर (600-1300 डिग्री सेल्सियस) और मैनोमीटर के निर्माण के लिए तरल गैलियम और इसके मिश्र धातुओं का उपयोग करने का प्रस्ताव किया गया है। परमाणु ऊर्जा रिएक्टरों में तरल शीतलक के रूप में गैलियम और उसके मिश्र धातुओं का उपयोग रुचि की है (यह संरचनात्मक सामग्री के साथ ऑपरेटिंग तापमान पर गैलियम की सक्रिय बातचीत से बाधित है; गा-जेएन-एसएन ईयूटेक्टिक मिश्र धातु में शुद्ध की तुलना में कम संक्षारक प्रभाव होता है। गैलियम)।

धातु गैलियम

गैलियम परमाणु संख्या 31 के साथ डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी की चौथी अवधि के तीसरे समूह के मुख्य उपसमूह का एक तत्व है। इसे प्रतीक गा (लैटिन गैलियम) द्वारा नामित किया गया है। प्रकाश धातुओं के समूह के अंतर्गत आता है। साधारण पदार्थ गैलियम (सीएएस संख्या: 7440-55-3) एक नीले रंग के साथ एक चांदी-सफेद (अन्य स्रोतों के अनुसार, हल्का भूरा) रंग की मुलायम प्लास्टिक धातु है।

धातु गैलियम

गैलियम: गलनांक 29.76 ° C

कम विषाक्तता, आप इसे हाथ में ले सकते हैं और इसे पिघला सकते हैं!

सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स सामग्री

गैलियम आर्सेनाइड GaAs

- सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक आशाजनक सामग्री।

गैलियम नाइट्राइड

नीले और पराबैंगनी रेंज में सेमीकंडक्टर लेजर और एलईडी के निर्माण में उपयोग किया जाता है। गैलियम नाइट्राइड में उत्कृष्ट रासायनिक और यांत्रिक गुण होते हैं जो सभी नाइट्राइड यौगिकों के विशिष्ट होते हैं।

आइसोटोप गैलियम-71

न्यूट्रिनो को पंजीकृत करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण सामग्री है, और इस संबंध में, न्यूट्रिनो डिटेक्टरों की संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए इस आइसोटोप को प्राकृतिक मिश्रण से अलग करने की तकनीक को एक बहुत ही जरूरी समस्या का सामना करना पड़ता है। चूंकि आइसोटोप के प्राकृतिक मिश्रण में 71Ga की सामग्री लगभग 39.9% है, एक शुद्ध आइसोटोप का अलगाव और न्यूट्रिनो डिटेक्टर के रूप में इसके उपयोग से पता लगाने की संवेदनशीलता 2.5 गुना बढ़ सकती है।

रासायनिक गुण

गैलियम महंगा है, 2005 में विश्व बाजार में एक टन गैलियम की कीमत 1.2 मिलियन अमेरिकी डॉलर थी, और उच्च कीमत के कारण और साथ ही इस धातु की बड़ी मांग के कारण, इसका पूर्ण निष्कर्षण स्थापित करना बहुत महत्वपूर्ण है। एल्युमीनियम का उत्पादन और तरल ईंधन पर कोयले का प्रसंस्करण।

गैलियम में कई मिश्र धातुएँ होती हैं जो कमरे के तापमान पर तरल होती हैं, और इसके मिश्र धातुओं में से एक का गलनांक 3 ° C (In-Ga-Sn eutectic) होता है, लेकिन दूसरी ओर, गैलियम (कुछ हद तक मिश्र धातु) है अधिकांश संरचनात्मक सामग्रियों के लिए बहुत आक्रामक (उच्च तापमान पर मिश्र धातुओं का टूटना और क्षरण)। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम और उसके मिश्र धातुओं के संबंध में, गैलियम एक शक्तिशाली ताकत कम करने वाला है (देखें ताकत में सोखना में कमी, रिबाइंडर प्रभाव)। गैलियम की इस संपत्ति को सबसे स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया गया था और पीए रेबिंदर और ई डी शुकुकिन द्वारा विस्तार से अध्ययन किया गया था जब एल्यूमीनियम गैलियम या इसके यूटेक्टिक मिश्र धातु (तरल धातु embrittlement) के संपर्क में आता है। शीतलक के रूप में, गैलियम अप्रभावी है और अक्सर अस्वीकार्य है।

गैलियम एक उत्कृष्ट स्नेहक है

... गैलियम और निकल के आधार पर, गैलियम और स्कैंडियम, धातु के चिपकने वाले, व्यावहारिक रूप से बहुत महत्वपूर्ण, बनाए गए हैं।

