گالیم

گالیوم، ₃₁Ga
گالیوم
تلفظ	‎/ˈɡæliəm/‎ (GAL-ee-əm)
ظاهر	نقره‌ای-سفید
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)	۶۹٫۷۲۳(۱)
گالیوم در جدول تناوبی
	روی ← گالیوم → ژرمانیم
عدد اتمی (Z)	31
گروه	گروه ۱۳ (گروه بور)
دوره	دوره 4
بلوک	بلوک-p
دسته	Post-transition metal
آرایش الکترونی	[Ar] 3d10 4s2 4p1
لایه الکترونی	2, 8, 18, 3
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	جامد
نقطه ذوب	302.9146 K (29.7646 °C, 85.5763 °F)
نقطه جوش	2477 K (2204 °C, 3999 °F)
چگالی (near r.t.)	5.91 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)	6.095 g/cm3
حرارت همجوشی	5.59 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	254 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	25.86 J/(mol·K)
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	−5, −4, −3, −2, −1, +1, +2, +3 (an amphoteric اکسید)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 1.81
انرژی یونش	1st: 578.8 kJ/mol ; 2nd: 1979.3 kJ/mol ; 3rd: 2963 kJ/mol ; (بیشتر);
شعاع اتمی	empirical: 135 pm
شعاع کووالانسی	pm 122±3
شعاع واندروالسی	187 pm
	خط طیف نوری گالیوم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	دستگاه بلوری راست‌لوزی
سرعت صوت thin rod	2740 m/s (at 20 °C)
انبساط حرارتی	1.2 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی	40.6 W/(m·K)
رسانش الکتریکی	270 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسی	diamagnetic
مدول یانگ	9.8 GPa
نسبت پواسون	0.47
سختی موس	1.5
سختی برینل	60 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس	7440-55-3
ایزوتوپ‌های گالیوم
	نمایش; بحث; ویرایش; \| منابع

گالیوم (به انگلیسی: Gallium) یک عنصر شیمیایی با نماد Ga و عدد اتمی ۳۱ است. گالیوم خالص در دما و فشار استاندارد یک فلز نرم و نقره‌ای است، اما در حالت مایع سفید نقره‌ای می‌شود. اگر نیروی زیادی به آن وارد شود، ممکن است به صورت صدفی (conchoidal) شکسته شود. این عنصر در گروه ۱۳ جدول تناوبی قرار داشته و به همین دلیل با سایر فلزات این گروه یعنی آلومینیوم، ایندیوم و تالیوم شباهت دارد. گالیوم به صورت خالص در طبیعت وجود ندارد، بلکه به عنوان ترکیبات گالیوم (III) در مقادیر بسیار کم در سنگ معدن روی و بوکسیت یافت می‌شود.^[۴] گالیوم خالص در دمای بالاتر از ۲۹٫۷۶ درجه سلسیوس (۸۵٫۵۷ درجه فارنهایت) به صورت مایع است و در دست فرد با دمای طبیعی بدن انسان یعنی ۳۷٫۰ درجه سلسیوس (۹۸٫۶ درجه فارنهایت) ذوب می‌شود.

از نقطه ذوب گالیوم به عنوان نقطه مرجع دما استفاده می‌شود. آلیاژهای گالیوم در دماسنج‌ها به عنوان یک جایگزین غیر سمی و سازگار با محیط زیست برای جیوه استفاده می‌شود و می‌تواند دماهای بالاتر از جیوه را تحمل کند.

