Properti Galio, Struktur, Dapatkan, Penggunaan

Dia Gallium Ini adalah elemen logam yang diwakili oleh simbol GA dan milik kelompok 13 dari tabel periodik. Secara kimia terlihat seperti aluminium dalam amfoterisme; Namun, kedua logam akhirnya menunjukkan sifat yang membuatnya dapat dibedakan satu sama lain.

Misalnya, paduan aluminium dapat bekerja untuk memberi mereka semua jenis sosok; sedangkan gallium memiliki titik leleh yang sangat rendah, terdiri dari cairan perak. Demikian juga, titik leleh gallium lebih rendah dari aluminium; Yang pertama dapat meleleh dengan panasnya tangan, sedangkan yang kedua tidak.

Kristal gallium diperoleh dengan deposit. Sumber: Maxim Bilovitskiy [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)]

Kesamaan kimia antara Gaul dan aluminium juga mengelompokkannya secara geokimia; yaitu, mineral atau aluminium kaya, seperti bauksit, memiliki konsentrasi gallium yang dapat diperkirakan. Terlepas dari sumber mineralogi ini, ada seng, timbal dan karbon lainnya, disebarluaskan secara luas di seluruh kerak bumi.

Gallium yang populer bukanlah logam terkenal. Nama belaka dapat membangkitkan citra ayam jantan dalam pikiran. Faktanya, representasi grafis dan umum gallium biasanya ditemukan dengan gambar ayam jantan perak; Dicat dengan gallium cair, substansi pembasahan besar di atas kaca, keramik dan tangan yang sama.

Eksperimen di mana potongan -potongan gallium logam sering dilelehkan, serta manipulasi cairannya dan kecenderungannya untuk menodai semua yang disentuhnya.

Sementara gallium tidak beracun, seperti merkuri, itu adalah agen destruktif logam, karena mereka membuatnya rapuh dan tidak dapat digunakan (pada contoh pertama). Di sisi lain, secara farmakologis campur tangan dalam proses di mana matriks biologis menggunakan zat besi.

Bagi mereka yang berada di dunia optolektronik dan semikonduktor, mereka akan memiliki gallium dalam harga tinggi, sebanding dan, mungkin, lebih unggul dari silikon yang sama. Di sisi lain, termometer, cermin, dan benda berdasarkan paduannya telah diproduksi dengan gallic.

Secara kimia, logam ini masih memiliki banyak hal untuk ditawarkan; Mungkin di bidang katalisis, energi nuklir, dalam pengembangan bahan semikonduktor baru, atau "hanya" dalam klarifikasi strukturnya yang membingungkan dan kompleks.

[TOC]

Sejarah

Prediksi keberadaannya

Pada tahun 1871, ahli kimia Rusia Dmitri Mendeleev telah meramalkan keberadaan unsur yang propertinya menyerupai aluminium; yang dia beri nama Ekaluminio. Elemen ini harus ditempatkan tepat di bawah aluminium. Mendeleev juga memperkirakan sifat -sifat (kepadatan, titik lebur, formula oksida, dll.) dari Ekaluminio.

Penemuan dan isolasi

Yang mengejutkan, empat tahun kemudian ahli kimia Prancis Paul-Emili Lecoq dari Boisbaudran, telah menemukan elemen baru dalam sampel sphalerit (blenda seng), dari Pyrenees. Dia dapat menemukannya berkat analisis spektroskopi, di mana dia mengamati spektrum dua garis violet yang tidak bertepatan dengan elemen lain.

Setelah menemukan elemen baru, Lecoq melakukan percobaan pada 430 kg sphalerite, dari mana ia dapat mengisolasi 0,65 gram ini; Dan setelah serangkaian pengukuran sifat fisik dan kimianya, sampai pada kesimpulan bahwa itu adalah ekalumino dari Mendeleev.

