Kimia

Gallium Arseniuro Struktur, Properti, Penggunaan, Risiko

Gallium Arseniuro Struktur, Properti, Penggunaan, Risiko

Dia Gallium Arseniuro Senyawa anorganik yang dibentuk oleh atom elemen gallic (GA) dan atom arsenik (AS). Formula kimianya adalah Gaas. Ini adalah padatan abu -abu gelap yang dapat menghadirkan kilau logam biru kehijauan.

Struktur nano senyawa ini telah diperoleh dengan potensi untuk berbagai penggunaan di banyak bidang elektronik. Itu milik sekelompok bahan yang disebut senyawa III-V untuk lokasi unsur-unsurnya di tabel periodik kimia.

Struktur Nano GaAs. Ян the.Org/lisensi/by-sa/4.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Ini adalah bahan semikonduktor, yang berarti listrik hanya dapat mengarah dalam kondisi tertentu. Ini banyak digunakan di perangkat elektronik, seperti transistor, GPS, lampu LED, laser, tablet dan smartphone.

Ini memiliki karakteristik yang memungkinkan untuk menyerap cahaya dengan mudah dan membuatnya menjadi listrik. Oleh karena itu digunakan dalam sel surya satelit dan ruang angkasa.

Ini memungkinkan untuk menghasilkan radiasi yang menembus berbagai bahan dan juga organisme hidup, tanpa menghasilkan kerusakan pada ini. Penggunaan tipe laser Gaas yang meregenerasi massa otot rusak oleh racun ular telah dipelajari.

Namun, itu adalah senyawa beracun dan dapat menyebabkan kanker pada manusia dan hewan. Tim elektronik yang dibuang di tempat sampah dapat melepaskan arsenik berbahaya dan berbahaya bagi kesehatan manusia, hewan dan lingkungan.

[TOC]

Struktur

Gallium arseniuro menyajikan rasio 1: 1 antara elemen kelompok III dari tabel periodik dan elemen kelompok V, sehingga disebut senyawa III-V.

Ini dianggap sebagai padatan intermetalik yang terdiri dari arsenik (AS) dan gallium (GA) dengan keadaan oksidasi yang berkisar dari GA(0)Kartu as(0) ke ga(+3)Kartu as(-3).

Gallium arseniuro Crystal. W. Oelen/CC BY-SA (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Tata nama

  • Gallium Arseniuro
  • Gallium Monoarsers

Properti

Keadaan fisik

Solid kristal abu -abu gelap dengan kilau debu biru atau abu -abu kehijauan. Kristalnya adalah kubik.

Kristal Gaas. Kiri: sisi yang dipoles. Kanan: sisi kasar. MaterialScientist di English Wikipedia/CC BYS (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Berat molekul

144,64 g/mol

Titik lebur

1238 ºC

Kepadatan

5.3176 g/cm3 pada 25 ° C.

Kelarutan

Dalam air: kurang dari 1 mg/ml pada 20 ° C.

Sifat kimia

Ini memiliki hidrat yang dapat membentuk garam asam. Itu stabil di udara kering. Di udara lembab itu menjadi gelap.

Anda dapat bereaksi dengan uap, asam dan gas asam dengan memancarkan gas beracun yang disebut Arsina, Arsano atau Arsenik Hydride (Ash3). Bereaksi dengan basa memancarkan gas hidrogen.

Itu diserang oleh asam klorida terkonsentrasi dan oleh halogen. Saat cair, serangan kuarsa. Jika dibasahi, ia mengeluarkan aroma bawang putih dan jika mengalami pemanasan sampai dekomposisinya memancarkan gas arsenik yang sangat beracun.

Dapat melayani Anda: Seng Chromate: Struktur, Properti, Memperoleh, Penggunaan

Sifat fisik lainnya

Ini adalah bahan semikonduktor yang berarti bahwa ia dapat berperilaku sebagai konduktor listrik atau sebagai isolator ini tergantung pada kondisi yang diserahkan, seperti medan listrik, tekanan, suhu atau radiasi yang diterimanya.

Pita elektronik

Ini memiliki lebar celah energi 1.424 eV (electronvolts). Lebar kesenjangan energi, pita terlarang atau celah band (bahasa Inggris Pita) adalah ruang antara elektron atom.

Semakin besar lebar celah energi, semakin besar energi yang dibutuhkan oleh elektron untuk "melompat" ke lapisan berikutnya dan membuat perubahan semikonduktor menjadi keadaan konduktif.

GaA memiliki lebar celah energi daripada silikon dan ini membuatnya sangat tahan terhadap radiasi. Ini juga merupakan lebar celah langsung, sehingga dapat memancarkan cahaya lebih efektif daripada silikon, yang lebar celahnya tidak langsung.

Memperoleh

Dapat diperoleh dengan melewati campuran gas hidrogen (h2) dan arsenik pada gallium oksida (III) (GA2SALAH SATU3) pada 600 ° C.

Ini juga dapat disiapkan dengan reaksi antara gallium klorida (III) (GACL3) dan arsenik oksida (as2SALAH SATU3) pada 800 ° C.