उच्च तापमान को मापने के लिए गैलियम धातु का उपयोग क्वार्ट्ज थर्मामीटर (पारा के बजाय) में भी किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि गैलियम में पारा की तुलना में काफी अधिक क्वथनांक होता है।

गैलियम ऑक्साइड गार्नेट समूह - GHA, YAG, ISGG, आदि की कई रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण लेजर सामग्री का हिस्सा है।

गैलियम को अभी तक व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोग नहीं मिला है। वर्तमान में, गैलियम उपयोग के निम्नलिखित क्षेत्रों की पहचान की गई है।
उच्च तापमान के लिए थर्मामीटर।गैलियम में कम गलनांक (29.8 °) और उच्च क्वथनांक (~ 2200 °) होता है। यह उच्च तापमान (600-1300 °) को मापने के लिए क्वार्ट्ज थर्मामीटर के निर्माण के लिए इसका उपयोग करने की अनुमति देता है।
कम पिघलने वाली मिश्र धातु।कई धातुओं (बिस्मथ, लेड, टिन, कैडमियम, इंडियम, थैलियम, आदि) के साथ गैलियम 60 ° से नीचे गलनांक के साथ गलनशील मिश्र धातु बनाता है। उदाहरण के लिए, गैलियम का एक मिश्र धातु 25% में 16 ° के तापमान पर पिघला देता है, 8% Sn के साथ गैलियम के मिश्र धातु का गलनांक 20 ° होता है। गलनक्रांतिक मिश्र धातु (82% Ga, 12% Sn और 6% Zn) का गलनांक 17 ° है।
अग्निशामक उपकरणों (स्प्रिंकलर फ़्यूज़) के लिए गैलियम युक्त कई कम पिघलने वाली मिश्र धातुओं का प्रस्ताव दिया गया है, जिनकी क्रिया एक निश्चित तापमान से अधिक होने पर मिश्र धातु को पिघलाने पर आधारित होती है, जो पानी के छिड़काव के स्वचालित सक्रियण का कारण बनती है। प्रणाली।
पारा के बजाय थर्मामीटर के लिए 60% Sn, 30% Ga और 10% In युक्त कम पिघलने वाला मिश्र धातु प्रस्तावित है।
हाल ही में, गैलियम और उसके मिश्र धातुओं को बिजली संयंत्रों में गर्मी को दूर करने के लिए तरल माध्यम के रूप में उपयोग करने की संभावना पर ध्यान आकर्षित किया गया है, उदाहरण के लिए, परमाणु बॉयलरों में जारी गर्मी। गर्मी-संचालन तरल के रूप में गैलियम का लाभ इसका उच्च क्वथनांक है, जो उच्च तापीय चालकता के साथ संयुक्त है। हालांकि, गैलियम शीतलक के उपयोग में बाधा उच्च तापमान पर अधिकांश धातुओं के साथ गैलियम की बातचीत है।
पारा अमलगम्स के बजाय दंत चिकित्सा में गैलियम मिश्र धातुओं का उपयोग करने का प्रस्ताव है। दंत भरने के लिए निम्नलिखित मिश्र धातुओं की सिफारिश की जाती है; 40-80% द्वि; 30-60% एसएन; 0.5-0.8% गा और 61.5% द्वि; 37.2% एसएन; 1.3% गा।
दर्पण। गैलियम में कांच का अच्छी तरह से पालन करने की क्षमता होती है, जिससे गैलियम दर्पण बनाना संभव हो जाता है। कांच की दो गर्म चादरों के बीच गैलियम को निचोड़कर दर्पण बनाया जा सकता है। गैलियम दर्पणों में उच्च होता है
परावर्तन। 4.360 ए की तरंग दैर्ध्य के लिए, 5.890 ए - 71.3% की तरंग दैर्ध्य के लिए परावर्तन 75.6% है। द्रव गैलियम दर्पण पर आपतित प्रकाश का 88 प्रतिशत भाग परावर्तित कर देता है।
आवेदन के अन्य क्षेत्र।दवा में उपयोग किए जाने वाले पराबैंगनी विकिरण लैंप के कैथोड के रूप में पारा के बजाय एल्यूमीनियम-गैलियम मिश्र धातु का उपयोग करने का प्रस्ताव है। परिणामी विकिरण स्पेक्ट्रम के नीले और लाल भागों की किरणों से समृद्ध होता है, जिससे विकिरण के चिकित्सीय प्रभाव में सुधार होता है।
पारा रेक्टिफायर में पारे को गैलियम से बदलना संभव है। धातु का बहुत अधिक क्वथनांक पारा का उपयोग करने की तुलना में काफी अधिक भार के साथ काम करना संभव बनाता है।
यह गैलियम लवण को चमकदार पेंट के एक घटक के रूप में उपयोग करने के लिए जाना जाता है (यौगिकों के फ्लोरोसेंट ल्यूमिनेसिसेंस को उत्तेजित करने के लिए)। गैलियम लवण का उपयोग विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान, चिकित्सा और कार्बनिक संश्लेषण में उत्प्रेरक के रूप में भी किया जाता है।