Untuk mengisolasinya, LECOQ melakukan elektrolisis hidroksida masing -masing dalam kalium hidroksida; mungkin sama dengan yang dia bubarkan spheny. Dengan menyatakan bahwa itu adalah Ekaluminio, dan untuk menjadi penemu juga, ia memberinya nama 'Galio' (Galium dalam bahasa Inggris). Nama ini berasal dari nama 'Gallia', yang dalam bahasa Latin berarti Prancis.

Namun, nama itu menyajikan keingintahuan lain: 'lecoq' dalam bahasa Prancis berarti 'gallo', dan dalam bahasa Latin 'Gallus'. Menjadi logam, 'Gallus' menjadi 'gallium'; Meskipun dalam bahasa Spanyol konversi jauh lebih langsung. Dengan demikian, bukan kebetulan bahwa Anda berpikir tentang ayam jantan saat berbicara tentang gallic.

Sifat fisik dan kimia

Penampilan dan karakteristik fisik

Gallium adalah logam perak permukaan kaca, toilet, dengan rasa astringen. Padatannya lembut dan rapuh, dan ketika patah tulang dia melakukannya dengan cara yang terpencil; yaitu, potongan -potongan yang terbentuk melengkung, mirip dengan kerang laut.

Saat dia meleleh, tergantung pada sudut yang dia amati, dia bisa menunjukkan kecerahan kebiruan. Cairan perak ini tidak beracun untuk dihubungi; Namun, itu "melekat" terlalu banyak untuk permukaan, terutama jika mereka keramik atau kaca. Misalnya, setetes gallium tunggal dapat menembus bagian dalam kaca kaca untuk menutupinya dari cermin perak.

Jika fragmen padat dari itu diendapkan dalam cairan, ia berfungsi sebagai inti di mana kristal gallium yang routilasi berkembang dan tumbuh.

Nomor Atom (Z)

31 (₃₁GA)

Masa molar

69.723 g/mol

Titik lebur

29.7646 ºC. Suhu ini dapat dicapai jika kaca gallium disimpan di antara kedua tangan untuk meleleh.

Itu dapat melayani Anda: benzimidazole (C7H6N2): Sejarah, Struktur, Keuntungan, Kekurangan

Titik didih

2400 ºC. Perhatikan celah besar antara 29,7 ºC dan 2400 ° C; Yaitu, cairan gallium memiliki tekanan uap yang sangat rendah, dan ini dibuat oleh salah satu elemen dengan perbedaan suhu terbesar antara cairan dan keadaan gas.

Kepadatan

-Pada suhu kamar: 5,91 g/cm³

-Pada titik pencairan: 6.095 g/cm³

Perhatikan bahwa hal yang sama terjadi dengan gallium seperti air: kepadatan cairannya lebih besar dari padatannya. Oleh karena itu, kristal mereka akan mengapung di atas gallium cair (gunung es gallium). Faktanya, perluasan volume padat (tiga kali) adalah seperti itu, yang tidak nyaman untuk menyimpan cairan gallium dalam wadah yang bukan plastik.

Panas fusi

5.59 kJ/mol

Panas penguapan

256 kJ/mol

Kapasitas panas molar

25.86 J/(mol · k)

Tekanan uap

Pada 1037 ºC Cairan Anda memberikan tekanan 1 pa.

Elektronegativitas

1.81 pada skala Pauling

Energi ionisasi

-Pertama: 578,8 kJ/mol (GA⁺ gas)

-Kedua: 1979.3 kJ/mol (GA²⁺ gas)

-Ketiga: 2963 kJ/mol (GA³⁺ gas)

Konduktivitas termal

40.6 w/(m · k)

Resistivitas listrik

270 nΩ · m pada 20 ºC

Kekerasan Mohs

1.5

Zat yang lengket dan kental

1.819 cp pada 32 ºC

Tegangan permukaan

709 Dins/cm A 30 ºC

Anfoterisme

Seperti aluminium, gallium adalah amfoter; bereaksi dengan asam dan basa. Misalnya, asam kuat dapat melarutkannya untuk membentuk Gaul Sales (III); Jika mereka h₂Sw₄ dan hno₃, Mereka menghasilkan GA₂(SW₄)₃ dan menang₃)₃, masing -masing. Saat bereaksi dengan basa yang kuat ada garam galat, dengan ion GA (OH)₄^-.

