Galiu (element chimic)

Galiu
31 Ga                                                                                                                                                                                                                                               zinc ← galiu → germaniu
Aspect
alb argintiu
Linia spectrală
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic	galiu, Ga, 31
Serie	p blocează metalele
Grup , punct , bloc	13 (IIIA) , 4 , p
Densitate	5 904 kg / m³
Duritate	1.5
Configurare electronică
Termen spectroscopic	2 P sau 1/2
Proprietăți atomice
Greutate atomica	69,725
Raza atomică (calc.)	130 (136) pm
Raza covalentă	126 pm
Raza Van der Waals	Ora 187
Configurare electronică	[ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 1
și - după nivelul de energie	2, 8, 18, 3
Stări de oxidare	3.1 ( amfoteric )
Structură cristalină	ortorombic
Proprietăți fizice
Stare a materiei	solid
Punct de fuziune	302,91 K (29,76 ° C )
Punct de fierbere	2 477 K (2 204 ° C)
Volumul molar	11,80 × 10 −6 m² / mol
Entalpia vaporizării	258,7 kJ / mol
Căldura de fuziune	5,59 kJ / mol
Presiunea de vapori	9,31 × 10 −36 Pa la 302,9 K.
Viteza sunetului	2 740 m / s la 293,15 K
Alte proprietăți
numar CAS	7440-55-3
Electronegativitate	1.81 ( scară Pauling )
Căldura specifică	370 J / (kg K)
Conductibilitate electrică	6,78 × 10 −6 / (m Ω )
Conductivitate termică	40,6 W / (m K)
Energia primei ionizări	578,8 kJ / mol
A doua energie de ionizare	1 979,3 kJ / mol
A treia energie de ionizare	2 963 kJ / mol
Energia celei de-a patra ionizări	6 180 kJ / mol
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP 69 Ga 60,1% Ga este stabil cu 38 de neutroni 71 Ga 39,9% Ga este stabil cu 40 de neutroni
iso: izotop NA: abundență în natură TD: timpul de înjumătățire DM: modul de descompunere DE: energia de descompunere în MeV DP: produs de descompunere

Galiul este elementul chimic cu numărul atomic 31 și simbolul său este Ga . Este o culoare metalică rară, fragedă și argintie. Galiul este foarte fragil la temperatura camerei și punctul său de topire este de 29,76 ° C, deci se poate topi dacă temperatura mediului în care se găsește este în jur de 30 de grade sau dacă este ținută în mână. Când se topește își scade volumul și, prin urmare, își mărește densitatea. Se găsește în urme în bauxită și minereuri de zinc . Arsenura de galiu este un semiconductor important utilizat în multe dispozitive electronice, în special diodele LED .

Caracteristici

Galiul de înaltă puritate are o culoare argintie și se fracturează ușor, cu fracturi concoidale precum cele ale sticlei . Galiul metalic se extinde cu 3,1% în timpul solidificării, deci nu trebuie păstrat niciodată în recipiente din sticlă sau metal. Mai mult, galiul este coroziv pentru metale, deoarece atomii de galiu se difuzează în matricea cristalină metalică, formând aliaje fragile.

Adică temperatura de topire a galiului 29,76 ° C , este aproape de mediul ambiant ^[1] , deci poate fi utilizat în termometre pentru temperaturi ridicate. Are unul dintre cele mai mari domenii în faza lichidă ^{[2] [3]} , precum și raportul dintre punctul de fierbere și punctul de topire care este cel mai mare vreodată, de peste 8 ori dacă este exprimat în kelvini ; are, de asemenea, o presiune de vapori foarte scăzută la temperatură ridicată.

Acest metal are o tendință puternică de a se răci prea mult, adică de a rămâne lichid chiar sub punctul său de topire ; pentru aceasta este necesar să se pună semințe cristaline în masa lichidă de galiu pentru a se solidifica. Densitatea galiului lichid este mai mare decât galiul solid, ca în cazul apei ; de obicei, opusul este valabil pentru metale. Galiul de înaltă puritate este atacat încet de acizii anorganici.

Galiul nu cristalizează în niciuna dintre structurile cristaline simple: faza stabilă în condiții normale este cea ortorombică cu 8 atomi pe celulă cristalină. Fiecare atom are un singur vecin cel mai apropiat, a 2,44 Å și alți șase atomi din apropiere la 2,83 Å. Există multe alte faze stabile și metastabile ale galiului în diferite condiții de temperatură și presiune. Legătura chimică dintre cei mai apropiați atomi ai cristalului de galiu este de tip covalent , astfel încât dimerul Ga ₂ este considerat principalul constituent al cristalului.