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गैलियम परमाणु संख्या 31 के साथ डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी की चौथी अवधि के तीसरे समूह के मुख्य उपसमूह का एक तत्व है। इसे प्रतीक गा (lat। गैलियम) प्रकाश धातुओं के समूह के अंतर्गत आता है। साधारण पदार्थ गैलियम एक चांदी-सफेद रंग की एक नरम प्लास्टिक धातु है जिसमें एक नीला रंग होता है।

परमाणु क्रमांक - 31

परमाणु द्रव्यमान - 69.723

घनत्व, किग्रा / मी³ - 5910

गलनांक, ° - 29.8

ताप क्षमता, केजे / (किलो डिग्री सेल्सियस) - 0.331

इलेक्ट्रोनगेटिविटी - 1.8

सहसंयोजक त्रिज्या, - 1.26

पहला आयनीकरण संभावित, ईवी - 6.00

गैलियम की खोज का इतिहास

1875 में, Lecoq de Boisbaudran ने Pierrefit (Pyrenees) से लाए गए जस्ता मिश्रण के स्पेक्ट्रम की जांच की। इस स्पेक्ट्रम में एक नई वायलेट लाइन की खोज की गई थी। नई रेखा ने खनिज में एक अज्ञात तत्व की उपस्थिति का संकेत दिया, और, स्वाभाविक रूप से, लेकोक डी बोइसबौड्रन ने इस तत्व को अलग करने के लिए हर संभव प्रयास किया। यह करना आसान नहीं था: अयस्क में नए तत्व की सामग्री 0.1% से कम थी, और कई मायनों में यह जस्ता * के समान थी। लंबे प्रयोग के बाद वैज्ञानिक एक नया तत्व प्राप्त करने में सफल रहे, लेकिन बहुत कम मात्रा में। इतना छोटा (0.1 ग्राम से कम) कि Lecoq de Boisbaudran अपने भौतिक और रासायनिक गुणों का अध्ययन करने में पूरी तरह से सक्षम नहीं था।

खोज फ्रांसीसीप्रकृति में

पृथ्वी की पपड़ी में औसत गैलियम सामग्री 19 ग्राम / टन है। गैलियम एक विशिष्ट ट्रेस तत्व है जिसमें दोहरी भू-रासायनिक प्रकृति होती है। एकमात्र गैलियम खनिज, गैलाइट CuGaS 2, बहुत दुर्लभ है। गैलियम की भू-रसायन एल्युमीनियम की भू-रसायन से निकटता से संबंधित है, जो उनके भौतिक-रासायनिक गुणों की समानता के कारण है। स्थलमंडल में अधिकांश गैलियम एल्यूमीनियम खनिजों में निहित है। मुख्य चट्टान बनाने वाले तत्वों (अल, फे, आदि) के साथ इसके क्रिस्टल-रासायनिक गुणों की निकटता और उनके साथ समरूपता की व्यापक संभावना के कारण, क्लार्क के महत्वपूर्ण मूल्य के बावजूद, गैलियम बड़े संचय नहीं करता है। उच्च गैलियम सामग्री वाले निम्नलिखित खनिजों को प्रतिष्ठित किया जाता है: स्फालराइट (0 - 0.1%), मैग्नेटाइट (0 - 0.003%), कैसिटराइट (0 - 0.005%), गार्नेट (0 - 0.003%), बेरिल (0 - 0.003%) , टूमलाइन (0 - 0.01%), स्पोड्यूमिन (0.001 - 0.07%), फ़्लोगोपाइट (0.001 - 0.005%), बायोटाइट (0 - 0.1%), मस्कोवाइट (0 - 0.01%), सेरीसाइट ( 0 - 0.005%), लेपिडोलाइट (0.001 - 0.03%), क्लोराइट (0 - 0.001%), फेल्डस्पार (0 - 0.01%), नेफलाइन (0 - 0.1%), हेक्मेनाइट (0.01 - 0.07%), नैट्रोलाइट (0 - 0.1%)।