Perhatikan kesamaan antara GA (OH)₄^- Dan (oh)₄^- (Aluminasi). Jika gallium hidroksida (III), Ga (OH) ditambahkan ke lingkungan, terbentuk₃, yang juga amfoter; Saat bereaksi dengan basis yang kuat, GA (OH) menghasilkan lagi₄^-, Tetapi jika bereaksi dengan asam kuat, ia melepaskan ACU yang kompleks₂)₆]³⁺.

Reaktivitas

Gallium logam relatif lembam pada suhu kamar. Itu tidak bereaksi dengan udara, karena lapisan oksida tipis₂SALAH SATU₃, melindunginya dari oksigen dan belerang. Namun, ketika oksidasi logam berlanjut, benar -benar berubah menjadi oksida. Dan jika ada sulfur yang ada, pada suhu tinggi bereaksi membentuk GA₂S₃.

Tidak hanya gallium oksida dan sulfida, tetapi juga fosfida (celah), arseniuros (GaAs), nitro (gan) dan antimoniuros (gasb). Senyawa tersebut dapat berasal dengan reaksi langsung dari unsur -unsur pada suhu tinggi, atau dengan rute sintetis alternatif.

Demikian juga, gallium dapat bereaksi dengan halogen untuk membentuk haluros masing -masing; seperti GA₂Cl₆, GAF₃ dan ga₂yo₃.

Logam ini, seperti aluminium dan congenernya (anggota kelompok 13 yang sama), dapat berinteraksi secara kovalen dengan atom karbon untuk menyebabkan senyawa organometalik. Dalam hal mereka yang memiliki tautan GA-C, mereka disebut organogal.

Gallium yang paling menarik adalah tidak ada karakteristik kimianya sebelumnya, tetapi kemudahannya yang sangat besar yang dapat dinaikkan (mirip dengan merkuri dan proses penggabungannya). Atom GA mereka adalah "kode" dengan cepat di antara kristal logam, yang memunculkan paduan gallium.

Struktur dan konfigurasi elektronik

Kompleksitas

Gallium tidak hanya aneh tentang fakta bahwa itu adalah logam yang menemukan panas telapak tangan, tetapi juga strukturnya kompleks dan tidak pasti.

Di satu sisi, diketahui bahwa kristal mereka mengadopsi struktur ortorombik (GA-I) dalam kondisi normal; Namun, ini hanyalah salah satu dari banyak fase yang mungkin untuk logam ini, yang tidak ditentukan apa urutan atomnya yang akurat. Oleh karena itu adalah struktur yang lebih kompleks daripada yang bisa muncul dengan mata telanjang.

Tampaknya hasilnya bervariasi sesuai dengan sudut atau arah di mana strukturnya (anisotropi) dianalisis (anisotropi). Demikian juga, struktur ini sangat rentan terhadap sedikit perubahan suhu atau tekanan, yang menyebabkan gallium tidak didefinisikan sebagai jenis kristal tunggal pada saat interpretasi data.

Dimer

Atom GA berinteraksi satu sama lain berkat tautan logam. Namun, tingkat kovalensi tertentu telah ditemukan antara dua atom tetangga, sehingga keberadaan dimer GA diasumsikan₂ (GAGA).

Secara teori, ikatan kovalen ini harus dibentuk oleh tumpang tindih orbital 4p, dengan satu -satunya elektron sesuai dengan konfigurasi elektronik:

[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹

Campuran interaksi kovalen-logam ini disebabkan oleh titik leleh rendah gallium; Karena, meskipun di satu sisi mungkin ada "lautan elektron" yang sangat memelihara atom Ga di kaca, di sisi lain₂, interaksi antar molekulnya lemah.

