El metal duro se derrite en tus manos. El galio es un metal que se derrite en tus manos.
Definición
Galio (lat. Galio), Ga, elemento químico III grupo del sistema periódico de D. I. Mendeleev Dmitry Ivanovich, número de serie 31, masa atomica 69,72; metal blando de color blanco plateado.
Propiedades físicas
El galio cristalino tiene varias modificaciones polimórficas, pero solo una (I) es termodinámicamente estable y tiene una red ortorrómbica (pseudotetragonal) con parámetros a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Otras modificaciones del galio (β, γ, δ, ε) cristalizan a partir de metales dispersos sobreenfriados y son inestables. A presión elevada, se observaron dos estructuras polimórficas más de galio II y III, que tenían, respectivamente, redes cúbicas y tetragonales.
La densidad del galio en estado sólido a una temperatura de T=20°C es de 5,904 g/cm3, el galio líquido a T=29,8°C tiene una densidad de 6,095 g/cm3, es decir, al solidificarse, el volumen de galio aumenta. El punto de fusión del galio es ligeramente superior a la temperatura ambiente y es igual a Tmelt = 29,8 °C, el galio hierve a Tbp = 2230 °C. 
Una de las características del galio es el amplio rango de temperatura de existencia en estado líquido (de 30 a 2230°C), mientras que tiene una baja presión de vapor a temperaturas de hasta 1100÷1200°C. La capacidad calorífica específica del galio sólido en el rango de temperatura T÷24°C es 376,7 J/kg K (0,09 cal/g deg.), en estado líquido a T=29÷100°C - 410 J/kg K ( 0,098 cal/g grados).
Estar en la naturaleza
El galio es un oligoelemento típico, aunque a veces también se clasifica como raro.
Clark (estimación numérica del contenido medio en la corteza terrestre) El galio en la corteza terrestre es bastante grande y asciende a 1,5·10-3% (masa). Así, su contenido es superior al de molibdeno, bismuto, tungsteno, mercurio y algunos otros elementos que no suelen catalogarse como raros. 
La principal fuente de galio es la bauxita (óxido de aluminio hidratado). Es interesante que los minerales de bauxita, independientemente de su ubicación y características de origen, se caracterizan por una distribución constantemente uniforme de galio en ellos: 0,002-0,006%. Las nefelinas de los minerales de apatita-nefelina de las montañas Khibiny contienen galio en cantidades significativas (0,01-0,04.
Las principales reservas de galio del mundo están asociadas a depósitos de bauxita, cuyas reservas son tan grandes que no se agotarán hasta dentro de muchas décadas. Sin embargo La mayoría de El galio contenido en la bauxita sigue sin estar disponible debido a la falta de capacidad de producción, cuyo volumen depende de razones económicas. Las reservas reales de galio son difíciles de estimar. Según expertos de EE.UU. Los recursos globales de galio asociados con los depósitos de bauxita ascienden a 1 millón de toneladas. China, Estados Unidos, Rusia, Ucrania y Kazajstán tienen importantes reservas de galio.
Recibo
El galio es un oligoelemento que acompaña constantemente al aluminio y al zinc, por lo que su producción siempre está ligada al procesamiento de minerales polimetálicos de aluminio o sulfuro (especialmente zinc). Por lo general, la extracción de galio a partir de concentrados de zinc se asocia con muchas dificultades, lo que provoca el alto precio del metal, por lo que durante varias décadas la principal fuente (95) de obtención de galio han sido los desechos de la industria del aluminio, y la proporción de el llamado procesamiento integrado de residuos (junto con la extracción de zinc e indio, Alemania) representa alrededor del 5% de la capacidad de producción. Además, existen tecnologías para extraer galio del polvo de combustión y de las cenizas de la combustión del carbón, así como de coquización. desperdiciar.
Solicitud
El galio aún no tiene un uso industrial generalizado.
La magnitud potencial de los subproductos del galio en la producción de aluminio todavía supera con creces la demanda del metal.
La aplicación más prometedora del galio es en forma de compuestos químicos como GaAs, GaP, GaSb, que tienen propiedades semiconductoras. Se pueden utilizar en rectificadores y transistores de alta temperatura, baterías solares y otros dispositivos donde se puede aprovechar el efecto fotoeléctrico en la capa de bloqueo, así como en receptores de radiación infrarroja. El galio se puede utilizar para fabricar espejos ópticos que sean altamente reflectantes.
