AizvērtIzvēlne
Sākums
Atjaunots 2023. gada 13. jūlijā
Viktorija Vitkovska

gallijs

(latīņu gallium, angļu gallium, vācu Gallium, franču gallium, krievu галлий)
ķīmisko elementu periodiskās tabulas elements ar atomskaitli 31

Saistītie šķirkļi

  • ķīmija
  • ķīmisko elementu periodiskā tabula
Gallijs.

Gallijs.

Satura rādītājs

  • 1.
    Kopsavilkums
  • 2.
    Īsa vēsture
  • 3.
    Atrašanās dabā
  • 4.
    Izotopi
  • 5.
    Fizikālās īpašības
  • 6.
    Ķīmiskās īpašības
  • 7.
    Izmantošana
  • Multivide 4
  • Saistītie šķirkļi
  • Tīmekļa vietnes
  • Ieteicamā literatūra
  • Kopīgot
  • Izveidot atsauci
  • Drukāt

Satura rādītājs

  • 1.
    Kopsavilkums
  • 2.
    Īsa vēsture
  • 3.
    Atrašanās dabā
  • 4.
    Izotopi
  • 5.
    Fizikālās īpašības
  • 6.
    Ķīmiskās īpašības
  • 7.
    Izmantošana

Gallijs ķīmisko elementu periodiskajā tabulā tiek apzīmēts ar simbolu Ga un atrodas 4. perioda 13. grupā. Gallija relatīvā atommasa ir 69,723, un tā atoms sastāv no 31 protona, 39 neitroniem un 31 elektrona (elektronu konfigurācija [Ar]3d104s24p1). Gallijs ir mīksts, sudrabaini balts metāls un pēc izskata ir līdzīgs alumīnijam. Gallijs ir pazīstams ar savu zemo kušanas temperatūru, kas ir nedaudz augstāka par istabas temperatūru (29,77 ºC). Tāpēc gallijs ir viens no nedaudzajiem metāliem, kas burtiski var izkust rokā. Gallijs elementārā formā ir salīdzinoši netoksisks.

Īsa vēsture

Galliju Parīzē 1875. gadā atklāja franču ķīmiķis Pols Emīls Lekoks de Buābodrāns (Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran). Zinātnieks galliju neatklāja nejauši. Viņš 15 gadus pētīja ķīmisko elementu spektrus un zināja, ka ķīmisko elementu periodiskajā tabulā trūkst elementa starp alumīniju un indiju. P. Lekoks de Buābodrāns arī zināja par Dmitrija Mendeļejeva (Дмитрий Иванович Менделеев) pareģojumu. D. Mendeļejevs bija paredzējis, ka periodiskajā tabulā zem alumīnija ir vieta elementam, kas vēl nebija atklāts. Viņš prognozēja, ka trūkstošā elementa atoma svars būs aptuveni 68 un tā blīvums būs 5,9 g/cm3. P. Lekoks de Buābodrāns cerēja, ka elements ar numuru 31 varētu būt atrodams cinka rūdās. P. Lekokam de Buābodrānam bija jāapstrādā liels daudzums cinka rūdas, pirms viņš tajā atrada galliju. Viņš novēroja jaunu violetu līniju kāda cinka atomu spektrā, ko bija ieguvis no cinka maisījuma rūdas (ZnS) parauga. Tas nozīmēja, ka cinks ir maisījumā ar kādu citu nezināmu elementu. Trūkstošais elements bija rūdā, bet tikai ļoti nelielos daudzumos. P. Lekoks de Buābodrāns par to ziņoja 08.1875. Vēlāk tajā pašā gadā zinātnieks pirmo reizi izolēja gallija metālu. No vairākām tonnām cinka rūdas viņš varēja saražot dažus gramus gandrīz tīra gallija. P. Lekoks de Buābodrāns ierosināja jauno elementu nosaukt par galliju. Nosaukums tika dots par godu senajam Francijas nosaukumam – Gallija. 