भौतिक गुण फ्रांसीसी

गैलियम की शायद सबसे प्रसिद्ध संपत्ति इसका गलनांक है, जो 29.76 डिग्री सेल्सियस है। यह आवर्त सारणी (पारा के बाद) में दूसरी सबसे अधिक गलने वाली धातु है। यह आपको धातु को अपने हाथ में पकड़कर पिघलाने की अनुमति देता है। गैलियम उन कुछ धातुओं में से एक है जो पिघल के जमने पर फैलती है (अन्य Bi, Ge हैं)।

क्रिस्टलीय गैलियम में कई बहुरूपी संशोधन होते हैं, हालांकि, केवल एक (I) थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर होता है, जिसमें मापदंडों के साथ एक ऑर्थोरोम्बिक (स्यूडोटेट्रैगोनल) जाली होती है a = 4.5186 , b = 7.6570 , c = 4.5256 । गैलियम के अन्य संशोधन (β, γ, , ε) सुपरकूल्ड छितरी हुई धातु से क्रिस्टलीकृत होते हैं और अस्थिर होते हैं। ऊंचे दबाव पर, गैलियम II और III की दो और बहुरूपी संरचनाएं देखी गईं, जिनमें क्रमशः घन और चतुष्कोणीय जाली हैं।

टी = 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ठोस अवस्था में गैलियम का घनत्व 5.904 ग्राम / सेमी³ है।

गैलियम की विशेषताओं में से एक तरल अवस्था (30 से 2230 डिग्री सेल्सियस) के अस्तित्व के लिए एक विस्तृत तापमान सीमा है, जबकि इसमें 1100 1200 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर वाष्प का दबाव कम होता है। तापमान रेंज T = 0-24 ° C में ठोस गैलियम की विशिष्ट ऊष्मा 376.7 J / kg K (0.09 cal / g deg.) है, तरल अवस्था में T = 29-100 ° C - 410 J / kg · के (0.098 कैल / जी · डिग्री)।

ठोस और तरल अवस्थाओं में विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध क्रमशः 53.4 · 10 −6 ओम · सेमी (टी = 0 डिग्री सेल्सियस पर) और 27.2 · 10 −6 ओम · सेमी (टी = 30 डिग्री सेल्सियस पर) हैं। विभिन्न तापमानों पर तरल गैलियम की चिपचिपाहट टी = 98 डिग्री सेल्सियस पर 1.612 पॉइज़ और टी = 1100 डिग्री सेल्सियस पर 0.578 पॉइज़ है। हाइड्रोजन वातावरण में 30 डिग्री सेल्सियस पर मापा गया सतह तनाव 0.735 एन / एम है। 4360 और 5890 तरंग दैर्ध्य के लिए प्रतिबिंब गुणांक क्रमशः 75.6% और 71.3% हैं।

प्राकृतिक गैलियम में दो समस्थानिक 69 Ga (61.2%) और 71 Ga (38.8%) होते हैं। थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर का क्रॉस-सेक्शन उनके लिए क्रमशः 2.1 · 10 −28 m2 और 5.1 · 10 −28 m2 के बराबर है।

गैलियम एक कम विषैला तत्व है। कम पिघलने वाले तापमान के कारण, गैलियम सिल्लियों को पॉलीइथाइलीन बैग में ले जाने की सिफारिश की जाती है, जो गैलियम पिघल से खराब रूप से गीले होते हैं। एक समय में, धातु का उपयोग भरने के लिए भी किया जाता था (अमलगम के बजाय)। यह आवेदन इस तथ्य पर आधारित है कि तांबे के पाउडर को पिघला हुआ गैलियम के साथ मिलाने पर एक पेस्ट प्राप्त होता है, जो कुछ घंटों के बाद (एक इंटरमेटेलिक यौगिक के गठन के कारण) सख्त हो जाता है और फिर बिना पिघले 600 डिग्री तक गर्म हो सकता है।

उच्च तापमान पर, गैलियम बहुत संक्षारक होता है। 500 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, यह टंगस्टन, साथ ही साथ कई अन्य सामग्रियों को छोड़कर लगभग सभी धातुओं को खराब कर देता है। क्वार्ट्ज 1100 डिग्री सेल्सियस तक पिघला हुआ गैलियम के लिए प्रतिरोधी है, लेकिन इस तथ्य के कारण एक समस्या उत्पन्न हो सकती है कि इस धातु द्वारा क्वार्ट्ज (और अधिकांश अन्य ग्लास) अच्छी तरह से गीला है। यानी गैलियम सिर्फ क्वार्ट्ज की दीवारों से चिपक जाएगा।

रासायनिक गुण फ्रांसीसी

गैलियम के रासायनिक गुण एल्यूमीनियम के करीब हैं। हवा में धातु की सतह पर बनने वाली ऑक्साइड फिल्म गैलियम को और ऑक्सीकरण से बचाती है। जब दबाव में गर्म किया जाता है, तो गैलियम पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, प्रतिक्रिया के अनुसार एक यौगिक GaOOH बनाता है:

