Қазақстан тарихы[היום-מחר
Болуы галлий болды ғылыми предсказано Д. И. Менделеевым. Құру кезінде химиялық элементтер кезеңдік жүйесінің, 1869 ж. ол негізге ала отырып, ашық және оларға Мерзімдік заңда қалдырды бос орындар үшінші тобы үшін белгісіз элементтерін ұқсас — алюминий және кремний (экаалюминий “және” экасилиций). Менделеев негізге ала отырып, қасиеттері, көршілес жақсы зерттелген элементтердің жеткілікті дәл бейнелеп ғана емес, маңызды физикалық және химиялық қасиеттері, бірақ мен әдісін ашу — спектроскопия. Атап айтқанда, бапта, датированной 11 қыркүйек (29 қараша ескі стиль) 1870 жылы жарияланған “Журналында Орыс химиялық қоғамының”[3] Менделеев екендігін атап көрсетті атом салмағы экаалюминия жақын 68, үлес салмағы шамамен 6 г/см3. Металл күйдегі металл болады легкоплавок.

Көп ұзамай, галлий ашылды, бөлінген түрінде қарапайым заттар мен зерттелді француз химик Өрісі Эмиль Лекоком де Буабодраном. 20 қыркүйек 1875 жылы. Отырысында Париж ғылым академиясының оқылды хат Лекока де Буабодрана ашу туралы жаңа элементті және оның қасиеттерін зерттеу. Хатта хабарлағандай, 27 тамыз 1875 жылдың 3 және 4 сағат арасында кеш болып көрінгенімен белгілері жаңа қарапайым дене үлгісінде мырыш обманки, привезенном бірі кенішінің Пьерфитт аңғарында Аржелес (Пиренеи). Сонымен, зерттей келе спектрін үлгідегі, Лекок де Буабодран анықтады екі жаңа күлгін желісі туралы куәландыратын қатысуымен ” минерале белгісіз элемент. Бұл хатта ол ” деп атауды ұсынды жаңа элемент Gallium[4]. Бөлу элементі болды ұласады немалыми қиындықтар кездеседі, өйткені мазмұны жаңа элементті кендегі кем 0,2 % – ға өсті. Нәтижесінде Лекоку де Буабодрану алуға мүмкіндік болды жаңа элемент саны кемінде 0,1 г және оны зерттеу. Қасиеттері бойынша жаңа элемент болды сходен мырышпен.

Бурный восторг туғызды туралы хабарлама атауындағы элемент құрметіне Франция. Менделеев туралы естіп, ашу-бірі жарияланған баяндама тауып, бұл сипаттамасы жаңа элемент дерлік дәл сәйкес келеді сипаттай отырып, предсказанного бұрын экаалюминия. Бұл туралы ол хат жіберді Лекоку де Буабодрану екенін көрсетіп тығыздығы жаңа металды анықталған қате тиіс 5,9—6,0 емес, 4,7 г/см3. Мұқият тексеру дұрыстығын көрсетті Менделеев, ал өзі Лекок де Буабодран жазған осы мәселе бойынша:

Менің ойымша…, қажет айрықша мәні бар, тығыздығы, жаңа элемент (растауға) қатысты теориялық көзқарастардың Менделеев
— Цит. [5]
Ашу галлий және одан кейінгі көп ұзамай ашу германия және скандий позициясын нығайтты периодтық заңының, айқын екенін көрсетіп, оны колледждің даму бағдарламасының таралуының ұйымдастыру әлеуеті. Менделеев деп Лекока де Буабодрана бірі “укрепителей мерзімді”заң.

Происхождение названия[היום-מחר
Поль Эмиль Лекок де Буабодран атады элемент отанымыз Франция, оның латинскому атауы — Галлий (Gallia).

Бар недокументированная аңыз, атауында элементтің оның ашқан неявно мәңгілік есте қалдырды және өзінің аты-жөнін (Lecoq). Латынша атауы элементі (Gallium) балаларға өте gallus — “қораз” (лат.). Бір қызығы, дәл әтеш le coq (франц.) нышаны болып табылады Франция.

Табиғатта таралуы[өңдеу | қайнарын қарау]
Орта галлийдің мазмұны жер қыртысында — 19 г/т. Галлий — типтік қабынған элементі болатын қос-әдістемелік табиғатпен. Байланысты жақындығы оның кристаллохимических қасиеттерін бас породообразующими элементтері (Al, Fe және т. б.) және кең мүмкіндіктері изоморфизма олармен галлий құрамайды, үлкен шоғыр, қарамастан айтарлықтай шаманы кларк бар. Бөлінеді келесі минералдар жоғары мазмұны галлий: сфалерит (0-0,1 %), магнетит (0-0,003 %), касситерит (0-0,005 %), анар (0-0,003 %), берилл (0-0,003 %), турмалин (0-0,01 %), сподумен (0,001—0,07 %), флогопит (0,001—0,005 %), биотит (0-0,1 %), мусковит (0-0,01 %), серицит (0-0,005 %), лепидолит (0,001—0,03 %), хлорит (0-0,001 %), дала шпаты (0-0,01 %), нефелин (0-0,1 %), гекманит (0,01—0,07 %), натролит (0-0,1 %). Галлийдің концентрациясы теңіз суында 3·10-5 мг/л[6].

Кен орны[היום-מחר
Кен галлий белгілі Оңтүстік-Батыс Африка, Ресей, ТМД елдері[7].

Алу[היום-מחר
Алу үшін металл галлий жиі пайдаланады сирек минерал галлит CuGaS2 (аралас сульфид мыс және галлий). Оның іздері тұрақты түрде кездеседі де, сфалеритом, халькопиритом және германитом[8]. Айтарлықтай үлкен, оның санын (1,5% – ға дейін) табылған күлдегі кейбір тас көмір. Алайда, негізгі алу көзі галлий қызмет етеді ерітінділер глинозем өндіру қайта өңдеу кезінде боксит (әдетте құрамында елеусіз оның қоспа (0,1% дейін) және нефелина. Галлий, сондай-ақ көмегімен алуға болады полиметалды кендерді қайта өңдеу, көмір. Алынатындығын ол электролизімен сілтілі сұйықтықтар болып табылатын аралық өңдеу өнімі табиғи боксит техникалық алюминий тотығы. Галлийдің концентрациясы в щелочном алюминатном кейін ерітіндіде ыдырау процесінде Байера: 100-150 мг/л, тәсілі бойынша жентектеу: 50-65 мг/л, осы тәсілдеріне галлий туғаннан от басым бөлігінде алюминий карбонизацией шоғырландыра отырып, соңғы фракцияның шөгуі. Содан кейін байытылған тұнба өңдейді әкпен, галлий ауысады ерітіндісі, қайдан шимай металл бөлінеді электролизімен. Ластанған галлий сумен шаяды, содан кейін сүзгіден өткізеді арқылы кеуекті пластиналар және қыздырады вакуумда жою үшін ұшпа қоспалар. Алу үшін жоғары тазалықтағы галлий пайдаланады химиялық (реакция арасындағы тұздарымен), электрохимиялық (электролиз ерітінділер) және физикалық (жіктеу) әдістері. Өте таза түрінде (99,999 %), ол алынды электролиттік тазарту жолымен, сондай-ақ қалпына сутегімен мұқият тазаланған GaCl3.

Физикалық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]

Кристалдар галлий

Металл галлий
Кристалды галлий бірнеше полиморфных модификациялары, алайда термодинамически тұрақты болып табылады және тек қана бір (I) бар орторомбическую (псевдотетрагональную) торды параметрлері а = 4,5186 Å b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å[2]. Басқа түрлендіру галлий (β, γ, δ, ε) кристаллизуются бірі переохлажденного диспергированного металл және тұрақсыз болып табылады. Жоғары қысым кезінде байқалған тағы екі полиморфты құрылымдар галлий II және III бар, тиісінше, кубическую және тетрагональную торлар[2].

Галлийдің тығыздығы қатты жағдайдағы температурасы 20 °C тең 5,904 г/см3, сұйық галлий (tпл. = 29,8 °C) тығыздығы 6,095 г/см3, яғни затвердевании көлемі галлий артып келеді. Бұл қасиеті болып табылады өте сирек, оның қызығушылық тек бірнеше қарапайым заттар мен қосылыстар, атап айтқанда, су, кремний, германий, сурьма, висмут және плутоний). Қызу кезінде галлий 2230 °C. ерекшеліктерінің бірі галлий болып табылады кең температуралық интервал өмір сүру сұйық күйіне (30-дан 2230 °C), сонымен қатар, ол бар төмен қысым бу-ға дейінгі температурада 1100-1200 °C. Меншікті жылу сыйымдылық қатты галлий температуралық интервалы T = 0-24 °C тең 376,7 Дж/кг·К (0,09 кал/г·град.), сұйық күйінде T = 29-100 °C-меншікті жылу сыйымдылық тең 410 Дж/кг·К (0,098 кал/г·град).

Үлестік электр кедергісі қатты және сұйық күйде тең, тиісінше, 53,4·10-6 Ом·см (T = 0 °C) және 27,2·10-6 Ом·см (T = 30 °C). Тұтқырлығы сұйық галлий әртүрлі температурада тең 1,612 сантипуаз T = 98 °C және 0,578 сантипуаз T = 1100 °C. беттік өлшенген кезде 30 °C сутегі атмосферасында, сондай-ақ 0,735 Н/м. Коэффициенттері көрсету үшін толқын ұзындықтары 4360 Å және 5890 Å құрайды 75,6 % және 71,3 % – ды құрады.

Изотоптар[өңдеу | қайнарын қарау]
Толық мақаласы: Изотоптар галлий
Табиғи галлий тұрады екі тұрақты изотоптар 69Ga (60,11 ат. %) және 71Ga (39,89 ат. %). Көлденең қимасы басып жылу нейтрондардың сияқты олар үшін 2,1 барн және 5,1 барн, тиісінше[2].

Олардан басқа, белгілі 29 жасанды радиоактивті изотоптар галлий бастап жаппай сандармен жылғы 56Ga дейін 86Ga және кем дегенде 3 изомерных күйлердің ядролардың.

Ең ұзақ өмір сүретін радиоактивті изотоптар галлий — бұл 67Ga (жартылай ыдырау кезеңі 3,26 тәулік) және 72Ga (жартылай ыдырау кезеңі 14,1-ге дейін).

Химиялық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Химиялық қасиеттері галлий жақын қасиеттері алюминий, бірақ реакция металл галлий, әдетте, жүреді әлдеқайда баяу-төмен химиялық белсенділігі. Оксидная пленка пайда болатын металл бетіндегі ауада сақтайды галлий одан әрі тотығу.

Галлий баяу жауап ыстық сумен, вытесняя одан сутегі мен құрай отырып галлий гидроксиді(III):

{\displaystyle {\mathsf {2Ga+6H_{2}O\rightarrow 2Ga(OH)_{3}+3H_{2}\uparrow }}} {\mathsf {2Ga+6H_{2}O\rightarrow 2Ga(OH)_{3}+3H_{2}\uparrow }}

Кезде реакция перегретым бумен (350 °C) құрылады біріктіру GaOOH (гидраты галлий оксиді немесе метагаллиевая қышқылы):

{\displaystyle {\mathsf {2Ga+4H_{2}O{\xrightarrow {^{o}t}}2GaOOH+3H_{2}}}} {\mathsf {2Ga+4H_{2}O{\xrightarrow {^{o}t}}2GaOOH+3H_{2}}}
Галлий өзара іс-қимыл жасайды минералды қышқылдармен сутек және білімі бар тұздар:

{\displaystyle {\mathsf {2Ga+6HCl\rightarrow 2GaCl_{3}+3H_{2}\uparrow }}} {\mathsf {2Ga+6HCl\rightarrow 2GaCl_{3}+3H_{2}\uparrow }}
Өнімдерімен реакциялар сілтілермен және карбонатами натрий және калий болып табылады гидроксогаллаты, құрамында иондар Ga(OH)4− Ga(OH)63− :

{\displaystyle {\mathsf {2Ga+6H_{2}, O+2NaOH\rightarrow 2Na[Ga(OH)_{4}]+3H_{2}}}} \mathsf{2Ga + 6H_2O + 2NaOH \rightarrow 2Na[Ga(OH)_4] + 3H_2}
Галлий жүргізуден бастап галогенами: реакция хлормен және бромом жүріп бөлме температурасында, фтор — кезінде -35 °C (шамамен 20 °C — тұтанатын поршеньді), өзара іс-қимыл иодом басталады қыздырғанда.

Жоғары температурада нагреванием ” запаянной камерада болады тұрақсыз галогениды галлий(I) — GaCl, GaBr, GaI:

{\displaystyle {\mathsf {2Ga+GaI_{3}{\xrightarrow {^{o}t}}3GaI}}} {\mathsf {2Ga+GaI_{3}{\xrightarrow {^{o}t}}3GaI}}
Галлий емес өзара іс-қимыл жасайды, сутегімен, көміртегімен, азотпен, кремний және бормен.