Что такое галлий?

Что такое галлий?

Галлий — мягкий, не имеющий запаха, серебристо-белый металл.

Элементный символ галлия — Ga, его атомный номер — 31, а его номер CAS — 7440-55-3. Галлий широко распространен в природе и в следовых количествах содержится в таких минералах, как бокситы и германиты, которые являются алюминиевыми рудами.

Применение галлия

Галлий используется в качестве полупроводникового материала, поскольку он является сложным полупроводником, как арсенид галлия, соединение с мышьяком. Арсенид галлия используется в электронных продуктах, таких как лазерные принтеры, суперкомпьютеры и сотовые телефоны.

Нитрид галлия (GaN), соединение галлия и азота, используется в синих светодиодах (LED). Синие светодиоды используются в Blu-ray дисках, светодиодных лампах и новых типах светофоров.

Свойства галлия

Галлий имеет температуру плавления 29,8 °C и температуру кипения 2403 °C. Он существует в твердом или жидком состоянии при комнатной температуре и имеет плотность 5,91 г/см3 в твердом состоянии. Среди металлов наиболее известной характеристикой галлия является его низкая температура плавления. Он антимагнитен в твердом состоянии, но парамагнитен в жидком состоянии, с магнитной восприимчивостью 2,4 x 10−6 при 40 °C.

Структура галлия

В отличие от других металлов, Галлий не кристаллизуется ни в одной из простых кристаллических структур. Стабильными фазами при атмосферном давлении являются α-, β-, γ- и δ-Галлий, которые образуются при различных условиях, а также Ga-II, Ga-III и Ga-IV, которые образуются при высоком давлении.

1. Структура Α-Галлия

α-Галлий — полиморф галлия, существующий при нормальных условиях, имеющий орторомбическую структуру с восемью атомами в элементарной решетке. Расстояние между ближайшими атомами составляет 244 пм, а шесть соседей разделены дополнительными 39 пм. Считается, что эта нестабильная, плохо симметричная структура ответственна за низкую температуру плавления галлия.

2. Другие полиморфы

Другие кристаллические формы галлия могут быть получены путем кристаллизации из переохлажденного жидкого галлия. Выше -16,3 °C образуется моноклинный β-галлий с зигзагообразной структурой атомов галлия, а выше -19,4 °C образуется триклинный δ-галлий с искаженным расположением 12 атомов галлия, кристаллическая структура, похожая на α-бор. При -35,6 °C образуется δ-галлий. При -35,6 °C образуется орторомбический γ-галлий, имеющий структуру, похожую на структуру α-бора, с семью атомами галлия, расположенными в кольце, и линейным расположением атомов, соединенных между собой в центре.

Другая информация о галлии

1. Как производится галлий

Галлий производится только как побочный продукт при переработке руд других металлов, а его основным сырьем является боксит, основная руда алюминия, но его также можно извлечь из руды сульфида цинка. В методе Бейера галлий накапливается в растворе гидроксида натрия во время переработки боксита в глинозем, так что металлический галлий можно получить электролизом после использования ионообменной смолы. Для полупроводниковых применений его дополнительно очищают с помощью процесса зонной плавки или извлечения монокристалла из расплава, и очень высокая чистота, такая как 99,9999%, обычно достигается и коммерчески доступна.

2. Меры предосторожности при обращении и хранении

Меры предосторожности при обращении и хранении следующие:

• Герметично закройте контейнер и храните в сухом, прохладном и темном месте.
• Используйте только на открытом воздухе или в хорошо проветриваемых помещениях.
• Избегайте смешивания с кислотами, щелочами, окислителями и галогенами.
• Не используйте на деталях, которые могут соприкасаться с металлами, особенно с алюминием, так как это вызовет их коррозию.
• При использовании надевайте защитные перчатки и очки.
• Тщательно мойте руки после работы.
• В случае попадания на кожу немедленно промойте водой.
• В случае попадания в глаза осторожно промойте водой в течение нескольких минут.