Fakta Om Gallium

{h1}

Egenskaber, kilder og anvendelser af element gallium, herunder galliumscanning, galliumarsenid og galliumnitrid.

Gallium er et blødt, sølvfarvet metal, der primært anvendes i elektroniske kredsløb, halvledere og lysdioder (LED'er). Det er også nyttigt i høj temperatur termometre, barometre, lægemidler og nuklearmedicin test. Elementet har ingen kendt biologisk værdi.

Naturligt element

I naturen er gallium aldrig fundet som et frit element og kan ikke findes i en betydelig mængde i nogen mineraler. Det eksisterer snarere i spormængder i forskellige forbindelser, herunder zinkmalmer og bauxit. Efter vægt udgør gallium ca. 0,0019 procent af jordskorpen, ifølge PeriodicTable.com. Det opnås imidlertid let ved smeltning, og mest kommercielt gallium ekstraheres som et biprodukt af aluminium og zinkproduktion ifølge Chemicool. De største galliumproducenter er Australien, Rusland, Frankrig og Tyskland.

Bare fakta

  • Atomnummer (antal protoner i kernen): 31
  • Atom symbol (på elementernes periodiske tabel): Ga
  • Atomvægt (gennemsnitsmasse af atom): 69.723
  • Tæthed: 5,91 gram pr. Kubikcentimeter
  • Fase ved stuetemperatur: fast
  • Smeltepunkt: grader 85,57 grader Fahrenheit (29,76 grader Celsius)
  • Kogepunkt: 3.999 F (2.204 C)
  • Antal isotoper (atomer af samme element med et andet antal neutroner): 24 hvis halveringstider er kendt
  • Mest almindelige isotoper: To stabile Ga-69 (naturlige overflod 60,1 procent) og Ga-71 (naturlig overflade 39,9 procent).

Elektronkonfiguration og elementære egenskaber ved gallium.

Elektronkonfiguration og elementære egenskaber ved gallium.

Kredit: Greg Robson / Creative Commons, Andrei Marincas Shutterstock

Et unikt metal

På den periodiske tabel af elementerne grupperes gallium i Boron-familien (gruppe 13), der indbefatter halvmetallboret (B) og metalerne aluminium (Al), gallium, indium (In) og thallium (Tl), ifølge Chemistry LibreTexts. Alle fem af disse elementer har tre elektroner i deres ydre energiniveau.

Gallium er et post-overgangsmetal. Disse er metalliske elementer placeret mellem overgangsmetallerne og metalloiderne (ikke-metaller) på det periodiske bord. Efter-overgangsmetaller har nogle af træk ved overgangsmetallerne, men har tendens til at være blødere og udføre mere dårligt. Post-overgangsmetallerne indeholder nogle af Boron-familieelementerne - aluminium, indium og thallium - men også tin (Sn), bly (Pb) og vismut (Bi).

Gallium har nogle meget unikke kvaliteter. For eksempel, selv om det er et fast stof ved stuetemperatur (ca. 77 F / 22 C), er det stadig så blødt at du kan klippe det med en kniv. Derudover har den et lavt smeltepunkt på 85,57 F (29,76 C) - mindre end 10 grader over stuetemperatur - så hvis du skulle samle en klump af gallium, smelter den bogstaveligt talt fra varmen på din hånd. Så hvis du sætter det ned igen, vil det størkne igen.

Selv med et sådant lavt smeltepunkt er galliums kogepunkt ganske højt ved 3,999 F (2 204 C), hvilket giver det en af ​​de største forhold mellem smeltepunkt og kogepunkt for ethvert element. Ved lave temperaturer er gallium et skørt faststof, der bryder ret let, og ligner glas, det knuser konchoidalt (følger ikke naturlige separationsplaner).

Anvendelser

Gallium bruges primært i elektronik. Faktisk er omkring 95 procent af alle producerede gallium brugt til fremstilling af galliumarsenid (GaAs), en forbindelse anvendt i mikrobølge- og infrarøde kredsløb, halvledere og blå og violette lysdioder, ifølge Chemistry Explained. Galliumarsenid kan producere laserlys direkte fra elektricitet og bruges i solpaneler, herunder dem på Mars Exploration Rover. Den sammensatte galliumnitrid (GaN) bruges som halvleder i Blu-ray-teknologi, mobiltelefoner og tryksensorer til berøringsafbrydere.

Gallium bindes nemt med de fleste metaller og bruges almindeligvis til fremstilling af lavmeltende legeringer. Det er et af fire metaller (herunder kviksølv, rubidium og cæsium), der er flydende ved eller nær stuetemperatur. Af disse fire metaller er gallium den mindst reaktive og mindst toksiske, hvilket gør det til det mest sikre og miljøvenlige valg til høj temperaturtermometre, barometre, varmeoverføringssystemer og køle- og varmeanlæg.

Flydende gallium kan være ret vanskeligt at arbejde med, da det klæber til glas, hud og de fleste andre materialer (undtagen grafit, kvarts og Teflon). Det udvider også, når det fryser, så det ikke kan opbevares i glasbeholdere.

Gallium anvendes også i nogle lægemidler og radiofarmaceutika. For eksempel anvendes den radioaktive isotop Ga-67 som en nuklearmedicinstest for at se efter betændelse, infektion eller kræft i kroppen.

Galliumnitrat anvendes i mange lægemidler og som en behandling for hypercalcæmi, en sygdom, der kan føre til væksten af ​​knogletumorer. Gallium er også blevet foreslået som en behandling for kræft, smitsomme sygdomme og inflammatorisk sygdom. Eksponering for store mængder gallium kan dog forårsage irritation i halsen eller brystet, og dampen kan føre til nogle alvorlige forhold, ifølge Chemistry LibreTexts.

Opdagelse

Før gallium blev opdaget, blev det forudsagt af den russiske kemiker og opfinder Dimitri Mendeleev, skaberen af ​​det periodiske elementets tabel. Han hedder det manglende element eka-aluminium, fordi han vidste, at det ville gå under aluminium på det periodiske bord i boks 31, ifølge Chemicool.

Elementet blev først opdaget af den franske kemiker Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran i 1875, som havde studeret spektret af de kemiske elementer i 15 år (spektre er de linjer der produceres, når kemiske elementer opvarmes), ifølge Chemistry Explained. Da hvert element producerer sit eget karakteristiske sæt linjer eller spektre, var denne metode en pålidelig måde at identificere elementer på.

Lecoq de Boisbaudran spekulerede på, om element 31 kan findes i zinkmalme. Zink, som har et atomnummer på 30, sidder ved siden af ​​gallium på det periodiske bord. I august 1875 fandt Lecoq de Boisbaudran ved hjælp af et spektroskop faktisk noget gallium, men kun i meget små mængder. Han rapporterede, at spektret af det nye element var sammensat af en smal, let synlig, violet stråle, ifølge Chemistry Explained.

Senere samme år opnåede Lecoq de Boisbaudran ren gallium gennem elektrolyse af galliumhydroxid i kaliumhydroxid ifølge Jefferson Lab. Lecoq de Boisbaudran fik derefter flere tons zinkmal af minearbejdere til sin forskning. Fra denne malm kunne han producere et par gram næsten ren gallium, ifølge Chemistry Explained. Lecoq de Boisbaudran foreslog navnet gallium for det nye element, der kommer fra det latinske ord "Gallia", hvilket betyder Frankrig.

Der kan man bare se?

  • Flydende gallium kan ikke opbevares i en glas- eller metalbeholder, fordi den udvider 3,1 procent, når den fryser.
  • Gallium har det største væskeområde af ethvert metal.
  • Neutrino-observatoriet i Italien bruger store mængder galliumtrichlorid til at studere solneutrinoer produceret i solen. Neutrinos er partikler skabt i første sekund af universet - selv før atomer - og bliver konstant lavet gennem atomreaktioner fra solen og andre stjerner, ifølge University of Wisconsin-Madison.
  • I sin reneste ekstraherede form er gallium en levende sølvfarve. Som en solid er den blågrå.
  • Et andet usædvanligt træk ved gallium er, at det kan blive superkølet ganske let. Superkøling er nedkøling af et stof under dets frysepunkt uden at gøre det til et fast stof.
  • Ca. 95 procent af galliumforbruget er i elektronikindustrien, ifølge LibreTexts. Galliumarsenid og galliumnitrid udgør ca. 98% af galliumforbruget i USA.
  • Gallium er blevet brugt i atombomber for at stabilisere krystalstrukturen.
  • Når malet på glas, bliver gallium til et glansagtigt spejl.
  • Galliums kogepunkt er mere end otte gange højere end dets smeltepunkt i absolut skala - det største forhold mellem smeltepunkt og kogepunkt for ethvert element.

Yderligere ressourcer

  • Los Alamos National Laboratory: Gallium
  • Jefferson Lab: Element Gallium
  • Royal Society of Chemistry: Gallium


Video Supplement: Interesting Gallium Facts.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com