Aplicații

Circuitele integrate digitale și analogice și dispozitivele optoelectronice (diode LED și diode laser) sunt cea mai comună aplicație a galiului.
Alte utilizări includ:

• Realizarea unor oglinzi foarte strălucitoare deoarece aderă la sticlă și porțelan.
• semiconductori și producția de componente electronice în stare solidă , cum ar fi tranzistoarele .
• Producerea aliajelor metalice: este utilizată ca componentă a aliajelor cu punct de topire scăzut. Puțurile de plutoniu cu arme nucleare folosesc un aliaj de galiu pentru a stabiliza o formă alotropică de plutoniu . S-au făcut multe cercetări asupra galiului ca înlocuitor al mercurului în amalgamele dentare , dar noii compuși încă nu și-au dovedit valoarea. Adăugarea de galiu (până la 2%) în pastele obișnuite de lipit le mărește capacitatea de umectare și flux.
• Construcția termometrelor la temperatură ridicată: un aliaj eutectic de galiu, indiu și staniu este acum utilizat în locul mercurului în majoritatea termometrelor clinice. Acest aliaj, cu denumirea comercială de Galinstan , are un punct de îngheț de -20 ° C.
• Galatul de magneziu cu impurități precum Mn + 2 se folosește din ce în ce mai mult în pulberile de fosfor activate cu ultraviolete . ^{[Pentru ce sunt aceste pulberi? ]}
• Galiul a fost utilizat în experimentele SAGE și GALLEX pentru a detecta fluxul de neutrini electronici produși în interiorul Soarelui. Prin absorbția unui neutrino , galiul este transformat în germaniu cu emisia unui electron . Electronii emiși sunt apoi detectați de fotomultiplicatori și studiați de către fizicienii nucleari. Este posibil ca valorile de rotire și de impuls unghiular ale atomului de galiu (- ³ ⁄ ₂ ) să determine o instabilitate a elementului, care ar putea suferi o descompunere spontană, oricât de accelerată ar fi absorbția electronului neutrino.
• Dozarea catalizatorilor pentru îmbunătățirea selectivității acestora. ^[4]
• Izotopul 68 este utilizat în medicina nucleară pentru localizarea tumorilor neuroendocrine .

Utilizări în medicina umană

Informațiile prezentate nu sunt sfaturi medicale și este posibil să nu fie corecte. Conținutul are doar scop ilustrativ și nu înlocuiește sfatul medicului: citiți avertismentele .

Galiul este utilizat atât în ​​domeniul diagnosticului, cât și în cel terapeutic al medicinei umane. Izotopii ⁶⁷ Ga și ⁷² Ga sunt utilizați ca markeri radioactivi în diagnosticul unor tipuri de cancer , cum ar fi limfoamele , datorită predispoziției de galiu de a se acumula mai mult în locurile de proliferare activă. Mai mult, galiul constituie un agent terapeutic în patologiile osteolitice, de exemplu boala Paget , și în hipercalcemia, de exemplu hipercalcemia paraneoplazică. ^[5]

Istorie

Gallium (din latinescul Gallia , care înseamnă „Franța” și, de asemenea, gallus, care înseamnă cocoș, animalul de la fermă) a fost descoperit spectroscopic de Paul Émile Lecoq de Boisbaudran în 1875 din spectrul său caracteristic (două linii violete) prin examinarea unei zincblende din Pirineii . Înainte de descoperirea sa, majoritatea proprietăților galiului fuseseră prezise și descrise de Dmitri Mendeleev , care a numit ipoteticul nou element eka-aluminiu , pe baza tabelului său periodic . Mai târziu în acel an, Boisbaudran a obținut metalul pur prin electroliza hidroxidului său într-o soluție de KOH . El a botezat noul element cu numele de Franța și, cu unul dintre acele jocuri de cuvinte multilingve mult iubite de oamenii de știință ai vremii, tot cu al său: „Le coq” în franceză înseamnă „ cocoșul ”.

Disponibilitate

Galiul nu există în natură pură și nici nu există compuși de galiu suficient de abundenți pentru a constitui o sursă extractivă. Galiul se obține din urmele prezente în bauxită , cărbune , jasp , germanită și sfalerită . Arderea cărbunelui poate concentra galiul: unele prafuri reziduale de ardere conțin până la 1,5% galiu.

Precauții

Deși nu sunt considerate toxice, datele privind efectul fiziologic al galiului nu sunt definitive. Unele surse raportează că expunerea prelungită la galiu poate provoca dermatită , dar alte teste nu au dat acest rezultat.

Notă

Bibliografie

• Francesco Borgese, Elementele tabelului periodic. Descoperire, proprietăți, utilizări. Manual chimic, fizic, geologic , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
• R. Barbucci, A. Sabatini și P. Dapporto, Tabel periodic și proprietăți ale elementelor , Florența, Edizioni V. Morelli, 1998 (arhivat din original la 22 octombrie 2010) .

Elemente conexe

• Galinstano

Alte proiecte

• Wikționarul conține dicționarul lema « gallium »
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe Gallium

linkuri externe

• Gallio , pe Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
• ( EN ) Gallium , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• ( EN ) Gallium , pe EnvironmentalChemistry.com .
• ( EN ) Gallium , în periodic.lanl.gov , Laboratorul Național Los Alamos .
• Treccani , pe treccani.it . Accesat la 26 noiembrie 2019 (depus de „Adresa URL originală la 23 noiembrie 2019).

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei