Gallium
6. prosince začíná nová soutěž pro všechny editory naší encyklopedie !
Do pátku 11.1. si zde vytvořte uživatelský účet a udělejte alespoň 30 slušných editací.
Ze všech aktivních editorů vybereme 3 nejlepší (14.1.) a každý dostane špičkové ceny:
První a nejlepší editor dostane odměnu 600 Kč a status privilegovaného RCRedaktora.
Druhý editor dostane odměnu 300 Kč a status privilegovaného RCRedaktora.
Třetí editor dostane odměnu 200 Kč a status privilegovaného RCRedaktora.

Z Multimediaexpo.cz

Přejít na: navigace, hledání
Gallium
Gallium
Atomové číslo31
Relativní atomová hmotnost69.723(1) amu
Elektronová konfigurace[Ar] 3d10 4s2 4p1
SkupenstvíPevné
Teplota tání29,7646 °C, (302,9146 K)
Teplota varu2204 °C, (2477 K)
Elektronegativita (Pauling) 1,81
Hustota 5,91 g/cm3
Hustota při teplotě tání6,095 g/cm3
Tvrdost1,5
Registrační číslo CAS7440-55-3
VzhledKovové gallium

Gallium, chemická značka Ga (lat. Gallium), je velmi lehce tavitelný kov, bílé barvy s modrošedým nádechem, měkký a dobře tažný. Hlavní uplatnění nalézá v elektronice jako složka polovodičových materiálů.

Obsah

Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Poměrně řídce se vyskytující kov, nalézající se obvykle jako příměs v rudách hliníku, zinku a olova. V přírodě se vyskytuje pouze ve formě sloučenin, běžné mocenství je Ga+3 a Ga+2, výjimečně jako Ga+1.

Kovové gallium je jedním z mála prvků, které se vyskytují v kapalném stavu za běžných teplot. Pozoruhodný je i velký teplotní interval, ve kterém se v kapalném skupenství vyskytuje. Gallium je neušlechtilý kov, který je v pevném stavu tvořen molekulami Ga2. Vlastnosti gallitých solí jsou velmi podobé hlinítým solím.

Historický vývoj

Objevil jej roku 1875 pomocí spektroskopie francouzský chemik Paul Èmile Lecoq de Boisbaudran v pyrenejském sfaleritu, a pojmenoval jej po své vlasti. Předtím však již byla existence tohoto prvku předpovězena tvůrcem periodické tabulky prvků, ruským chemikem Dmitrijem Ivanovičem Mendělejevem v roce 1871, který jej nazval ekaaluminium.

Výskyt

Krystaly kovového gallia.

Gallium je v zemské kůře poměrně vzácným prvkem. Průměrný obsah činí pouze 15 ppm (mg/kg).V mořské vodě je jeho koncentrace mimořádně nízká, pouze 0,03 mikrogramů gallia v jednom litru a ve vesmíru připadá na jeden atom gallia přibližně jedna miliarda atomů vodíku.

V horninách se vyskytuje vždy pouze jako příměs v rudách hliníku, zinku a olova. Ve větším množství než v jiných rudách se vyskytuje v bauxitu, Al2O3 . 2 H2O a sfaleritu ZnS (okolo 0,002%). Nejbohatší nerost na gallium je germanit ze Tsumebu v jihozápadní Africe, který obsahuje 0,6-0,7% gallia.

Výroba

Po objevu gallia bylo vypracováno několik teorií, jak ho připravit.

  • Podle první je pro laboratorní přípravu nejlepší srazit gallium jako hexakyanoželeznatan a silným žíhám převést ve směs oxidu železitého a oxidu gallitého. Tato směs se tavením s hydrogensíranem draselným převede v rozpustnou sloučeninu. Srážením roztoku v kyselině chlorovodíkové nadbytkem hydroxidu draselného, ve kterém je oxid gallitý rozpustný, se odstraní železo. Gallium se ze zásaditého roztoku vyloučí elektrolyticky.
  • Druhá teorie doporučuje tavit hexakyanoželeznatan gallitý s hydroxidem draselným ve stříbrném kelímku a taveninu rozpustit ve vodě. Železo se vyloučí ve formě hydroxidu a z filtrátu se po okyselení kyselinou chlorovíkovou srazí gallium amoniakem jako hydroxid. Hydroxid gallitý přechází žíháním v oxid gallitý. Ten se redukcí vodíkem převede v kov.

Dříve se gallium vyrábělo z hutnických odpadů, ve kterých je kromě gallia přítomen i hliník a těžké kovy. Na tento odpad se působí hydroxidem sodným a po odstraní hydroxidů těžkých kovů se roztok filtrací neutralizuje. Tato vzniklá sraženina obsahuje již jen gallium, hliník a cín v podobě svých fosforečnanů a síranů. Opakovaným rozpouštěným v kyselině sírové a frakčním srážením zřeďováním vodou se gallium značně zkoncentruje. Poté se sirovodíkem odstraní cín. Nakonec se k roztoku přidá hydroxid sodný a vyloučí se fosforečnan sodný, který je v hydroxidu sodném téměř nerozpustný, a roztok se elektrolizuje. Tak se získá velmi čisté gallium.

Dnes se gallium vyrábí z germanitu jeho převedením na chlorid gallitý GaCl3 a následnou elektrolýzou jeho taveniny.

Využití

  • Největšího současného využití nachází gallium v elektronice. Je důležitým prvkem při výrobě mnoha typů tranzistorů a především světlo emitujících diod v polovodičových technologiích. Např. arsenid, fosfid a fosfoarzenid gallia mají polovodičové vlastnosti, využívají se kromě diod také v tranzistorech, laserech, počítačové a kopírovací technice.
  • GaAs převádí elektrickou energii na koherentní světlo (již zmíněné laserové diody, LED). Dále se užívá jako dopant do jiných polovodičů. Používá se také při výrobě ferritů a granátoidu GGG (Gadolinium Galium Garnet) pro laserovou techniku. Plní se jím speciální křemenné teploměry, použitelné v rozmezí -15 °C až 1000 °C. Lze jej použít při výrobě speciálních zrcadel
  • Toho, že se gallium vyskytuje dlouho v kapalném stavu, se využívá při výrobě klasických teploměrů pro teploty 30 – 500 °C, založených na roztažnosti měrného média s teplotou a odečtu polohy menisku v tenké kapiláře, opatřené kalibrovanou stupnicí. Rozšíření teplotního rozsahu až k -20 °C poskytuje slitina gallia s indiem a cínem zvaná Galistan.
  • Ze slitiny s cínem a bismutem se vyrábí zubní plomby místo amalgámu, který je v některých zemích (USA,Kanada,...) zakázán, neboť hlavní součástí amalgámu je jedovatá rtuť. Používá se i při výrobě lehko tavitelných slitin.

Sloučeniny

Soli gallité se ve vodě hydrolyticky štěpí. Soli galnaté tvoří ve svých sloučeninách dimerní kation .

Literatura

  • Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy

  • Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
  • Chemický vzdělávací portál [2]
  • WebElements (anglicky) [3]
  • Periodická tabulka prvků [4]


Flickr.com nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Gallium
Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Gallium