Gallium

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Gallium
  [Ar] 3d10 4s2 4p1
69 Ga
31
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
↓ Periodická tabulka ↓
Gallium crystals.jpg
Obecné
Název, značka, číslo Gallium, Ga, 31
Cizojazyčné názvy lat. Gallium
Skupina, perioda, blok 13. skupina, 4. perioda, blok p
Chemická skupina Nepřechodné kovy
Koncentrace v zemské kůře 15 ppm
Koncentrace v mořské vodě 0,00003 mg/l
Vzhled Stříbrolesklý kov
Identifikace
Registrační číslo CAS
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost 69,7234
Atomový poloměr 135 pm
Kovalentní poloměr 122 pm
Van der Waalsův poloměr 187 pm
Iontový poloměr 62 pm
Elektronová konfigurace [Ar] 3d10 4s2 4p1
Oxidační čísla I, II, III
Elektronegativita (Paulingova stupnice) 1,81
Ionizační energie
První 578,8 KJ/mol
Druhá 1879,3 KJ/mol
Třetí 2963 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava Kosočtverečná
Molární objem 11,80×10−6 m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota 5,91 g/cm3
Skupenství Pevné
Tvrdost 1,5
Tlak syté páry 100 Pa při 1620K
Rychlost zvuku 2740 m/s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost 40,6 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání 29,7645 °C (302,9145 K)
Teplota varu 2204 °C (2 477,15 K)
Skupenské teplo tání 5,59 KJ/mol
Skupenské teplo varu 254 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita 25,86 Jmol-1K-1
Elektromagnetické vlastnosti
Elektrická vodivost 6,78×106 S/m
Měrný elektrický odpor 0,5298 µΩ·m
Standardní elektrodový potenciál -0,53 V
Magnetické chování Diamagnetický
Gallium spectrum visible.png
Bezpečnost
R-věty R34
S-věty S26, S36/37/39, S45
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P
67Ga umělý 3,2612 dne ε 1,00 67Zn
68Ga umělý 67,629 minuty β+ , ε 2,921 68Zn
69Ga 60,1% je stabilní s 38 neutrony
70Ga umělý 21,14 minuty β 1,656 70Ge
71Ga 39,9% je stabilní s 40 neutrony
72Ga umělý 14,10 hodiny β 4,001 72Ge
73Ga umělý 4,86 hodiny β 1,593 73Ge
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Al
Zinek Ga Germanium

In

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.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

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 Ga3+ a Ga2+, výjimečně jako Ga1+.

Gallium je supravodičem prvního typu za teplot pod 1,07 K. Gallium je neušlechtilý kov, který je v pevném stavu tvořen molekulami Ga2. Vlastnosti gallitých solí jsou velmi podobné solím hlinitým.

Historický vývoj[editovat | editovat zdroj]

Gallium objevil 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[editovat | editovat zdroj]

Tání 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, Al2O3.2H2O a sfaleritu ZnS (okolo 0,002 %).[zdroj?] Nerost nejbohatší na gallium je germanit ze Tsumebu v jihozápadní Africe, který obsahuje 0,6–0,7 % gallia.

Výroba[editovat | editovat zdroj]

Krytalizace gallia z kapalného stavu

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

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 odstranění hydroxidů těžkých kovů filtrací se roztok neutralizuje. Tato vzniklá sraženina obsahuje již jen gallium, hliník a cín v podobě svých fosforečnanů a síranů. Opakovaným rozpouštěním v kyselině sírové a frakčním srážením zřeďováním vodou se gallium značně zkoncentruje. Poté se sulfanem odstraní cín. Nakonec se k roztoku přidá hydroxid sodný a vyloučí se fosforečnan sodný, který je v hydroxidu sodném téměř nerozpustný, a roztok se elektrolyzuje. Tak se získá velmi čisté gallium.

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

Využití[editovat | editovat zdroj]

Sloučeniny[editovat | editovat zdroj]

Soli gallité se ve vodě hydrolyticky štěpí. Soli galnaté tvoří ve svých sloučeninách dimerní kation Ga 4+
2
 .

  • Chlorid gallitý GaCl3 je bílá krystalická látka. Používá se při urychlování některých organických syntéz. Vodný roztok chloridu gallitého reaguje kysele a ve vodě se snadno tvoří hydroxid gallitý. Připravuje se zahříváním gallia v proudu chloru nebo chlorovodíku.
  • Bromid gallitý GaBr3, jodid gallitý GaI3 ani fluorid gallitý GaF3 nejsou nijak významné.
  • Oxid gallitý Ga2O3 je bílý prášek, který má podobné vlastnosti jako oxid hlinitý. Oxid gallitý se vyskytuje v několika krystalických modifikacích. Připravuje se tepelným rozkladem dusičnanu gallitého nebo síranu gallitého.
  • Sulfid gallitý Ga2S3 je žlutá látka, která se vodou rozkládá na oxid gallitý a sulfan. Sulfid gallitý lze snadno redukovat na sulfid galnatý Ga2S2, který je jasně žlutý. Sulfid gallný Ga2S, který při redukci také vzniká je hnědočerný. Sulfid gallitý vzniká zahříváním gallia se sírou.
  • Síran gallitý Ga2(SO4)3 je bílá krystalická látka, která se snadno rozpouští ve vodě. V roztoku tvoří podvojné soli – kamence, které se ve středověku a novověku používaly a někdy i dnes používají k barvení látek (např. kamenec gallitoamonný NH4Ga(SO4)2).
  • Nitrid gallitý GaN je tmavošedý prášek, který zahříváním s kyslíkem přechází v oxid gallitý. Připravuje se zahříváním amoniaku s galliem.
  • Chlorid galnatý Ga2Cl4 je bezbarvá krystalická látka. Je to dobrý vodič elektrického proudu. Připravuje se nedokonalým spálením gallia v chloru nebo redukcí chloridu gallitého.
  • Oxid gallný Ga2O je tmavěhnědý prášek. Připravuje se reakcí oxidu gallitého s vodíkem nebo s galliem.
  • Hydrid gallitý GaH3 je bezbarvý plyn, který se velmi snadno rozkládá. Tato látka snadno polymeruje. Ve vodě se rozkládá za vzniku vodíku a oxidu gallitého.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • COTON F.A., WILKINSON J.: Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, Academia, Praha 1973
  • Holzbecher Z.: Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • REMY Heinrich: Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • GREENWOOD N. N., EARNSHAW A.: Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]