مشخصات

نوع بسیار خالص آن در دمای اتاق و در شرایط استاندارد دما و فشار جامد با رنگ نقره‌ایِ آبی، نقطه ذوب ۲۹٫۷ رنگ نقره‌ای سفید، نقطه جوش ۲۴۰۳، و درجهٔ جرم حجمی ۵٫۹، تا حدود صفر درجه بدون جامد شدن خنک می‌شود. با اسید باز واکنش می‌دهد، در جیوه اندکی حل می‌شود. گالیم جامد سبکتر از مایع آن است. در دستگاه راست لوزی متبلور می‌شود. ترکیب‌های آن بسیار کمیاب هستند تا ۹۹٫۹۹۹۹ درصد خلوص نیز تهیه شده‌است. اگر آن را در دست فشار دهیم ذوب می‌شود؛ زیرا دمای دست ۴۰درجه اما دمای ذوب گالیم ۲۹٫۷ درجه سانتی گراد است و چون دمای گرمای دست بیشتر از دمای ذوب گالیم است، گالیم ذوب می‌شود همچنین وقتی آن را در اسید سولفوریک و محلول دی کرومات غوطه‌ور کنید، گالیم همانند یک قلب زنده می‌تپد و ضربان دارد چرا که کشش سطحی آن افزایش پیدا می‌کند.

محل کشف

از کانی‌های روی و بوکسیت استخراج می‌شود.

طرز تهیه و استخراج

گالیم از کلرید گالیم و به وسیله تجزیه با برق استخراج می‌شود. فلزی است بسیار ارزشمند و روندهای تناوبی در جدول را معمولاً رعایت نمی‌کند.

گالیوم ذیل عنوان فلزات پراکنده طبقه بندی می‌شود که در غلظت‌های کم در پوسته زمین رخ می‌دهند و استخراج آن را بسیار غیراقتصادی می‌کند. گالیوم به عنوان یک عنصر ثانویه در سنگ معدن بوکسیت وجود دارد و تولید آن در درجه اول یک محصول جانبی از پالایش آلومینیوم است.[۱]

احتیاط

درجه سمی آن بسیار کم است. تنها یک قطره گالیم مایع کافی است تا ساختار آلومینیوم را دستخوش تغییر کرده و اتصالات مولکولی آن را چنان سست کند که تنها با فشاری اندک سوراخ شود. گالیم به ساختار و شبکه آلومینیوم نفوذ می‌کند، یکپارچگی و اتحاد مولکولی آن را چنان تحت تأثیر قرار می‌دهد که بیشتر به یک ورقه فلزی نازک شباهت دارد تا یک فلز مستحکم و مقاوم و اگر این فلز را در دست بگیریم با حرارت دستمان ذوب می‌شود.

کاربردها

از گالیم در دماسنج‌های با اختلاف دمای زیاد استفاده می‌شود، این عنصر همچنین در آماده‌سازی آلیاژهایی با مقاومت‌های خاص و ذوب آسان نیز کاربرد دارد. اما در اصل امروزه گالیم بیشتر در صنایع نیمه رسانا به کار رفته و می‌توان آن را در بسیاری از گجت‌ها و ابزارهایی که هر روزه مورد استفاده قرار دارد یافت. همچنین این عنصر می‌تواند تا فرکانس ۲۵۰ گیگاهرتز بدون هیچ مشکلی فعالیت کند که این البته مربوط به گالیم آرسنید است.

منابع

↑ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
↑ Ga(−3) has been observed in LaGa, see Dürr, Ines; Bauer, Britta; Röhr, Caroline (2011). "Lanthan-Triel/Tetrel-ide La(Al,Ga)_x(Si,Ge)_1-x. Experimentelle und theoretische Studien zur Stabilität intermetallischer 1:1-Phasen" (PDF). Z. Naturforsch. (به آلمانی). 66b: 1107–1121.
↑ Hofmann, Patrick (1997). Colture. Ein Programm zur interaktiven Visualisierung von Festkörperstrukturen sowie Synthese, Struktur und Eigenschaften von binären und ternären Alkali- und Erdalkalimetallgalliden (PDF) (به آلمانی). PhD Thesis, ETH Zurich. p. 72. doi:10.3929/ethz-a-001859893. ISBN 978-3-7281-2597-2.
↑ Frenzel, Max; Ketris, Marina P.; Seifert, Thomas; Gutzmer, Jens (March 2016). "On the current and future availability of gallium". Resources Policy. 47: 38–50. doi:10.1016/j.resourpol.2015.11.005.