Gunakan dalam sel surya

Gallium arseniuro telah digunakan dalam sel surya sejak tahun 1970 -an, karena memiliki karakteristik fotovoltaik yang luar biasa yang memberikan keuntungan dibandingkan bahan lain.

Ini bekerja lebih baik daripada silikon saat mengubah energi matahari menjadi listrik, karena menghasilkan lebih banyak energi dalam kondisi panas tinggi atau sedikit cahaya, dua kondisi umum yang mendukung sel surya, di mana ada perubahan dalam tingkat pencahayaan dan suhu.

Beberapa sel surya ini digunakan dalam mobil yang bekerja dengan energi matahari, kendaraan ruang angkasa dan satelit.

Sel surya Gaas dalam satelit kecil. Akademi Angkatan Laut Amerika Serikat / Domain Publik. Sumber: Wikimedia Commons.

Keuntungan GaA untuk aplikasi ini

Ini tahan terhadap radiasi kelembaban dan ultraviolet, yang membuatnya lebih tahan lama untuk kondisi lingkungan dan memungkinkan Anda menggunakannya dalam aplikasi aerospace.

Ini memiliki koefisien suhu rendah, sehingga tidak kehilangan efisiensi pada suhu tinggi dan menolak dosis radiasi akumulasi tinggi. Kerusakan radiasi -yang dapat dihilangkan dengan beriklim hanya 200 ° C.

Ini memiliki koefisien penyerapan foton cahaya yang tinggi, sehingga memiliki kinerja tinggi dengan sedikit cahaya, yaitu kehilangan energi sangat sedikit ketika ada pencahayaan matahari yang buruk.

Dapat melayani Anda: tautan ionik: karakteristik, bagaimana itu dibentuk dan contohSel surya Gaas bahkan efisien dengan adanya sedikit cahaya. Penulis: Arek Socha. Sumber: Pixabay.

Menghasilkan lebih banyak energi per unit permukaan daripada teknologi lainnya. Ini penting ketika permukaan kecil tersedia seperti pesawat terbang, kendaraan atau satelit kecil.

Ini adalah bahan yang fleksibel dan rendah, menjadi efisien bahkan ketika diaplikasikan dalam lapisan yang sangat tipis, yang membuat sel surya sangat ringan, fleksibel dan efisien.

Sel surya untuk kendaraan ruang angkasa

Program luar angkasa telah menggunakan sel surya Gaas selama lebih dari 25 tahun.

Kombinasi GaAs dengan senyawa germanium, India, dan fosfor lainnya telah memungkinkan mendapatkan sel surya efisiensi yang sangat tinggi yang sedang digunakan dalam kendaraan yang mengeksplorasi permukaan planet Mars.

Versi Artistik The Curiosity Explorer di Mars. Artefak ini memiliki sel surya Gaas. Domain NASA / JPL-Caltech / Pub. Sumber: Wikimedia Commons.

GAOS Kerugian

Ini adalah bahan yang sangat mahal dibandingkan dengan silikon, yang merupakan penghalang utama untuk implementasinya yang praktis di sel surya terestrial.

Namun, metode sedang dipelajari untuk digunakan dalam lapisan yang sangat tipis, yang akan mengurangi biaya.

Gunakan pada perangkat elektronik

GAAAS memiliki banyak kegunaan di berbagai perangkat elektronik.

Dalam transistor

Transistor adalah elemen yang berfungsi untuk memperkuat sinyal listrik dan sirkuit terbuka atau dekat, di antara penggunaan lainnya.

Digunakan dalam transistor, GAAA memiliki mobilitas elektronik yang lebih besar dan resistivitas yang lebih besar daripada silikon, sehingga mentolerir lebih banyak energi dan lebih banyak kondisi frekuensi, menghasilkan lebih sedikit noise.

Transistor gaas digunakan untuk memperkuat daya. EPOP / CC0. Sumber: Wikimedia Commons.

Di GPS

Pada 1980 -an penggunaan senyawa ini memungkinkan miniaturisasi reseptor sistem penentuan posisi global atau GPS (akronim untuk bahasa Inggris Sistem Penentuan posisi Global).

Sistem ini memungkinkan untuk menentukan posisi objek atau orang di seluruh planet dengan presisi sentimeter.

Gallium arseniuro digunakan dalam sistem GPS. Penulis: Foundry Co. Sumber: Pixabay.

Pada perangkat optoelektronik

Film GaAs yang diperoleh pada suhu yang relatif rendah memiliki sifat optoelektronik yang sangat baik, seperti resistivitas tinggi (membutuhkan energi tinggi untuk menjadi pengemudi) dan transfer elektron yang cepat.

Kesenjangan energi langsungnya membuatnya cocok untuk digunakan di perangkat jenis ini. Mereka adalah perangkat yang mengubah listrik menjadi energi radiasi atau sebaliknya, seperti LED, laser, detektor, dioda pemancar cahaya, dll.

Dapat melayani Anda: hibridisasi karbon: konsep, jenis dan karakteristiknyaLantern lampu LED. Itu bisa mengandung gallium arseniuro. Penulis: Hebi B. Sumber: Pixabay.

