Галлий (ga)

[gallium] - элемент III группы Периодич. системы, ат. н. 31, ат. м. 69,72; серебристо-белый легкий металл. Состоит из двух стабильных изотопов с массовыми числами 69 (60,5 %) и 71 (39,5 %). Существование Ga («экаалюминия») и осн. его св-ва были предсказаны в 1870 г. Д. И. Менделеевым. Элемент был открыт спектральным анализом в пиренейской цинковой обманке и выделен в 1875 г. франц. химиком П. Э. Лекоком де Буа-бодраном; назван в честь Франции (лат. Gallia). Среднее содержание Ga в земной коре относительно высокое, 1,5 • 10~3 мае. %, что равно содержанию РЬ и Mo. Ga - типичный рассеянный элемент. Единственный минерал Ga -галлит 52 очень редок. Основная часть Ga в литосфере заключена в минералах алюминия. Содержание Ga в бокситах и нефелинах колеблется от 0,002 до 0,01 %.
Ga имеет ромбич. (псевдотетрагон.) решетку с параметрами а = 0,45197 нм, Ь = 0,76601 нм, с = 0,45257 нм. Плотность, г/см3, тв. Ga 5,904 (20 "С), жидкого 6,095 (29,8 "С), т.е. при затвердевании объем увеличивается; / = = 29,8 °С, 1ШЛ = 2230 'С. Удельная теплоемкость, ДжДкг • К), тв. Ga 376, жидкого 410 в интервале 29—100 °С. Уд. электрич. сопротивление, Ом • см, тв. Ga 53,4 • 10"' (20 °С), жидкого 27,2 • 10~6 (30 'С). На воздухе при обычной температуре Ga стоек. Выше 260 "С - в сухом кислороде наблюдается медленное окисление (оксидная пленка защищает металл). В H2SO4 и НС1 Ga растворяется медленно, в HF — быстро, в HNOj на холоду Ga устойчив. В горячих р-рах щелочей медленно растворяется. С1 и Вг реагируют с Ga на холоду, I — при нагревании. Расплавленный Ga при / > 300 °С взаимодействует со всеми конструкционными металлами и сплавами.
Из солей Ga наиб, значение имеют GaCl3 (tm= 78 °С, /гап = 200 °С) и Ga2(SO,)r Последний с сульфатами щелочных металлов и аммония образует двойные соли типа квасцов, напр. (NH4)Ga(SO4)2 • 12Н20. Ga образует малорастворимый в воде и к-тах ферроциа-нид Ga<[Fe(CN)6]3, что используется для его отделения от А1 и ряда элементов.
Осн. источник получения Ga — алюминиевое произ-во. Ga при переработке бокситов по способу Байера концентрируется в оборотных маточных р-рах после выделения А1(ОН)3. Из таких р-ров Ga выделяют электролизом на Hg-катоде. Из щелочного р-ра, полученного после обработки амальгамы водой, осаждают Ga(OH)5, к-рый р-ряют в щелочи, и выделяют Ga электролизом. При содово-известковом способе переработки бокситовой или нефелиновой руды Ga концентрируется в последних фракциях осадков, выделяемых в процессе карбонизации. Для дополнит, обогащения осадок гидрооксидов обрабатывают известковым молоком. При этом большая часть А1 остается в осадке, a Ga переходит в р-р, из к-рого пропусканием СО2 выделяют галлие-вый концентрат (6-8 % Ga2O3); последний растворяют в щелочи и выделяют Ga электролитически. Полученный электролизом щелочного раствора жидкий Ga, промытый водой и кислотами (НС1, HNO3), содержит 99,9-99,95 % Ga. Более чистый металл получают плавкой в вакууме, зонной плавкой или вытягиванием кристалла из расплава.
Широкого промышл. применения Ga пока не имеет. Потенциально возможные масштабы попутного получения Ga в произ-ве А1 до сих пор значительно превосходят спрос на металл. Наиб, перспективно применение Ga в виде хим. соединений типа GaAs, GaP, GaSb, обладающих полупроводниковыми св-вами. Ga можно использовать для изготовл. оптических зеркал, отличающихся высокой отражательной способностью. Жидкий Ga и его сплавы предложено использовать для изготовл. высо-котемп-рных термометров (600-1300 °С). Сплав на основе Ga (с In, Sn, Zn или Al), наз. галламой, применяют в кач-ве теплоносителей яд. реакторов, для устр-ва гидравлич. затворов, плавких предохранителей и т.п.