Галій
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 Ga тісно пов'язаний з Al. 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
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 ґерманієм є у кам'яному вугіллі. Під час газифікації вугілля і його скраплювання галій разом з Ge концентрується в золі виносу. Понад 90% галію отримують як побічний продукт з відходів алюмінієвого та цинкового виробництва.
Галій одержують електролізом лужного розчину галату натрію, 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 коофіцієнт відбиття такого дзеркала становить близько 75%.[12]
Галій має властивість концентруватися у пухлинах, тому радіоактивний ізотоп галій-67 використовується для їх пошуку і локалізації. Також, згідно досліджень, нітрат галію має протипухлинну активність, здатен стримувати гіперкальціємію і пригнічувати остеоліз [13]
Сплави галію з іншими металами мають дуже низьку температуру плавлення, наприклад галістан — сплав галію, індію і олова, розплавляється при -19°C.
Див. також
Примітки
- Gallium(англ.)
- Technical data for Gallium(англ.)
- A Course In Thermodynamics, Volume 2(англ.)
- About a New Metal, Gallium(англ.)
- History of Eka-aluminium(англ.)
- Scientist of the Day - Paul Emile Lecoq de Boisbaudran(англ.)
- 2015 Minerals Yearbook(англ.)
- Gallium-arsenide — The material and its application(англ.)
- Gallium Nitride as an Electromechanical Material(англ.)
- Development of gallium-nitride-based light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes for energy-efficient lighting and displays(англ.)
- Gallium and silicon synergistically promote osseointegration of dental implant in patients with osteoporosis(англ.)
- Области применения галлия(рос.)
- Medical Applications and Toxicities of Gallium Compounds(англ.)
Література
- Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : 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.).