Dalam radiasi khusus

Sifat -sifat senyawa ini telah mempromosikan penggunaannya untuk menghasilkan radiasi dengan frekuensi terahercios, yang merupakan radiasi yang dapat menembus semua jenis bahan kecuali untuk logam dan air.

Radiasi terahercios karena non -ionisasi dapat diterapkan dalam memperoleh gambar medis, karena tidak merusak kain organisme atau menyebabkan perubahan DNA seperti x -rays.

Radiasi ini juga akan memungkinkan untuk mendeteksi senjata tersembunyi pada orang dan bagasi, dapat digunakan dalam metode analisis spektroskopi dalam kimia dan biokimia, dan dapat membantu menemukan karya seni tersembunyi dalam konstruksi yang sangat lama.

Potensi perawatan medis

Jenis laser GaAs telah terbukti berguna untuk meningkatkan regenerasi massa otot yang rusak oleh jenis racun ular pada tikus. Namun, penelitian diperlukan untuk menentukan keefektifannya pada manusia.

Berbagai tim

Ini digunakan sebagai semikonduktor di perangkat Magiter, termistor, kapasitor, transmisi fotoelektronik data per serat optik, gelombang mikro, sirkuit terintegrasi yang digunakan dalam perangkat untuk komunikasi satelit, sistem radar, smartphone (teknologi 4G) dan tablet.

Sirkuit elektronik smartphone dapat berisi GaAs. Penulis: Arek Socha. Sumber: Pixabay.

Risiko

Itu adalah senyawa yang sangat beracun. Paparan yang berkepanjangan atau berulang kali pada bahan ini menyebabkan kerusakan pada tubuh.

Gejala paparan mungkin termasuk hipotensi, gagal jantung, kejang, hipotermia, kelumpuhan, edema pernapasan, sianosis, sirosis hati, kerusakan ginjal, hematuria dan leukopenia, di antara banyak lainnya.

Dapat menyebabkan kanker dan kerusakan kesuburan. Ini beracun dan karsinogenik juga untuk hewan.

Limbah berbahaya

Meningkatnya penggunaan GaA pada perangkat elektronik telah menimbulkan kekhawatiran mengenai tujuan materi ini di lingkungan dan risiko potensial bagi kesehatan publik dan lingkungan.

Ada risiko laten pembebasan arsenik (beracun dan beracun.

Studi tertentu menunjukkan bahwa pH dan kondisi oksidenuksi di tempat pembuangan sampah penting untuk korosi GaAs dan pelepasan arsenik. PH 7,6 dan atmosfer oksigen normal rendah dapat dilepaskan hingga 15% dari metaloid beracun ini.

Peralatan elektronik tidak boleh dibuang di tempat sampah karena GaAs dapat melepaskan racun arsenik. Penulis: Inesby. Sumber: Pixabay.

Referensi

  1. ATAU.S. Perpustakaan Kedokteran Nasional. (2019). Gallium arsenide. Pulih dari pubchem.NCBI.Nlm.Nih.Pemerintah.
  2. Choudhury, s.KE. et al. (2019). Nanruktur logam untuk sel surya. Dalam bahan nano untuk aplikasi sel surya. Pulih dari scientedirect.com.
  3. Ramos-Ruiz, a. et al. (2018). Gallium arsenide (GaAs) perilaku pencucian dan perubahan kimia permukaan dalam menanggapi pH dan atau2. Pengelolaan Limbah 77 (2018) 1-9. Pulih dari scientedirect.com.
  4. Schlesinger, t.DAN. (2001). Gallium arsenide. Dalam Encyclopedia of Material: Sains dan Teknologi. Pulih dari scientedirect.com.
  5. Mylvaganam, k. et al. (2015). Film tipis yang keras. Film Gaas. Properti dan Produksi. Dalam nanocoating anti-abrasif. Pulih dari scientedirect.com.
  6. Timah, d.R. (Editor) (2003). Buku Pegangan Kimia dan Fisika CRC. 85th CRC Press.
  7. Elinoff, g. (2019). Gallium Arsenide: Pemain lain dalam Teknologi Semikonduktor. Pulih dari sirkit alboutc.com.
  8. Silva, l.H. et al. (2012). Gaas 904-nm Laser Irradition Meningkatkan pemulihan massa myofiber selama regenerasi otot rangka yang sebelumnya rusak oleh crotoxin. Laser Med Sci 27, 993-1000 (2012). Tautan pulih.Peloncat.com.
  9. Lee, s.-M. et al. (2015). Sel surya ultrathin berkinerja tinggi diaktifkan dengan nanosdatur periodik dielektrik yang terintegrasi secara heterogen. ACS Nano. 2015 27 Oktober; 9 (10): 10356-65. NCBI pulih.Nlm.Nih.Pemerintah.
  10. Tanaka, a. (2004). Toksisitas indium arsenide, gallium arsenide, dan aluminium gallium arsenide. Toxicol Appl Pharmacol. 2004 Agustus; 198 (3): 405-11. NCBI pulih.Nlm.Nih.Pemerintah.