2. بازی بزرگ چین با کارت گالیوم و ژرمانیوم| برتری پکن بر واشنگتن در مواد معدنی کمیاب. خبرگزاری بازار

[CIAAW2016-1] Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.

[2] Ga(−3) has been observed in LaGa, see Dürr, Ines; Bauer, Britta; Röhr, Caroline (2011). "Lanthan-Triel/Tetrel-ide La(Al,Ga)_x(Si,Ge)_1-x. Experimentelle und theoretische Studien zur Stabilität intermetallischer 1:1-Phasen" (PDF). Z. Naturforsch. (به آلمانی). 66b: 1107–1121.

[3] Hofmann, Patrick (1997). Colture. Ein Programm zur interaktiven Visualisierung von Festkörperstrukturen sowie Synthese, Struktur und Eigenschaften von binären und ternären Alkali- und Erdalkalimetallgalliden (PDF) (به آلمانی). PhD Thesis, ETH Zurich. p. 72. doi:10.3929/ethz-a-001859893. ISBN 978-3-7281-2597-2.

[:0-4] Frenzel, Max; Ketris, Marina P.; Seifert, Thomas; Gutzmer, Jens (March 2016). "On the current and future availability of gallium". Resources Policy. 47: 38–50. doi:10.1016/j.resourpol.2015.11.005.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

ن ب و اکسید‌ها
چند حالت اکسایش	سروانتیت (Sb₂O₄) اکسید کبالت (II، III) (Co₃O₄) اکسید آهن (II، III) (Fe₃O₄) تتراکسید سرب (Pb₃O₄) منگنز (II، III) اکسید (Mn₃O₄) اکسید نقره (I، III) (Ag O)
حالت اکسایش +۱	اکسید مس (I) (Cu₂O) دی کربن منوکسید (C₂O) دی‌کلرین مونوکسید (Cl₂O) لیتیم اکسید (Li₂O) پتاسیم اکسید (K₂O) روبیدیوم اکسید (Rb₂O) نقره(I) اکسید (Ag₂O) اکسید تالیوم (I) (Tl₂O) سدیم اکسید (Na₂O) Water (hydrogen oxide) (H₂O)
حالت اکسایش +۲	اکسید آلومینیوم (II) (Al O) اکسید باریم (Ba O) اکسید برلیوم (Be O) کادمیم اکسید (Cd O) آهک (Ca O) کربن مونوکسید (C O) اکسید کروم (II) (Cr O) اکسید کبالت (II) (Co O) مس (II) اکسید (Cu O) اکسید آهن (II) (Fe O) اکسید سرب (II) (Pb O) اکسید منیزیم (Mg O) جیوه (II) اکسید (جیوه O) اکسید نیکل (II) (Ni O) نیتریک اکسید (N O) اکسید پالادیم (II) (Pd O) اکسید استرانسیم (Sr O) مونواکسید گوگرد (S O) Disulfur dioxide (S₂O₂) اکسید قلع (II) (Sn O) اکسید تیتانیوم (II) (Ti O) اکسید وانادیم (II) (V O) اکسید روی (Zn O)
حالت اکسایش +۳	آلومینیوم اکسید (Al₂O₃) سنارمونتیت (Sb₂O₃) آرسنیک تری‌اکسید (As₂O₃) اکسید بیسموت (III) (Bi₂O₃) بور تری‌اکسید (B₂O₃) اکسید کروم (III) (Cr₂O₃) دی‌نیتروژن تری‌اکسید (N₂O₃) اکسید اربیم (Er₂O₃) گادولینیم اکسید (Gd₂O₃) اکسید گالیم (III) (Ga₂O₃) اکسید هولمیم (III) (Ho₂O₃) اکسید ایندیم (III) (In₂O₃) اکسید آهن (III) (Fe₂O₃) اکسید لانتان (La₂O₃) اکسید لوتتیم (III) (Lu₂O₃) نیکل (III) اکسید (Ni₂O₃) فسفر تری‌اکسید (P₄O₆) پرومتیوم اکسید (Pm₂O₃) اکسید رودیم (III) (Rh₂O₃) اکسید ساماریوم (III) (Sm₂O₃) اسکاندیوم اکسید (Sc₂O₃) تربیوم (III) اکسید (Tb₂O₃) اکسید تالیوم (III) (Tl₂O₃) اکسید تولیوم (III) (Tm₂O₃) اکسید تیتانیم (III) (Ti₂O₃) Tungsten(III) oxide (W₂O₃) اکسید وانادیوم (III) (V₂O₃) اکسید ایتربیم (III) (Yb₂O₃) اکسید ایتریم (III) (Y₂O₃)
حالت اکسایش +۴	کربن دی‌اکسید (C O₂) کربن تری‌اکسید (C O₃) اکسید سریم (IV) (Ce O₂) دی‌اکسید کلر (Cl O₂) اکسید کروم (IV) (Cr O₂) دی‌نیتروژن تترااکسید (N₂O₄) ژرمانیم دی‌اکسید (Ge O₂) اکسید هافنیم (IV) (Hf O₂) دی‌اکسید سرب (Pb O₂) منگنز دی‌اکسید (Mn O₂) نیتروژن دی‌اکسید (N O₂) پلوتونیوم (IV) اکسید (Pu O₂) اکسید رودیم (IV) (Rh O₂) اکسید روتنیوم (IV) (Ru O₂) سلنیوم دی‌اکسید (Se O₂) سیلیسیم دی‌اکسید (Si O₂) گوگرد دی‌اکسید (S O₂) دی‌اکسید تلوریم (Te O₂) دی‌اکسید توریم (توریم O₂) دی‌اکسید قلع (Sn O₂) تیتانیوم دی اکسید (Ti O₂) اکسید تنگستن (IV) (W O₂) اورانیوم دی‌اکسید (U O₂) اکسید وانادیم (IV) (V O₂) دی‌اکسید زیرکونیوم (Zr O₂)
حالت اکسایش +۵	پنتاکسید آنتیموان (Sb₂O₅) پناکسید آرسنیک (As₂O₅) دی‌نیتروژن پنتاکسید (N₂O₅) پنتاکسید نیوبیم (Nb₂O₅) فسفروس پنتوکسید (P₂O₅) پنتاکسید تانتال (Ta₂O₅) اکسید وانادیم (V) (V₂O₅)
حالت اکسایش +۶	تری‌اکسید کروم (Cr O₃) تری‌اکسید مولیبدن (Mo O₃) رنیوم تری‌اکسید (Re O₃) تری‌اکسید سلنیوم (Se O₃) تری اکسید سولفور (S O₃) تری‌اکسید تلوریم (Te O₃) تنگستن تری‌اکسید (W O₃) تری‌اکسید اورانیم (U O₃) زنون تری‌اکسید (Xe O₃)
حالت اکسایش +۷	دی‌کلرین هپتواکسید (Cl₂O₇) منگنز هپتوکسید (Mn₂O₇) اکسید رنیوم (VII) (Re₂O₇) اکسید تکنسیم (VII) (Tc₂O₇)
حالت اکسایش +۸	اسمیم تتراکسید (Os O₄) تتراکسید روتنیم (Ru O₄) زنون تتراکسید (Xe O₄) Iridium tetroxide (Ir O₄) Hassium tetroxide (Hs O₄)
مرتبط	اکسید کربن ساب‌اکسید اکسی‌آنیون Ozonide
اکسیدها براساس عدد اکسایش مرتب شده اند. رده:اکسیدها

ن ب و عناصر شیمیایی نامگذاری شده بر اساس نام مکان
الهام گرفته از مکانی زمینی	منیزیم اسکاندیم مس گالیم ژرمانیم استرانسیم ایتریم روتنیم تلوریم یوروپیم تربیم هولمیم اربیم تولیم ایتربیم لوتتیم هافنیم رنیوم پولونیم فرانسیم امریسیم برکلیم کالیفرنیم دوبنیم هاسیم دارمشتادیم
الهام گرفته از اجسام آسمانی	هلیم سلنیم پالادیم سریم اورانیم نپتونیوم پلوتونیم