Atrašanās dabā

Gallijs Zemes garozā nav bieži sastopams. Tā daudzums garozā ir aptuveni piecas daļas uz miljonu. Gallijs ierindojas 34.–35. vietā pēc izplatības Zemes garozā. Lai gan gallijs ir plaši izplatīts uz Zemes virsmas, tas nav sastopams brīvā formā vai minerālos, izņemot gallītu (CuGaS2). Tas galvenokārt atrodams cinka un alumīnija rūdās, arī germanītā, vara sulfīda (CuS) rūdās. Nelielos daudzumos gallijs ir atrodams minerālos (diasporā, sfalerītā, germanītā), kā arī alumīnija rūdā – boksītā un akmeņoglēs. Elementu iegūst kā blakusproduktu alumīnija, cinka un vara ražošanā. Gallijs sastopams alumīnija un cinka minerālos un atrodas ogļu sadedzināšanas dūmu putekļos, kas var saturēt līdz 1,5 % gallija. Lielākie ražotāji ir Austrālija, Krievija, Francija un Vācija. 

Izotopi

Dabā gallijs ir sastopams divu stabilo izotopu formā: gallijs-69 un gallijs-71. Tāpat gallijam pastāv ap 30 radioizotopu; stabilākais no tiem ir gallijs-67 ar pussabrukšanas periodu 3,3 dienas. Komerciāli svarīgākie radioizotopi ir gallijs-67 un gallijs-68. Galliju-67 izmanto medicīnā. Šī izotopa uzdevums ir meklēt vēža šūnas organismā. To klātbūtni šūnā var noteikt pēc izotopa izstarotā starojuma. Parakstot pacientam gallija-67 devu, ārsts var noteikt, vai pacientam organismā ir vēža šūnas. Galliju-67 izmanto, lai meklētu vēzi aknās, liesā, zarnās, krūtīs, aizkrūtes dziedzerī, nierēs un kaulos. 

Fizikālās īpašības

Gallijs ir mīksts, sudrabaini balts metāls ar spīdīgu virsmu. Kaut arī gallijs ir metāls, tam ir raksturīgas nemetālu īpašības. Gallijs ir pietiekami mīksts, lai to varētu sagriezt ar nazi. Kad gallija virsma gaisā oksidējas, ar laiku tas iegūst zilganu nokrāsu. Gallija viršanas temperatūra ir 2204 °C, un tā kušanas temperatūra ir 29,77 °C (pie šīs temperatūras ir arī gallija trīskāršais punkts – vielas temperatūras un spiediena vērtības, pie kurām vienlaicīgi pastāv trīs agregātstāvokļa fāzes: šķidrā fāze, gāzveida fāze un cietā fāze). Gallija blīvums ir 5,91 g/cm3 (dati no “CRC Ķīmijas un fizikas rokasgrāmatas, 86. izdevuma” (CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th Edition) Deivida Lida (David R. Lide) redakcijā). Neparasti zemās kušanas temperatūras dēļ gallijs arī izplešas pēc sacietēšanas un viegli atdziest, paliekot šķidrā stāvoklī līdz pat 0 °C temperatūrai. Šķidrais metāls pielīp stiklam un līdzīgām virsmām. Gallija kristāliskā struktūra ir ortorombiska. Gallija atoma kovalentais rādiuss ir 123 pm, savukārt tā elektronegativitātes vērtība ir 1,81. 

Ķīmiskais elements – 99,99 % gallijs uz balta fona.

Ķīmiskais elements – 99,99 % gallijs uz balta fona.

Fotogrāfs Bjoern Wylezich. Avots: Shutterstock.com. 

Gallija kušana plaukstā. 2017. gads.

Gallija kušana plaukstā. 2017. gads.

Avots: e_rik/Shutterstock.com.

Ķīmiskās īpašības

Lielākajai daļai gallija savienojumu tā oksidēšanās pakāpe ir +3, bet dažos savienojumos +1 (piemēram, gallija oksīdam Ga2O). Gallijs ir diezgan reaģētspējīgs metāls. Augstās temperatūrās tas reaģē ar lielāko daļu nemetālu, kā arī reaģē ar skābēm un sārmiem. Gallijs nereaģē ar ūdeni temperatūrā līdz 100 °C, bet lēni reaģē ar sālsskābi un citām minerālskābēm, veidojot gallija jonu Ga3+. Gallijs ir stabils sausā gaisā. Ķīmiski nedaudz līdzīgs alumīnijam, gallijs lēni oksidējas mitrā gaisā un veido gallija oksīda aizsargplēvi. Sadegot gaisā vai skābeklī, veidojas balts oksīds Ga2O3. Šo oksīdu var reducēt atpakaļ par metālu, karsējot augstā temperatūrā ar ūdeņradi. Gallijs ir amfotērs (tas reaģē kā skābe vai kā bāze atkarībā no apstākļiem), kad reaģē ar nātrija un kālija hidroksīda šķīdumiem. Gallijs strauji reaģē ar halogēniem.

