Галій

Галій (Ґалій) (Ga)
Атомний номер	31
Зовнішній вигляд простої речовини
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	69,723 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	187[1] пм
Енергія іонізації (перший електрон)	578,845 кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Ar] 3d^10 4s^2 4р^1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	123 пм
Радіус іона	Ga(I) 81пм Ga(III) 62 пм
Електронегативність (за Полінгом)	1,81
Ступені окиснення	3
Термодинамічні властивості
Густина	За нормальних умов: 5,904 г/см³ У рідкій фазі за температури плавлення: 6,095 г/см³
Молярна теплоємність	25,86 Дж/(К·моль)
Теплопровідність	40,6 Вт/(м·К)
Температура плавлення	302,9146 К
Теплота плавлення	5,59 кДж/моль
Температура кипіння	2502 К
Теплота випаровування	258,7 кДж/моль
Молярний об'єм	11,809[2] см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	Ромбічна сингонія
Період ґратки	451,97, 766,33, 452,6 Å
Температура Дебая	320[3] К
Інші властовості
Критична точка	н/д
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Галій у Вікісховищі

Галій, Ґалій, (Ga) — хімічний елемент з атомним номером 31, проста речовина якого однойменний сріблясто-білий м'який метал. Галій належить до групи 13 періодичної таблиці або до III групи за старою класифікацією.

Металевий галій стійкий до дії повітря, води. З кислотами та лугами утворює галати. Густина твердого галію 5904 кг/м³; рідкого — 6095 кг/м³. Температура плавлення 29,75 °C, кипіння 2403 °C. Геохімічно близький до Al, Zn, Fe. Вміст у земній корі 1,5×10^-3 мас. %. Основна маса галію зосереджена в мінералах алюмінію і накопичується в нефелінових сієнітах (середній вміст 0,004 %), лужних метасоматитах (до 0,02 %), бокситах (0,0052 %), сфалеритах (до 0,018 %). У вивержених породах галій тісно пов'язаний з алюмінієм. У гідротермальних родовищах галій накопичується як ізоморфна домішка (до 0,01–0,02 %) у сфалеритах, а в зоні гіпергенезу — разом з Al в бокситах (2·10^-3−1·10^-2%).

Історія

Французький хімік Поль Еміль Лекок де Буабодран увійшов в історію як відкривач трьох нових елементів: галію (1875), самарію (1879) і диспрозію (1886). Перше з цих відкриттів принесло йому славу. У той час за межами Франції він був мало відомий. Йому було 38 років, займався він переважно спектроскопічними дослідженнями. Спектроскопістом Лекок де Буабодран був вмілим, і це, зрештою, призвело до успіху: всі три свої елементи він відкрив методом спектрального аналізу. У 1875 році Лекок де Буабодран досліджував спектр цинкової обманки, привезеної з П'єрфіта (Піренеї). У цьому спектрі і була виявлена нова фіолетова лінія. Нова лінія свідчила про присутність у мінералі невідомого елемента і Лекок де Буабодран доклав максимум зусиль, щоб цей елемент виділити. Зробити це виявилося непросто: вміст нового елемента в руді був менше 0,1 %, і багато в чому він був подібний до цинку. Після тривалих дослідів вченому вдалося все-таки отримати новий елемент, але в дуже невеликій кількості. Настільки невеликому (близько 0,01 мг), що вивчити його фізичні та хімічні властивості Лекок де Буабодран зміг небагато. Проте, переробивши 435 кілограми сировини, він зміг отримати 0,65 грамів галію.^[4]

Варто зазначити, що ще у 1871 році Менделєєв передбачив існування галію, базуючись на відкритому ним періодичному законі. За схожість, він назвав галій ека-алюмінієм.^[5] Хоча Буабодран, за його словами, не знав про передбачення Менделєєва на початку своїх дослідів, дізнавшись про них, він перевірив і підтвердив, що властивості нововідкритого елементу і ека-алюмінію збігаються.

Походження назви

Від латинської назви Франції — Галлія. Існує версія, що Буабодран увіковічив власне ім'я — Лекок — у назві нового елементу, адже le coq перекладається з французької як півень — gallus, проте вона вважається скоріше анекдотичною.^[6]

Отримання

Галій

Незважаючи на те, що галій порівняно розповсюджений елемент і його розвідані запаси складають мільярд кілограмів в одних лише бокситах, більша частина галію є економічно невигідною до добування. Через це велика частина галію перероблюється повторно.

Первинно галій отримують з бокситів і нефелінових сієнітів попутно з алюмінієм, і з цинкових концентратів попутно з цинком. Галій поряд з германієм є у кам'яному вугіллі. Під час газифікації вугілля і його скраплювання галій разом з германієм концентрується в золі виносу. Понад 90 % галію отримують як побічний продукт з відходів алюмінієвого та цинкового виробництва.

Галій одержують електролізом лужного розчину галату натрію(інші мови), або ж сорбцією у заповнених іонітом колоннах з отриманням концентрованого розчину та подальшою цементацією на галамі алюмінію.

У 2015 році в світі було добуто та очищено близько 724 тонн галію (включно зі вторинною переробкою).^[7] Найбільше галію було добуто у наступних країнах:

Країна	Добуто, тонн
Китай	600
Німеччина	40
Казахстан	25
Південна Корея	16
Україна	15
Японія	10
Росія	10
Угорщина	8

Застосування

Арсенід галію є одним з основних матеріалів для виготовлення напівпровідників, після кремнію і германію. Арсенід галію використовується для виробництва світлодіодів, сонячних батарей, мікросхем.^[8] Нітрид галію також використовується для цих цілей.^[9] Сполуки галію також використовуються у лазерній техніці.^[10]

Галій є рідким у дуже широкому діапазоні температур, від 29 до 2204 °C, тому використовується для виготовлення високотемпературних термометрів.

Перспективним є використання галію для виготовлення зубних пломб.^[11]

Галій має хорошу адгезію до скла, тому використовується для виробництва дзеркал. Для цього галій здавлюють між двома листами нагрітого скла. Для видимого світла коефіцієнт відбиття такого дзеркала становить близько 75 %.^[12]

Галій має властивість концентруватися у пухлинах, тому радіоактивний ізотоп галій-67(інші мови) використовується для їх пошуку і локалізації. Також, згідно з дослідженнями, нітрат галію має протипухлинну активність, здатен стримувати гіперкальціємію і пригнічувати остеоліз^[en].^[13]

Сплави галію з іншими металами мають дуже низьку температуру плавлення, наприклад галістан — сплав галію, індію і олова, плавиться при -19 °C.

Галій завдяки своїй низькій температурі топлення є основою матеріалу, з якого у перспективі виготовлятимуть голки для внутрішньовенних ін'єкцій, які розм'якшуються всередині тіла і зменшують ризик пошкодження вени. Дослідження на мишах показали перевагу таких голок над звичайними.^[14]

Див. також

• Арсенід галію
• Нітрид галію
• Дигалан

Примітки

1. Gallium(англ.)
2. Technical data for Gallium(англ.)
3. A Course In Thermodynamics, Volume 2(англ.)
4. About a New Metal, Gallium [Архівовано 30 серпня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
5. History of Eka-aluminium [Архівовано 6 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
6. Scientist of the Day - Paul Emile Lecoq de Boisbaudran [Архівовано 6 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
7. 2015 Minerals Yearbook [Архівовано 6 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
8. Gallium-arsenide — The material and its application(англ.)
9. Gallium Nitride as an Electromechanical Material [Архівовано 30 жовтня 2017 у Wayback Machine.](англ.)
10. Development of gallium-nitride-based light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes for energy-efficient lighting and displays [Архівовано 22 лютого 2013 у Wayback Machine.](англ.)
11. Gallium and silicon synergistically promote osseointegration of dental implant in patients with osteoporosis [Архівовано 6 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
12. Области применения галлия [Архівовано 6 жовтня 2018 у Wayback Machine.](рос.)
13. Medical Applications and Toxicities of Gallium Compounds(англ.)
14. Agno, Karen-Christian; Yang, Keungmo; Byun, Sang-Hyuk; Oh, Subin; Lee, Simok; Kim, Heesoo; Kim, Kyurae; Cho, Sungwoo; Jeong, Won-Il (30 жовтня 2023). A temperature-responsive intravenous needle that irreversibly softens on insertion. Nature Biomedical Engineering (англ.). с. 1—14. doi:10.1038/s41551-023-01116-z. ISSN 2157-846X. Процитовано 16 листопада 2023.

Література

• Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• Шека И. А, Чаус И. С, Мнтюрева Т. Т., Галлий, К., 1963 (рос.);
• Еремин Н. И., Галлий, М., 1964 (рос.);
• Рустамов П. Г., Халькогениды галлия, Баку, 1967 (рос.);
• Дымов А. М., Савостин А. П., Аналитическая химия галлия, М., 1968 (рос.);
• Иванова Р. В., Химия и технология галлия, М., 1973 (рос.);
• Коган Б. И., Вершковская О. В., Славиковская И. М., Галлий. Геология, применение, экономика, М., 1973 (рос.);
• Яценко С. П., Галлий. Взаимодействие с металлами, М., 1974 (рос.);
• Процессы экстракции и сорбции в химической технологии галлия, Алма-Ата, 1985 (рос.);
• Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, 2 изд., т. 1, М., 1976, с. 223-44 (рос.);
• Федоров П. И., Мохосоев М. В., Алексеев Ф. П., Химия галлия, индия и таллия, Новосиб., 1977. П. И. Федоров (рос.).