El galio es caro, en 2005 una tonelada de galio en el mercado mundial costaba 1,2 millones de dólares y, debido al alto costo y al mismo tiempo a la gran necesidad de este metal, es muy importante establecer su extracción completa durante la producción de aluminio. y procesamiento brasas para combustible líquido.
El galio tiene una serie de aleaciones que son líquidas a temperatura ambiente, y una de sus aleaciones tiene un punto de fusión de 3 °C, pero por otro lado, el galio (aleaciones en menor medida) es bastante agresivo para la mayoría. materiales de construcción(agrietamiento y erosión de aleaciones durante alta temperatura), y como refrigerante es ineficaz y, a menudo, simplemente inaceptable.
El galio es un excelente lubricante. Se han creado adhesivos metálicos casi muy importantes a base de galio y níquel, galio y escandio.
El óxido de galio forma parte de una serie de materiales láser de importancia estratégica del grupo de los granates: GSGG, YAG, ISGG, etc.
Los termómetros de galio permiten, en principio, medir temperaturas de 30 a 2230 ° C. Actualmente se fabrican termómetros de galio para temperaturas de hasta 1200 ° C.
El elemento No. 31 se utiliza para la producción de aleaciones de bajo punto de fusión utilizadas en dispositivos de señalización. La aleación de galio con indio se funde ya a 16 ° C. Esta es la más fusible de todas las aleaciones conocidas.
El galio es un elemento químico con número atómico 31. Pertenece al grupo de los metales ligeros y se designa con el símbolo “Ga”. El galio no se encuentra en la naturaleza en forma pura, pero sus compuestos se encuentran en cantidades insignificantes en los minerales de bauxita y zinc. El galio es un metal blando y dúctil. color plata. A bajas temperaturas está en estado sólido, pero se funde a una temperatura no muy superior a la temperatura ambiente (29,8°C). En el vídeo a continuación puedes ver cómo se derrite una cuchara de galio en una taza de té caliente.
(Total 7 fotos + 1 vídeo)
1. Desde el descubrimiento del elemento en 1875 hasta el advenimiento de la era de los semiconductores, el galio se utilizó principalmente para crear aleaciones de bajo punto de fusión.
2. Actualmente, todo el galio se utiliza en microelectrónica.
3. El arseniuro de galio, el principal compuesto elemental utilizado, se utiliza en circuitos de microondas y aplicaciones de infrarrojos.
4. El nitruro de galio se utiliza menos en la creación de láseres semiconductores y LED en el rango azul y ultravioleta.
5. El galio no ciencia conocida papel biológico. Pero, dado que los compuestos de galio y las sales de hierro se comportan de manera similar en los sistemas biológicos, los iones de galio a menudo reemplazan a los iones de hierro en aplicaciones médicas.
El galio es un metal gris plateado con un tinte azulado y bastante frágil. No se encuentra en la naturaleza en forma pura y es un oligoelemento. El contenido medio de galio en la corteza terrestre es de 19 g/t. El galio se encuentra en minerales, principalmente esfalerita, magnetita, casiterita, granate, berilo, turmalina, espodumena, flogopita, biotita, moscovita, sericita, lepidolita, clorita, feldespatos, nefelina, hecmanita y natrolita. Para aislar el galio puro se utiliza el mineral bastante raro galita CuGaS₂. Además, el galio se puede obtener como subproducto del procesamiento de la bauxita.
El galio se derrite a sólo 29,76°C, por lo que se derrite incluso en la mano. A temperaturas cercanas a la temperatura ambiente, se funden tres metales más: , y . Pero debido a su alta toxicidad o reactividad, a diferencia del galio, no pueden manipularse.
¿Cómo se descubrió el galio?
La existencia del galio fue predicha por D.I. Mendeleev en 1871 basándose en lo que formuló. Mendeleev le dio a este elemento el nombre de “eka-aluminio” y predijo sus propiedades como la densidad y el punto de fusión. Mendeleev también predijo:
- carácter del óxido,
- conexión en compuestos con cloro.