Dapat melayani Anda: pengenceran: konsep, bagaimana hal itu dilakukan, contoh, latihan

Fase di bawah tekanan tinggi

Ketika tekanan meningkat dari 4 hingga 6 GPa, kristal gallium menderita transisi fase; Dari ortorombik ia diteruskan ke kubik yang berpusat pada tubuh (GA-II), dan dari sini akhirnya masuk ke tetragonal yang berpusat pada tubuh (GA-III). Dalam interval pers, campuran kristal mungkin terbentuk, yang membuat interpretasi struktur menjadi lebih sulit.

Angka oksidasi

Elektron energi terbanyak adalah yang ditemukan di orbital 4S dan 4P; Memiliki tiga dari mereka, karena itu diharapkan bahwa gallium dapat kehilangan mereka ketika dikombinasikan dengan elemen elektronegatif yang lebih besar daripada dia.

Ketika ini terjadi, keberadaan kation diasumsikan³⁺, Dan dikatakan bahwa jumlahnya atau status oksidasi adalah +3 atau Ga (III). Faktanya, ini adalah yang paling umum dari semua bilangan oksidasi. Senyawa berikut, misalnya, memiliki gallium sebagai +3: GA₂SALAH SATU₃ (Ga₂³⁺SALAH SATU₃^2-), Ga₂Br₆ (Ga₂³⁺Br₆^-), Li₃Gan₂ (Li₃⁺Ga³⁺N₂^3-) dan ga₂teh₃ (Ga₂³⁺teh₃^2-).

Gallium juga dapat menemukan nomor oksidasi +1 dan +2; Meskipun mereka jauh lebih jarang daripada +3 (mirip seperti yang terjadi dengan aluminium). Contoh senyawa tersebut adalah GACL (GA⁺Cl^-), Ga₂Atau (ga₂⁺SALAH SATU^2-) dan gas (GA²⁺S^2-).

Perhatikan bahwa keberadaan ion dengan magnitudo beban yang identik dengan nomor oksidasi yang dipertimbangkan.

Dimana itu dan dapatkan

Sampel mineral gallita, yang jarang terjadi tetapi satu -satunya dengan konsentrasi gallium yang cukup besar. Sumber: Rob Lavinsky, irocks.com-cc-by-sa-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

Gallium ditemukan di kerak bumi dengan kelimpahan sebanding dengan logam kobalt, timah dan niobium. Ini disajikan sebagai sulfida terhidrasi atau oksida, disebarluaskan secara luas sebagai kotoran yang terkandung dalam mineral lain.

Oksida dan sulfidanya sedikit larut dalam air, sehingga konsentrasi gallium di laut dan sungai rendah. Selain itu, satu -satunya mineral "kaya" adalah ayam (cugas₂, gambar atas). Namun, tidak praktis untuk mengeksploitasi ayam untuk mendapatkan logam ini. Kurang diketahui masih merupakan Mineral Plumbogumita Gallium.

Oleh karena itu, tidak ada angin ideal untuk logam ini (dengan konsentrasi lebih dari 0,1% dalam massa).

Sebaliknya, gallium diperoleh sebagai produk sekunder dari perlakuan logam logam dari logam lainnya. Misalnya, itu dapat diekstraksi dari Bauxites, Blendas Seng, Bulls, Bara, Gallens, Pyrites, Germanitas, dll.; Artinya, biasanya dikaitkan dengan aluminium, seng, karbon, timbal, zat besi dan germanio dalam badan mineral yang berbeda.

Kromatografi pertukaran ion dan elektrolisis

Ketika bahan baku mineral dicerna atau dilarutkan, baik dalam asam yang sangat asam atau basa, campuran ion logam yang dilarutkan dalam air diperoleh. Menjadi Gallium Produk Sekunder, Ion GA -nya³⁺ Mereka tetap larut dalam campuran begitu logam yang menarik telah diendapkan.

Dengan demikian, Anda ingin memisahkan GA ini³⁺ dari ion lain, dengan satu -satunya tujuan meningkatkan konsentrasi dan kemurnian logam yang dihasilkan.