2Ga + 4H 2 O = 2GaOOH + 3H 2।

गैलियम खनिज एसिड के साथ हाइड्रोजन की रिहाई और लवण के निर्माण के साथ बातचीत करता है, और प्रतिक्रिया कमरे के तापमान से भी नीचे होती है:

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

क्षार और पोटेशियम और सोडियम कार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया के उत्पाद हाइड्रोक्सोगैलेट होते हैं जिनमें आयन गा (ओएच) 4 - और, संभवतः, गा (ओएच) 6 3- और गा (ओएच) 2 - होते हैं:

2Ga + 6H 2 O + 2NaOH = 2Na + 3H 2

गैलियम हलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है: क्लोरीन और फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया कमरे के तापमान पर होती है, ब्रोमीन के साथ - पहले से ही −35 डिग्री सेल्सियस (लगभग 20 डिग्री सेल्सियस - प्रज्वलन के साथ) पर, आयोडीन के साथ बातचीत गर्म होने पर शुरू होती है।

गैलियम हाइड्रोजन, कार्बन, नाइट्रोजन, सिलिकॉन और बोरॉन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है।

उच्च तापमान पर, गैलियम विभिन्न सामग्रियों को नष्ट करने में सक्षम है और इसका प्रभाव किसी भी अन्य धातु के पिघलने से अधिक मजबूत होता है। इस प्रकार, ग्रेफाइट और टंगस्टन 800 डिग्री सेल्सियस तक गैलियम पिघलने की क्रिया के प्रतिरोधी हैं, एलंडम और बेरिलियम ऑक्साइड बीओ - 1000 डिग्री सेल्सियस तक, टैंटलम, मोलिब्डेनम और नाइओबियम 400 450 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर हैं।

अधिकांश धातुओं के साथ, गैलियम बिस्मथ के अपवाद के साथ-साथ जस्ता, स्कैंडियम और टाइटेनियम उपसमूहों की धातुओं के साथ गैलाइड बनाता है। V 3 Ga गैलाइड्स में से एक में 16.8 K का उच्च अतिचालक संक्रमण तापमान होता है।

गैलियम बहुलक हाइड्राइड बनाता है:

4LiH + GaCl 3 = Li + 3LiCl।

आयनों का स्थायित्व BH 4 - → AlH 4 - → GaH 4 - के क्रम में घटता है। आयन BH 4 जलीय घोल में स्थिर है, AlH 4 - और GaH 4 - तेजी से हाइड्रोलाइज्ड हैं:

गाह 4 - + 4 एच 2 ओ = गा (ओएच) 3 + ओएच - + 4 एच 2 -

जब Ga (OH) 3 और Ga 2 O 3 एसिड में घुल जाते हैं, तो एक्वा कॉम्प्लेक्स 3+ बनते हैं, इसलिए, गैलियम लवण क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स के रूप में जलीय घोल से निकलते हैं, उदाहरण के लिए, गैलियम क्लोराइड GaCl 3 * 6H 2 O , गैलियम पोटेशियम फिटकरी केजीए (एसओ 4) 2 * 12 एच 2 ओ।

सल्फ्यूरिक एसिड के साथ गैलियम की बातचीत दिलचस्प तरीके से होती है। यह मौलिक सल्फर की रिहाई के साथ है। इस मामले में, सल्फर धातु की सतह को ढँक देता है और इसके आगे विघटन को रोकता है। यदि आप धातु को गर्म पानी से धोते हैं, तो प्रतिक्रिया फिर से शुरू हो जाएगी, और तब तक जारी रहेगी जब तक कि गैलियम पर सल्फर की एक नई "त्वचा" नहीं उगती।

बुनियादी कनेक्शन फ्रांसीसी

गा 2 एच 6- वाष्पशील तरल, गलनांक −21.4 ° C, क्वथनांक 139 ° C। लिथियम या थैलियम हाइड्रेट के साथ एक ईथर निलंबन में, यह यौगिक LiGaH 4 और TlGaH 4 बनाता है। टेट्रामेथिलडिगैलेन को ट्राइएथिलामाइन के साथ इलाज करके बनाया गया। केले के कनेक्शन हैं, बिल्कुल डिबोरान की तरह

गा 2 ओ 3- सफेद या पीला पाउडर, गलनांक 1795 डिग्री सेल्सियस। दो संशोधन हैं। α- गा 2 ओ 3 - 6.48 ग्राम / सेमी³ के घनत्व के साथ रंगहीन त्रिकोणीय क्रिस्टल, पानी में थोड़ा घुलनशील, एसिड में घुलनशील। β- गा 2 ओ 3 - 5.88 ग्राम / सेमी³ के घनत्व वाले रंगहीन मोनोक्लिनिक क्रिस्टल, पानी, एसिड और क्षार में थोड़ा घुलनशील। यह धातु गैलियम को 260 डिग्री सेल्सियस या ऑक्सीजन वातावरण में हवा में गर्म करके या गैलियम नाइट्रेट या सल्फेट को शांत करके प्राप्त किया जाता है। ΔH ° 298 (नमूना) -1089.10 kJ / mol; ΔG ° 298 (नमूना) −998.24 kJ / mol; एस ° 298 84.98 जे / मोल * के। वे उभयधर्मी गुणों का प्रदर्शन करते हैं, हालांकि एल्यूमीनियम की तुलना में मुख्य गुणों को बढ़ाया जाता है:

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

गा (ओएच) 3- क्षार धातुओं के हाइड्रोक्साइड और कार्बोनेट (पीएच 9.7) के साथ त्रिसंयोजक गैलियम के लवण के समाधान के उपचार के दौरान जेली जैसे अवक्षेप के रूप में निकलता है। यह सांद्र अमोनिया में घुल जाता है और अमोनियम कार्बोनेट का सांद्र विलयन उबलने पर अवक्षेपित हो जाता है। गर्म करके, गैलियम हाइड्रॉक्साइड को GaOOH में परिवर्तित किया जा सकता है, फिर Ga 2 O 3 * H 2 O में, और अंत में Ga 2 O 3 में। त्रिसंयोजक गैलियम लवण के हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

जीएएफ 3- सफेद पाउडर। टी पीएल> 1000 डिग्री सेल्सियस, टी बीपी 950 डिग्री सेल्सियस, घनत्व - 4.47 ग्राम / सेमी³। पानी में थोड़ा घुलनशील। ज्ञात क्रिस्टलीय हाइड्रेट GaF 3 · 3H 2 O. फ्लोरीन वातावरण में गैलियम ऑक्साइड को गर्म करके प्राप्त किया जाता है।

जीएसीएल 3- रंगहीन हीड्रोस्कोपिक क्रिस्टल। टी पीएल 78 डिग्री सेल्सियस, टी बीपी 215 डिग्री सेल्सियस, घनत्व - 2.47 ग्राम / सेमी³। चलो पानी में अच्छी तरह घुल जाते हैं। यह जलीय घोल में हाइड्रोलाइज करता है। तत्वों से सीधे प्राप्त किया। इसका उपयोग कार्बनिक संश्लेषण में उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।

गैबर 3- रंगहीन हीड्रोस्कोपिक क्रिस्टल। टी पीएल 122 डिग्री सेल्सियस, टी बीपी 279 डिग्री सेल्सियस घनत्व - 3.69 ग्राम / सेमी³। यह पानी में घुल जाता है। यह जलीय घोल में हाइड्रोलाइज करता है। अमोनिया में थोड़ा घुलनशील। तत्वों से सीधे प्राप्त किया।

गाई 3- हीड्रोस्कोपिक हल्की पीली सुइयां। गलनांक 212 ° C, क्वथनांक 346 ° C, घनत्व - 4.15 g / cm³। इसे गर्म पानी से हाइड्रोलाइज किया जाता है। तत्वों से सीधे प्राप्त किया।

गैस 3- 1250 डिग्री सेल्सियस के पिघलने बिंदु और 3.65 ग्राम / सेमी³ के घनत्व के साथ पीले क्रिस्टल या सफेद अनाकार पाउडर। पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, जबकि पूरी तरह से हाइड्रोलाइज करता है। सल्फर या हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ गैलियम की बातचीत से प्राप्त होता है।

गा 2 (एसओ 4) 3 18 एच 2 ओ- एक रंगहीन पदार्थ, पानी में आसानी से घुलनशील। यह सल्फ्यूरिक एसिड के साथ गैलियम, इसके ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड की बातचीत से प्राप्त होता है। क्षार धातु और अमोनियम सल्फेट के साथ, यह आसानी से फिटकिरी बनाता है, उदाहरण के लिए, KGa (SO 4) 2 12H 2 O।

गा (नं 3) 3 8एच 2 ओ- रंगहीन क्रिस्टल, पानी और इथेनॉल में घुलनशील। गैलियम (III) ऑक्साइड बनाने के लिए गर्म करने पर विघटित हो जाता है। यह गैलियम हाइड्रॉक्साइड पर नाइट्रिक एसिड की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है।

गैलियम उत्पादन

गैलियम का मुख्य स्रोत एल्यूमीनियम उत्पादन है। बायर विधि द्वारा बॉक्साइट के प्रसंस्करण में गैलियम अल (OH) 3 के पृथक्करण के बाद परिसंचारी मातृ शराब में केंद्रित है। गैलियम को पारा कैथोड पर इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा ऐसे समाधानों से अलग किया जाता है। अमलगम को पानी से उपचारित करने के बाद प्राप्त क्षारीय घोल से गा (OH) 3 अवक्षेपित होता है, जो क्षार में घुल जाता है और गैलियम इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा पृथक किया जाता है।

गैलियम का अनुप्रयोग

गैलियम आर्सेनाइड GaAs सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक आशाजनक सामग्री है।

गैलियम नाइट्राइड का उपयोग सेमीकंडक्टर लेजर और नीले और पराबैंगनी प्रकाश उत्सर्जक डायोड के निर्माण में किया जाता है। गैलियम नाइट्राइड में उत्कृष्ट रासायनिक और यांत्रिक गुण होते हैं जो सभी नाइट्राइड यौगिकों के विशिष्ट होते हैं।

III समूह के एक तत्व के रूप में, अर्धचालक में "छेद" चालकता को बढ़ाने में योगदान करते हुए, गैलियम (99.999% से कम नहीं की शुद्धता के साथ) का उपयोग जर्मेनियम और सिलिकॉन के लिए एक योजक के रूप में किया जाता है। समूह वी तत्वों के साथ गैलियम के इंटरमेटेलिक यौगिकों - सुरमा और आर्सेनिक - में स्वयं अर्धचालक गुण होते हैं।

न्यूट्रिनो को पंजीकृत करने के लिए आइसोटोप गैलियम -71 सबसे महत्वपूर्ण सामग्री है, और इस संबंध में, न्यूट्रिनो डिटेक्टरों की संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए इस आइसोटोप को प्राकृतिक मिश्रण से अलग करने के लिए प्रौद्योगिकी का सामना करना पड़ रहा है। चूंकि आइसोटोप के प्राकृतिक मिश्रण में 71 Ga की सामग्री लगभग 39.9% है, एक शुद्ध आइसोटोप का अलगाव और न्यूट्रिनो डिटेक्टर के रूप में इसका उपयोग 2.5 के कारक द्वारा पता लगाने की संवेदनशीलता को बढ़ा सकता है।

गैलियम में कई मिश्र धातुएँ होती हैं जो कमरे के तापमान पर तरल होती हैं, और इसके मिश्र धातुओं में से एक का गलनांक 3 ° C होता है, लेकिन दूसरी ओर, गैलियम (कुछ हद तक मिश्र धातु) अधिकांश संरचनात्मक सामग्री (दरार) के लिए अत्यधिक संक्षारक होता है। और उच्च तापमान पर मिश्र धातुओं का क्षरण), और शीतलक के रूप में, यह अप्रभावी है, और अक्सर अस्वीकार्य है।

गैलियम एक उत्कृष्ट स्नेहक है। गैलियम और निकल, गैलियम और स्कैंडियम के आधार पर, व्यावहारिक रूप से बहुत महत्वपूर्ण धातु चिपकने वाले बनाए गए हैं।

गैलियम ऑक्साइड कई रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण लेजर सामग्रियों में पाया जाता है।

दुनिया में गैलियम उत्पादन

इसका विश्व उत्पादन प्रति वर्ष दो सौ टन से अधिक नहीं है। हाल ही में खोजी गई दो जमाराशियों के अपवाद के साथ - 2001 में गोल्ड कैनियन, नेवादा, यूएसए में और 2005 में इनर मंगोलिया, चीन में - गैलियम दुनिया में कहीं भी व्यावसायिक सांद्रता में नहीं पाया जाता है। (पिछले जमा में, कोयले में 958 हजार टन गैलियम की उपस्थिति स्थापित की गई थी - यह दुनिया के गैलियम संसाधनों का दोगुना है)।

अकेले बॉक्साइट में दुनिया के गैलियम संसाधनों का अनुमान 1 मिलियन टन से अधिक है, और चीन में उपरोक्त जमा में, कोयले में 958 हजार टन गैलियम दुनिया के गैलियम संसाधनों का दोगुना है)।