Izmantošana

Aptuveni 95 % no visa saražotā gallija tiek izmantoti viena savienojuma, gallija arsenīda (GaAs), iegūšanai. Gallija arsenīdu izmanto arī tranzistoru izgatavošanai. Gallija arsenīdam piemīt daudzas pusvadītāja īpašības. To izmanto fotoelementu šūnās. Šīs ierīces pārvērš saules gaismu elektrībā. Gallija arsenīda struktūra ir līdzīga silīcijam, un tas ir noderīgs silīcija aizvietotājs elektronikas rūpniecībā, jo tas ražo mazāk siltuma nekā silīcijs. Tāpēc vairāki tranzistori var strādāt kopā vienlaikus, lai iegūtu lielāku skaitļošanas jaudu. Gallija arsenīdu izmanto gaismas diožu izgatavošanai. Tā ir svarīga daudzu pusvadītāju sastāvdaļa. To izmanto arī sarkanās gaismas diodēs (gaismas diodēs). Gallija arsenīda lāzeri tiek izmantoti vairākās jomās. Piemēram, lāzers, kas darbina kompaktdisku (CD) atskaņotāju, var saturēt gallija arsenīdu. Gallija nitrīds (GaN) ir arī pusvadītājs. Tam ir liela nozīme Blu-ray tehnoloģijā, mobilajos tālruņos, zilajās un zaļajās gaismas diodēs un skārienslēdžu spiediena sensoros. Gallijs viegli sakausējas ar lielāko daļu metālu. To īpaši izmanto sakausējumos ar zemu kušanas temperatūru. Tam ir augsta viršanas temperatūra, kas padara to labi piemērotu augstu temperatūru fiksēšanai termometros. 

Temperatūras pārbaude ar gallija termometru. 2020. gads.

Temperatūras pārbaude ar gallija termometru. 2020. gads.

Avots: schistra/Shutterstock.com.

Multivide

Gallijs.

Gallijs.

Ķīmiskais elements – 99,99 % gallijs uz balta fona.

Ķīmiskais elements – 99,99 % gallijs uz balta fona.

Fotogrāfs Bjoern Wylezich. Avots: Shutterstock.com. 

Gallija kušana plaukstā. 2017. gads.

Gallija kušana plaukstā. 2017. gads.

Avots: e_rik/Shutterstock.com.

Temperatūras pārbaude ar gallija termometru. 2020. gads.

Temperatūras pārbaude ar gallija termometru. 2020. gads.

Avots: schistra/Shutterstock.com.

Gallijs.

Izmantošanas tiesības

Saistītie šķirkļi

  • ķīmija
  • ķīmisko elementu periodiskā tabula

Autora ieteiktie papildu resursi

Tīmekļa vietnes

  • Fakti par galliju
  • Gallijs
  • Gallijs LED gaismās

Ieteicamā literatūra

  • Aldridge, S. and Downs, A. J. (ed.), The Group 13 Metals Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Chemical Patterns and Peculiarities, John Wiley & Sons, Ltd, 2011.
  • Downs, A. J., Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium, Springer Dordrecht, 1993.
  • Hasan, H., The Boron Elements: Boron, Aluminum, Gallium, Indium, Thallium (Understanding the Elements of the Periodic Table), Rosen Central, 2009.

Viktorija Vitkovska "Gallijs". Nacionālā enciklopēdija. (skatīts 25.09.2023)

Kopīgot


Kopīgot sociālajos tīklos


URL

Šobrīd enciklopēdijā ir 4033 šķirkļi,
un darbs turpinās.
  • Par enciklopēdiju
  • Padome
  • Nozaru redakcijas kolēģija
  • Ilustrāciju redakcijas kolēģija
  • Redakcija
  • Sadarbības partneri
  • Atbalstītāji
  • Sazināties ar redakciju

© Latvijas Nacionālā bibliotēka, 2023. © Tilde, izstrāde, 2023. © Orians Anvari, dizains, 2023. Autortiesības, datu aizsardzība un izmantošana