- que el metal se disolverá lentamente en ácidos y álcalis;
- no reaccionará con el aire;
- El eka-óxido de aluminio M₂O₃ debe reaccionar con ácidos para formar sales MX₃;
- que debe formar sales básicas;
- el cloruro es más volátil que el ZnCl₂;
- que este elemento se descubrirá mediante espectroscopia.
Mendeleev resultó ser Nostardamus en química: cuando se obtuvo el galio, ¡se confirmaron todas las propiedades predichas por el científico!
En 1875, el químico francés Paul Émile Lecoq de Boisbaudran estudió la esfalerita mediante espectroscopia y descubrió dos líneas violetas que pertenecían al nuevo elemento. Un año después, el científico aisló un nuevo elemento mediante electrólisis. Boisbaudran nombró este elemento en honor a Nombre latino Francia - Galia. Existe la leyenda de que el científico le dio otro significado a este nombre. Lecoq está en consonancia con el francés. el coq, es decir. "gallo" (en latín gallo). Boisbaudran, como sin darse cuenta, inmortalizó su nombre en el nombre del nuevo elemento.
Al estudiar el galio resultante, Boisbaudran determinó que la densidad difería de la predicha por Mendeleev. Cuando Mendeleev se enteró de esto, le escribió a su colega francés con una recomendación. Y resultó que no fue en vano: los primeros datos de Boisbaudran eran efectivamente incorrectos.
Aplicaciones del galio
La mayor parte del galio extraído se utiliza para producir semiconductores. El arseniuro (GaAs) y el nitruro de galio (GaN) se utilizan en componentes electrónicos de muchos dispositivos para crear circuitos integrados, procesadores de alto rendimiento y amplificadores de microondas. El arseniuro de galio se utiliza en varios dispositivos infrarrojos electroópticos. El arseniuro de galio y aluminio se utiliza para crear diodos láser infrarrojos de alta potencia. Los diodos láser azul y violeta se producen a base de nitruro de galio y nitruro de indio y galio. Por cierto, el láser de nitruro de galio se utiliza en las unidades de discos Blu-ray.
En satélites y vehículos espaciales se instalan células solares basadas en arseniuro de galio, fosfuro y arseniuro de indio y galio.
El galio tiene característica interesante: reduce considerablemente el punto de fusión de las aleaciones que contiene. En este caso, la temperatura desciende por debajo de la de cada componente de la aleación por separado (composiciones eutécticas). Si, aleación galinstan(68,5% galio, 21,5% indio y 10% estaño) tiene un punto de fusión de -19 °C y se utiliza en algunos termómetros en lugar de mercurio.
El galio también se utiliza en medicina. En general, el metal se caracteriza por una baja toxicidad y no realiza una función biológica natural. Por tanto, los fármacos a base de galio se pueden utilizar en el tratamiento y diagnóstico del cáncer (isótopos de galio-67 y -68). El galio también se utiliza en el tratamiento de determinadas infecciones bacterianas: el ion Ga³⁺ sustituye al Fe³⁺ en las vías metabólicas de la respiración bacteriana, provocando su muerte. Los medicamentos a base de galio se pueden utilizar en el tratamiento de la malaria.
El galio también ayuda a detectar partículas de neutrinos que emanan del Sol. Por regla general, identificar dichas partículas es un proceso muy complejo y que requiere mucho tiempo. El galio en la mezcla de registro aumenta la sensibilidad del análisis y, en consecuencia, ayuda a detectar neutrinos. Los detectores GALLEX del Laboratorio Nacional del Gran Sasso contienen 12,2 toneladas de galio-71. Captan los neutrinos que emanan del Sol y los convierten en un isótopo radiactivo cuya radiación se puede registrar. También se llevan a cabo estudios similares en el Observatorio de Neutrinos de Baksan (Kabardino-Balkaria), donde los detectores de neutrinos contienen 5 toneladas de galio líquido.
¡Puedes comprobar los termómetros por la temperatura de fusión del galio! Este valor, 302,9146 K (29,7646 °C), está reconocido como estándar por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas.