Untuk melakukan ini, selain teknik curah hujan konvensional, kromatografi pertukaran ion digunakan dengan menggunakan resin. Berkat teknik ini, GA dipisahkan (misalnya)³⁺ dari ca²⁺ atau iman³⁺.

Setelah larutan ion GA yang sangat terkonsentrasi telah diperoleh³⁺, Itu mengalami elektrolisis; Artinya, GA³⁺ Menerima elektron untuk dapat dibentuk sebagai logam.

Isotop

Gallium di alam terutama sebagai dua isotop: ⁶⁹GA, dengan kelimpahan 60,11 %; dan ⁷¹GA, dengan berlimpah 39,89 %. Karena alasan inilah berat atom gallium adalah 69.723 U. Isotop gallium lainnya adalah sintetis dan radioaktif, dengan massa atom berosilasi antara ⁵⁶Ga a ⁸⁶Ga.

Risiko

Lingkungan dan fisik

Dari sudut pandang lingkungan, gallium logam tidak terlalu reaktif dan larut dalam air, sehingga tumpahan mereka secara teori tidak mewakili risiko kontaminasi yang parah. Selain itu, tidak diketahui apa yang dapat dimiliki peran biologis dalam organisme, karena sebagian besar atomnya diekskresikan oleh urin, tanpa tanda -tanda mampu menumpuk di salah satu jaringannya.

Tidak seperti Merkurius, Gallic dapat dimanipulasi dengan tangan kosong. Faktanya, percobaan untuk mencoba melelehkannya dengan panasnya tangan cukup umum. Seseorang dapat menyentuh cairan perak yang dihasilkan tanpa takut merusak atau melukai kulitnya; Meskipun meninggalkan titik perak di atasnya.

Dapat melayani Anda: sulfur dioksida (SO2): struktur, sifat, penggunaan, risiko

Sekarang, menelannya bisa beracun, karena secara teori akan larut di perut untuk menghasilkan GACL₃; Garam Gallician yang efek tubuhnya tidak tergantung pada logam.

Kerusakan logam

Gallium ditandai dengan pewarnaan atau melekat pada permukaan; Dan jika ini logam, itu melintasi mereka dan membentuk paduan secara instan. Karakteristik ini bisa menuduh hampir semua logam membuatnya tidak tepat untuk menumpahkan cairan Galio pada objek logam apa pun.

Oleh karena itu, benda logam berisiko retak dalam potongan di hadapan gallium. Tindakannya bisa sangat lambat dan tidak diperhatikan, sehingga membawa kejutan yang tidak diinginkan; Terutama, jika telah tumpah di kursi logam, yang bisa jatuh ketika seseorang duduk di dalamnya.

Itulah sebabnya mereka yang ingin memanipulasi Gaul tidak boleh menghubungkannya dengan logam lain. Misalnya, cairannya mampu melarutkan aluminium foil, serta menyelinap ke dalam kristal India, besi dan timah, untuk membuatnya rapuh.

Secara umum, meskipun baru disebutkan.

Aplikasi

Termometer

Thermometer Galinstan. Sumber: Gelegenheitsauter [pub pubblish]

Gallium telah menggantikan merkuri sebagai cairan untuk membaca suhu yang ditandai oleh termometer. Namun, titik fusi 29,7 ºC masih tinggi untuk aplikasi ini, itulah sebabnya dalam keadaan logamnya tidak dapat menggunakannya di termometer; Sebaliknya, paduan yang disebut Galinstan (GA-in-SN) digunakan.

Paduan Galinstan memiliki titik leleh sekitar -18 ºC, dan menambahkan nol toksisitasnya menjadikannya zat yang ideal untuk desain termometer medis independen merkuri. Dengan cara ini, jika Anda memecahkannya akan aman untuk membersihkan bencana; Meskipun akan mengotori lantai karena kemampuannya membasahi permukaan.

Pembuatan cermin

Sekali lagi, disebutkan terbuat dari basah gallium dan paduannya. Saat menyentuh permukaan porselen, atau gelas, itu menyebar ke seluruh permukaan untuk menutupinya sepenuhnya di cermin perak.

Selain cermin, paduan Gallium telah digunakan untuk membuat objek dalam segala bentuk, karena begitu mereka dingin, mereka memperkuat. Ini bisa memiliki potensi nanoteknologi yang hebat: membangun objek dimensi yang sangat kecil, yang secara logis akan beroperasi pada suhu rendah, dan akan menunjukkan sifat unik berdasarkan gallium.

Komputer

Dari gallium paduan pasta termal yang digunakan dalam prosesor komputer telah dikembangkan.

Narkoba

Ion GA³⁺ Mereka menjaga kemiripan dengan iman tertentu³⁺ Dalam cara mereka campur tangan dalam proses metabolisme. Oleh karena itu, jika ada fungsi, parasit atau bakteri yang membutuhkan zat besi untuk melakukan, mereka dapat berhenti dengan membingungkannya dengan gallium; Bakteri bakteri Pseudomonas.

Jadi, di sinilah obat gallium muncul, yang dapat dengan mudah terdiri dari garam anorganik mereka, atau organogal. La Ganita, Nama Komersial untuk Gallium Nitrat, GA (Tidak₃)₃, Ini digunakan untuk mengatur konsentrasi kalsium tinggi (hiperkalsemia) yang terkait dengan kanker tulang.

Teknologi

Gallium Arseniuro dan Nituro. Bersama mereka, transistor, laser dan penghasil ringan (biru dan ungu), chip, sel surya, dll. Telah diproduksi. Misalnya, berkat laser GAN Anda dapat membaca cakram Blu-ray.

Katalis

Gallium oksida telah digunakan untuk mempelajari katalisis mereka dalam reaksi organik yang berbeda dengan minat industri yang hebat. Salah satu katalis Gallic terbaru terdiri dari cairannya sendiri, di mana atom logam lain yang berfungsi seperti pusat atau situs aktif tersebar.

Sebagai contoh, katalis Galio-Paladio telah dipelajari dalam reaksi dehygenation butana; yaitu, buat butana. Katalis ini terdiri dari gallium cair yang bertindak sebagai dukungan untuk atom paladium.

Referensi

1. Sella Andrea. (23 September 2009). Gallium. Dunia Kimia. Dipulihkan dari: ChemistryWorld.com
2. Wikipedia. (2019). Gallium. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
3. Li, r., Wang, l., Li, l., Yu, t., Zhao, h., Chapman, k. W. Liu, h. (2017). Struktur lokal gallium cair di bawah tekanan. Laporan Ilmiah, 7 (1), 5666. Doi: 10.1038/S41598-017-05985-8
4. Brahama d. Sharma & Jerry Donohue. (1962). Penyempurnaan struktur kristal gallium. Zeitschrift fiir Kristallógraphie, bd. 117, s. 293-300.
5. Wang, w., Qin, dan., Liu, x. et al. (2011). Distribusi, kejadian dan pengayaan penyebab gallium dalam batubara dari ladang batubara jungar, mongolia bagian dalam. Sci. China Earth Sci. 54: 1053. doi.org/10.1007/S11430-010-4147-0
6. Marques Miguel. (S.F.). Gallium. Pulih dari: nautilus.Fis.UC.Pt
7. Para editor Eeritlopaedia Britannica. (5 April 2018). Gallium. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: Britannica.com
8. Bloom Josh. (3 April 2017). Gallium: Meleleh di mulut Anda, bukan tangan Anda! Dewan Amerika tentang Sains dan Kesehatan. Pulih dari: acsh.org
9. Kata. Doug Stewart. (2019). Fakta Elemen Gallium. Chemicool. Pulih dari: chemicool.com
10. Pusat Nasional Informasi Bioteknologi. (2019). Gallium. Database pubchem. CID = 5360835. Pulih dari: pubchem.NCBI.Nlm.Nih.Pemerintah