कई गैलियम उत्पादक नहीं हैं। गैलियम बाजार में नेताओं में से एक GEO गैलियम है। 2006 तक इसकी मुख्य क्षमताओं में स्टेड (जर्मनी) में एक उद्यम शामिल था, जहां प्रति वर्ष लगभग 33 टन खनन किया जाता है, सालिंड्रेस में एक संयंत्र, जो 20 टन / वर्ष (फ्रांस) और पिंजारा (पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया) में संसाधित करता है - संभावित (लेकिन नहीं कमीशन) प्रणाली) क्षमता 50 टन / वर्ष तक।

2006 में, निर्माता # 1 की स्थिति कमजोर हो गई - स्टेड में कंपनी को अंग्रेजी एमसीपी और अमेरिकन रिकैप्चर मेटल्स द्वारा खरीदा गया था।

जापानी कंपनी डोवा माइनिंग जिंक के उत्पादन के रास्ते में जिंक से प्राथमिक गैलियम का दुनिया का एकमात्र उत्पादक है। डोवा खनन कच्चे माल की पूरी क्षमता 20 टन / वर्ष तक होने का अनुमान है।कजाकिस्तान में, पावलोडर में कजाकिस्तान उद्यम के एल्युमीनियम - पूर्ण क्षमता 20 टन / वर्ष तक है।

चीन गैलियम का बहुत महत्वपूर्ण आपूर्तिकर्ता बन गया है। चीन में 3 प्रमुख प्राथमिक गैलियम उत्पादक हैं - गेटवॉल एल्युमिनियम कंपनी। (15 टन / वर्ष तक), शेडोंग एल्युमिनियम प्लांट (लगभग 6 टन / वर्ष) और गुइझोउ एल्युमीनियम प्लांट (6 टन / वर्ष तक)। कई संयुक्त उद्यम भी हैं। सुमितोमो केमिकल ने चीन में 40 टन / वर्ष तक की क्षमता के साथ एक संयुक्त उद्यम स्थापित किया है। अमेरिकी कंपनी AHT ने सबसे बड़े चीनी एल्यूमीनियम उद्यम शांक्सी एल्युमिनियम फैक्ट्री के साथ एक संयुक्त उद्यम बीजिंग जिया सेमीकंडक्टर सामग्री कंपनी की स्थापना की है। 20 टन / वर्ष तक की क्षमता के साथ।

रूस में गैलियम उत्पादन

रूस में, गैलियम उत्पादन की संरचना एल्यूमीनियम उद्योग के गठन से निर्धारित होती है। विलय की घोषणा करने वाले दो प्रमुख समूह, रूसी एल्युमिनियम और एसयूएएल, एल्यूमिना रिफाइनरियों में बनाए गए गैलियम भूखंडों के मालिक हैं।

रूसी एल्युमिनियम: यूक्रेन में निकोलेव एल्यूमिना रिफाइनरी (उष्णकटिबंधीय बॉक्साइट प्रसंस्करण की शास्त्रीय बायर हाइड्रोकेमिकल विधि, साइट क्षमता 12 टन गैलियम / वर्ष तक) और रूस में अचिन्स एलुमिना रिफाइनरी (नेफलाइन कच्चे माल को सिंटरिंग द्वारा प्रसंस्करण - किआ-शाल्टिर्स्की जमा से यूरेट्स क्रास्नोयार्स्क क्षेत्र में, साइट क्षमता - 1.5 टन गैलियम / वर्ष)।

एसयूएएल: बोक्सिटोगोर्स्क एल्यूमिना रिफाइनरी में कमेंस्क-उरल्स्की (उत्तरी यूराल बॉक्साइट अयस्क क्षेत्र के बॉक्साइट्स की बायर-सिन्टरिंग तकनीक, साइट क्षमता - 2 टन गैलियम / वर्ष तक) में क्षमता (सिन्टरिंग द्वारा लेनिनग्राद क्षेत्र के बॉक्साइट को संसाधित करता है, क्षमता - 5 टन गैलियम / वर्ष, वर्तमान में मॉथबॉल्ड) और "पिकालेव्स्की एल्यूमिना" (सिन्टरिंग नेफलाइन द्वारा प्रक्रियाएं मरमंस्क क्षेत्र के एपेटाइट-नेफलाइन अयस्कों से केंद्रित होती हैं, साइट क्षमता - 9 टन गैलियम / वर्ष)। कुल मिलाकर, सभी Rusal और SUAL उद्यम 20 टन / वर्ष से अधिक का उत्पादन कर सकते हैं।

वास्तविक उत्पादन कम है - उदाहरण के लिए, 2005 में, रूस से 8.3 टन गैलियम का निर्यात किया गया था और निकोलेव एल्यूमिना रिफाइनरी से 13.9 टन गैलियम यूक्रेन से निर्यात किया गया था।

सामग्री तैयार करने में, "क्वार" कंपनी की जानकारी का उपयोग किया गया था।

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