En 2007, utilizando haces de iones de galio de 7 nm de espesor, la Universidad Simon Fraser imprimió el libro más pequeño del mundo, Teeny Ted from Turnip Town. El libro resultó tener un tamaño de 0,07 x 0,10 mm.
El galio tiene otro uso divertido: las cucharas de galio, que parecen indistinguibles del aluminio, se utilizan para el truco de la cuchara que desaparece. ¡En té o café caliente, una cuchara así simplemente se derretirá!
Fuentes:
- Paul Parsons, Gail Dixon - La tabla periódica Una guía visual de los elementos (p.78);
¿Recuerdas el Terminator T-1000 hecho de metal líquido, que luchó con un antiguo modelo del destructor, perfectamente interpretado por Arnold Schwarzenegger? Pero ese metal “líquido” realmente existe y no es sólo producto de la fantástica imaginación de alguien. Este metal se llama - galio, y tiene algunas propiedades bastante interesantes.
Este metal frágil tiene un punto de fusión de apenas 29,76ºC, y si lo sostienes manos calientes Después de cierto tiempo, comenzará a derretirse. La existencia del galio fue predicha por primera vez en 1871 por el gran científico ruso Dmitri Mendeleev, padre tabla periódica elementos. En ese momento, ninguna de las "grandes mentes científicas" podría haber imaginado que tal metal pudiera existir en la naturaleza, y nuestro químico ruso incluso pudo predecir con precisión algunas de sus principales propiedades clave, o más bien sus baja densidad y punto de fusión. 
El galio no se encuentra en la naturaleza en forma pura, pero sus compuestos se encuentran en cantidades insignificantes en los minerales de bauxita y zinc. El galio es un metal blando, dúctil y de color plateado. A bajas temperaturas está en estado sólido, pero se funde a una temperatura no muy superior a la temperatura ambiente (29,8°C). Desde el descubrimiento del elemento en 1875 hasta el advenimiento de la era de los semiconductores, el galio se utilizó principalmente para crear aleaciones de bajo punto de fusión. Actualmente, todo el galio se utiliza en microelectrónica. El arseniuro de galio, el principal compuesto elemental utilizado, se utiliza en circuitos de microondas y aplicaciones de infrarrojos.
Hoy en día, el galio se utiliza principalmente en la industria de los semiconductores, en la producción de los dispositivos digitales más avanzados que utilizamos a diario. Por cierto, el galio se puede encontrar gratuitamente en Internet (si se investiga mucho), para aquellos que quieran realizar sus propios experimentos. Solo hay que tener más cuidado con él, aunque el galio metálico se considera un metal no tóxico, algunas fuentes afirman que la exposición prolongada a este metal en la piel desprotegida puede causar enfermedades graves de la piel: el contacto de la piel con galio provoca que el galio sea ultra- En él quedan pequeñas partículas dispersas del metal. Exteriormente parece una mancha gris. 
El galio es caro; en 2005, una tonelada de galio costaba en el mercado mundial 1,2 millones de dólares Estados Unidos, y debido al alto precio y al mismo tiempo a la gran demanda de este metal, es muy importante establecer su extracción completa en la producción de aluminio y el procesamiento de hullas en combustible líquido. Debido al bajo punto de fusión, se recomienda transportar los lingotes de galio en bolsas de polietileno, que no se humedecen bien con el galio líquido. 
En el vídeo puedes ver cómo pequeños trozos de galio comienzan a derretirse en tu mano:
y cómo se disuelve una cucharada de galio en té:
Se puede realizar un experimento interesante no sólo con la fusión, sino también con la solidificación del galio. En primer lugar, el galio es una de las pocas sustancias que se expande cuando se solidifica (como el agua) y, en segundo lugar, el color del metal fundido es bastante diferente al color del sólido.
Vierta una pequeña cantidad de galio líquido en un vial de vidrio y coloque un pequeño trozo de galio sólido encima (una semilla para la cristalización, ya que el galio es capaz de sobreenfriarse). El video muestra claramente cómo los cristales de metal comienzan a crecer (tienen un tinte azulado, en contraste con la masa fundida de color blanco plateado). Después de un tiempo, el galio en expansión estalla la burbuja.
La parte central del vídeo (el crecimiento de los cristales de galio) se aceleró diez veces para que el vídeo no fuera muy largo: