แกลเลียม: คุณสมบัติโครงสร้างการได้รับการใช้งาน - เคมี - 2025

แกลเลียมเป็นองค์ประกอบโลหะซึ่งเป็นตัวแทนจากสัญลักษณ์ Ga ที่อยู่ในกลุ่มที่ 13 ของตารางธาตุ ในทางเคมีมีลักษณะคล้ายกับอะลูมิเนียมในรูปแบบแอมโฟเทอริก อย่างไรก็ตามโลหะทั้งสองลงเอยด้วยการแสดงคุณสมบัติที่ทำให้พวกมันแตกต่างจากกัน

ตัวอย่างเช่นโลหะผสมอลูมิเนียมสามารถใช้งานได้เพื่อให้มีรูปร่างทุกประเภท ในขณะที่แกลเลียมมีจุดหลอมเหลวต่ำมากซึ่งประกอบด้วยของเหลวเงิน นอกจากนี้จุดหลอมเหลวของแกลเลียมยังต่ำกว่าอลูมิเนียม อดีตสามารถละลายจากความร้อนของมือในขณะที่หลังไม่สามารถทำได้

ผลึกแกลเลียมได้มาจากการฝากแกลเลียมส่วนเล็ก ๆ ไว้ในสารละลายที่ไม่อิ่มตัวของมัน (แกลเลียมเหลว) ที่มา: Maxim Bilovitskiy

ความคล้ายคลึงกันทางเคมีระหว่างแกลเลียมและอลูมิเนียมยังจัดกลุ่มทางธรณีวิทยา นั่นคือแร่หรือหินที่อุดมไปด้วยอลูมิเนียมเช่นบอกไซต์มีความเข้มข้นของแกลเลียมมาก นอกเหนือจากแหล่งแร่ธาตุนี้แล้วยังมีสังกะสีตะกั่วและคาร์บอนอื่น ๆ กระจายอยู่ทั่วไปทั่วเปลือกโลก

แกลเลียมไม่ใช่โลหะที่รู้จักกันดี เพียงชื่อเรียกของมันสามารถทำให้นึกถึงภาพของไก่ตัวผู้ในความคิด ในความเป็นจริงการแสดงภาพกราฟิกและภาพทั่วไปของแกลเลียมมักพบในรูปของไก่เงิน ทาสีด้วยแกลเลียมเหลวซึ่งเป็นสารที่เปียกได้สูงบนกระจกเซรามิกและแม้แต่มือ

การทดลองที่ชิ้นส่วนของแกลเลียมโลหะหลอมละลายด้วยมือเป็นประจำเช่นเดียวกับการจัดการของเหลวและแนวโน้มที่จะเปื้อนทุกสิ่งที่สัมผัส

แม้ว่าแกลเลียมจะไม่เป็นพิษเช่นเดียวกับปรอท แต่ก็เป็นตัวทำลายโลหะเนื่องจากทำให้เปราะและไร้ประโยชน์ (ในกรณีแรก) ในทางกลับกันเภสัชวิทยาจะแทรกแซงกระบวนการที่เมทริกซ์ทางชีวภาพใช้เหล็ก

สำหรับผู้ที่อยู่ในโลกของออปโตอิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์แกลเลียมจะได้รับความนิยมสูงเทียบได้กับและบางทีอาจจะเหนือกว่าซิลิคอนเอง ในทางกลับกันมีการทำแกลเลียมเทอร์มอมิเตอร์กระจกและวัตถุที่ใช้โลหะผสม

ในทางเคมีโลหะนี้ยังมีอีกมากที่จะนำเสนอ บางทีอาจเป็นในด้านการเร่งปฏิกิริยาพลังงานนิวเคลียร์ในการพัฒนาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใหม่หรือ "เพียง" ในการชี้แจงโครงสร้างที่สับสนและซับซ้อน

ประวัติศาสตร์

การคาดคะเนการดำรงอยู่

ในปีพ. ศ. 2414 Dmitri Mendeleev นักเคมีชาวรัสเซียได้ทำนายการมีอยู่ขององค์ประกอบที่มีคุณสมบัติคล้ายกับอลูมิเนียม ซึ่งเขาตั้งชื่อว่า ekaluminio องค์ประกอบนี้จะต้องอยู่ด้านล่างอลูมิเนียม Mendeleev ยังทำนายคุณสมบัติ (ความหนาแน่นจุดหลอมเหลวสูตรของออกไซด์ ฯลฯ ) ของ ekaluminium

การค้นพบและการแยก

น่าแปลกที่สี่ปีต่อมา Paul-Emili Lecoq de Boisbaudran นักเคมีชาวฝรั่งเศสได้พบองค์ประกอบใหม่ในตัวอย่างของสฟาเลอร์ไรต์ (ซิงค์เบลนด์) จากเทือกเขาพิเรนีส เขาสามารถค้นพบมันได้ด้วยการวิเคราะห์สเปกโตรสโกปีซึ่งเขาสังเกตเห็นสเปกตรัมของเส้นสีม่วงสองเส้นที่ไม่ตรงกับองค์ประกอบอื่น

หลังจากค้นพบองค์ประกอบใหม่ Lecoq ได้ทำการทดลองกับ sphalerite 430 กิโลกรัมซึ่งเขาสามารถแยกมันออกได้ 0.65 กรัม และหลังจากการวัดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีหลายชุดเขาสรุปได้ว่ามันคือเอคาลูมิเนียมของเมนเดเลเยฟ

เพื่อแยกมัน Lecoq ได้ทำการอิเล็กโทรลิซิสของไฮดรอกไซด์ตามลำดับในโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ คงเป็นอันเดียวกับที่เขาสลายสฟาเลอร์ เมื่อได้รับการรับรองว่าเป็นเอคาลูมิเนียมและยังเป็นผู้ค้นพบเขาจึงตั้งชื่อนี้ว่า 'แกลเลียม' (galium ในภาษาอังกฤษ) ชื่อนี้มาจากชื่อ 'Gallia' ซึ่งในภาษาละตินหมายถึงฝรั่งเศส

อย่างไรก็ตามชื่อนี้นำเสนอความอยากรู้อยากเห็นอีกอย่างหนึ่ง: 'Lecoq' ในภาษาฝรั่งเศสหมายถึง 'ไก่ตัวผู้' และในภาษาละติน 'Gallus' เมื่อเป็นโลหะ 'แกลลัส' กลายเป็น 'แกลเลียม'; แม้ว่าในภาษาสเปนการแปลงจะตรงกว่ามาก ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ไก่จะถูกนึกถึงเมื่อพูดถึงแกลเลียม

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

ลักษณะและลักษณะทางกายภาพ

แกลเลียมเป็นโลหะสีเงินที่ไม่มีกลิ่นและมีผิวสัมผัสคล้ายแก้วและมีรสฝาด ของแข็งของมันนุ่มและเปราะและเมื่อมันหักมันจะทำให้เกิดการรวมตัวกัน นั่นคือชิ้นส่วนที่เกิดขึ้นมีลักษณะโค้งคล้ายกับเปลือกหอยทะเล

เมื่อละลายขึ้นอยู่กับมุมที่มองก็สามารถแสดงแสงสีฟ้าได้ ของเหลวสีเงินนี้ไม่เป็นพิษเมื่อสัมผัส อย่างไรก็ตามมัน "ยึด" กับพื้นผิวมากเกินไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเป็นเซรามิกหรือแก้ว ตัวอย่างเช่นแกลเลียมหยดเดียวสามารถซึมเข้าไปในถ้วยแก้วเพื่อเคลือบด้วยกระจกสีเงิน

ถ้าส่วนที่เป็นของแข็งของแกลเลียมถูกสะสมไว้ในแกลเลียมเหลวจะทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสที่ผลึกแกลเลียมแวววาวพัฒนาและเติบโตอย่างรวดเร็ว

เลขอะตอม (Z)

31 ( ₃₁ Ga)

มวลโมลาร์

69.723 ก. / โมล

จุดหลอมเหลว

29.7646 องศาเซลเซียส อุณหภูมินี้สามารถเข้าถึงได้โดยการจับแก้วแกลเลียมให้แน่นระหว่างสองมือจนกว่ามันจะละลาย

จุดเดือด

2400 องศาเซลเซียส สังเกตช่องว่างระหว่าง 29.7 ºCและ 2400 2400C; นั่นคือแกลเลียมเหลวมีความดันไอต่ำมากและข้อเท็จจริงนี้ทำให้เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันมากที่สุดระหว่างสถานะของเหลวและสถานะก๊าซ

ความหนาแน่น

อุณหภูมิห้อง -At: 5.91 กรัม / ซม. ³

- ที่จุดหลอมเหลว: 6.095 g / cm ³

โปรดทราบว่าสิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับแกลเลียมเช่นเดียวกับน้ำ: ความหนาแน่นของของเหลวมีมากกว่าของแข็ง ดังนั้นผลึกของคุณจะลอยอยู่บนแกลเลียมเหลว (แกลเลียมภูเขาน้ำแข็ง) ในความเป็นจริงการขยายปริมาตรของของแข็งนั้น (สามเท่า) ทำให้ไม่สะดวกที่จะเก็บแกลเลียมเหลวไว้ในภาชนะอื่นที่ไม่ใช่พลาสติก

ความร้อนของฟิวชั่น

5.59 กิโลจูล / โมล

ความร้อนของการกลายเป็นไอ

256 กิโลจูล / โมล

ความจุความร้อนกราม

25.86 J / (โมล K)

ความดันไอ

ที่ 1,037 ºCเฉพาะของเหลวเท่านั้นที่มีแรงดัน 1 Pa

อิเล็ก

1.81 ในระดับ Pauling

พลังงานไอออไนเซชัน

- ขั้นแรก: 578.8 กิโลจูล / โมล ( ก๊าซGa ⁺ )

- ประการที่สอง: 1979.3 kJ / mol ( ก๊าซGa ²⁺ )

- ประการที่สาม: 2963 kJ / mol ( ก๊าซGa ³⁺ )

การนำความร้อน

40.6 W / (ม. K)

ความต้านทานไฟฟ้า

270 nΩ m ที่ 20 ºC

ความแข็ง Mohs

1.5

ความเหนียว

1,819 cP ที่32ºC

แรงตึงผิว

709 dynes / cm ที่ 30 ºC

Amphotericism

เช่นเดียวกับอลูมิเนียมแกลเลียมเป็นแอมโฟเทอริก ทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและเบส ตัวอย่างเช่นกรดแก่สามารถละลายให้กลายเป็นเกลือแกลเลียม (III); หากพวกเขาเป็น H ₂ SO ₄และ HNO ₃ , Ga ₂ (SO ₄ ) ₃และ Ga (NO ₃ ) _{3 ที่มีการผลิต}ตามลำดับ ในขณะที่เมื่อทำปฏิกิริยาที่มีฐานที่แข็งแกร่ง, เกลือ gallate มีการผลิตด้วยไอออน Ga (OH) ₄ -

สังเกตความคล้ายคลึงกันระหว่าง Ga (OH) ₄ ^-และ Al (OH) ₄ ^- (aluminate) ถ้าเติมแอมโมเนียลงในตัวกลางจะเกิดแกลเลียม (III) ไฮดรอกไซด์ Ga (OH) ₃ซึ่งเป็นแอมโฟเทอริกด้วย เมื่อทำปฏิกิริยากับเบสแก่มันจะสร้าง Ga (OH) ₄ ^{- อีกครั้ง}แต่ถ้ามันทำปฏิกิริยากับกรดแก่มันจะปลดปล่อยน้ำ³⁺ที่ซับซ้อนออกมา

การเกิดปฏิกิริยา

แกลเลียมเมทัลลิค่อนข้างเฉื่อยที่อุณหภูมิห้อง ไม่ทำปฏิกิริยากับอากาศเนื่องจากเป็นชั้นบาง ๆ ของออกไซด์ Ga ₂ O ₃ช่วยปกป้องออกซิเจนและกำมะถัน อย่างไรก็ตามเมื่อได้รับความร้อนการเกิดออกซิเดชันของโลหะจะยังคงเปลี่ยนรูปเป็นออกไซด์อย่างสมบูรณ์ และถ้ากำมะถันเป็นปัจจุบันที่อุณหภูมิสูงตอบสนองในรูปแบบ Ga ₂ S 3

ไม่เพียง แต่มีแกลเลียมออกไซด์และซัลไฟด์เท่านั้น แต่ยังมีฟอสไฟด์ (GaP), อาร์เซไนด์ (GaAs), ไนไตรด์ (GaN) และแอนติโมไนด์ (GaSb) สารประกอบดังกล่าวเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาโดยตรงของธาตุที่อุณหภูมิสูงขึ้นหรือโดยเส้นทางสังเคราะห์อื่น ๆ

ในทำนองเดียวกันแกลเลียมสามารถทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนเพื่อสร้างเฮไลด์ตามลำดับ เช่น Ga ₂ Cl ₆ , GAF ₃และ Ga ₂ฉัน3

โลหะนี้เช่นอะลูมิเนียมและคอนเจนเนอร์ (สมาชิกของกลุ่มเดียวกัน 13) สามารถทำปฏิกิริยาโควาเลนต์กับอะตอมของคาร์บอนเพื่อผลิตสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิก ในกรณีของผู้ที่มีพันธะ Ga-C จะเรียกว่า organogaliums

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับแกลเลียมไม่ใช่ลักษณะทางเคมีใด ๆ ก่อนหน้านี้ แต่เป็นความง่ายอย่างมากที่สามารถผสมได้ (คล้ายกับปรอทและกระบวนการควบรวมกัน) อะตอมของ Ga "ถูไหล่" อย่างรวดเร็วระหว่างผลึกโลหะทำให้เกิดเป็นแกลเลียมอัลลอยด์

โครงสร้างและการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์

ความซับซ้อน

แกลเลียมไม่เพียง แต่เป็นโลหะที่หลอมละลายด้วยความร้อนจากฝ่ามือของคุณเท่านั้น แต่โครงสร้างของมันนั้นซับซ้อนและไม่แน่นอน

ในแง่หนึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าผลึกของมันใช้โครงสร้างออร์โธรห์มบิก (Ga-I) ภายใต้สภาวะปกติ อย่างไรก็ตามนี่เป็นเพียงหนึ่งในขั้นตอนที่เป็นไปได้สำหรับโลหะนี้ซึ่งยังไม่ได้ระบุลำดับที่แน่นอนของอะตอม ดังนั้นจึงเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนมากกว่าที่จะปรากฏในแวบแรก

ดูเหมือนว่าผลลัพธ์จะแตกต่างกันไปตามมุมหรือทิศทางที่วิเคราะห์โครงสร้าง (anisotropy) ในทำนองเดียวกันโครงสร้างเหล่านี้มีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือความดันที่น้อยที่สุดซึ่งหมายความว่าแกลเลียมไม่สามารถกำหนดเป็นผลึกชนิดเดียวได้ในขณะตีความข้อมูล

dimers

อะตอมของ Ga มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันด้วยพันธะโลหะ อย่างไรก็ตามมีการพบความแปรปรวนร่วมในระดับหนึ่งระหว่างอะตอมใกล้เคียงสองอะตอมดังนั้นจึงถือว่าการมีอยู่ของ Ga ₂ dimer (Ga-Ga)

ในทางทฤษฎีพันธะโควาเลนต์นี้ควรเกิดจากการทับซ้อนกันของออร์บิทัล 4p โดยมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวตามโครงร่างอิเล็กทรอนิกส์:

3 มิติ¹⁰ 4 วินาที² 4p ¹

ส่วนผสมของปฏิกิริยาระหว่างโลหะโควาเลนต์นี้เกิดจากจุดหลอมเหลวต่ำของแกลเลียม เนื่องจากแม้ว่าในแง่หนึ่งอาจมี "ทะเลอิเล็กตรอน" ที่ยึดอะตอม Ga ไว้ด้วยกันอย่างแน่นหนาในคริสตัลส่วนอีกหน่วยโครงสร้างประกอบด้วย Ga ₂ dimers ซึ่งปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลอ่อนแอ

เฟสภายใต้ความกดดันสูง

เมื่อความดันเพิ่มขึ้นจาก 4 ถึง 6 GPa ผลึกแกลเลียมจะได้รับการเปลี่ยนเฟส จาก orthorhombic จะส่งผ่านไปยังลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่บนร่างกาย (Ga-II) และจากนี้ไปยัง tetragonal ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ร่างกาย (Ga-III) ในช่วงความดันอาจมีส่วนผสมของผลึกเกิดขึ้นซึ่งทำให้การตีความโครงสร้างยากยิ่งขึ้น

เลขออกซิเดชัน

อิเล็กตรอนที่มีพลังมากที่สุดคืออิเล็กตรอนที่พบในวงโคจร 4s และ 4p เนื่องจากมีสามตัวจึงคาดว่าแกลเลียมอาจสูญเสียพวกมันเมื่อรวมกับองค์ประกอบที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่ามัน

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นจะถือว่าการมีอยู่ของไอออนบวก Ga ³⁺และจำนวนหรือสถานะออกซิเดชั่นเป็น +3 หรือ Ga (III) ในความเป็นจริงนี่เป็นเลขออกซิเดชันที่พบบ่อยที่สุด ตัวอย่างเช่นสารประกอบต่อไปนี้มีแกลเลียมเป็น +3: Ga ₂ O ₃ (Ga ₂ ³⁺ O ₃ ^2- ), Ga ₂ Br ₆ (Ga ₂ ³⁺ Br ₆ ^- ), Li ₃ GaN ₂ (Li ₃ ⁺ Ga ³⁺ N ₂ ^3- ) และ Ga ₂ Te ₃ (Ga ₂³⁺เต₃ ^2- ).

แกลเลียมยังสามารถพบได้ด้วยเลขออกซิเดชัน +1 และ +2 แม้ว่าจะมีค่าน้อยกว่า +3 มาก (คล้ายกับอลูมิเนียม) ตัวอย่างของสารประกอบดังกล่าว ได้แก่ GaCl (Ga ⁺ Cl ^- ), Ga ₂ O (Ga ₂ ⁺ O ^2- ) และ GaS (Ga ²⁺ S ^2- )

โปรดสังเกตว่าการมีอยู่ของไอออนที่มีขนาดของประจุที่เหมือนกับเลขออกซิเดชันที่พิจารณาจะถือว่าเสมอ (ถูกต้องหรือไม่)

จะหาและรับได้ที่ไหน

ตัวอย่างของแร่แกลเลียมซึ่งหายาก แต่เป็นเพียงตัวอย่างเดียวที่มีความเข้มข้นของแกลเลียม ที่มา: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

แกลเลียมพบได้ในเปลือกโลกโดยมีปริมาณมากตามสัดส่วนของโลหะโคบอลต์ตะกั่วและไนโอเบียม ปรากฏเป็นไฮเดรตซัลไฟด์หรือออกไซด์แพร่กระจายอย่างกว้างขวางเป็นสิ่งสกปรกที่มีอยู่ในแร่ธาตุอื่น ๆ

ออกไซด์และซัลไฟด์ละลายในน้ำได้ไม่ดีดังนั้นความเข้มข้นของแกลเลียมในทะเลและแม่น้ำจึงต่ำ นอกจากนี้แร่ธาตุชนิดเดียวที่“ อุดม” ในแกลเลียมคือแกลลิตา (CuGaS ₂ภาพบนสุด) อย่างไรก็ตามมันเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้ประโยชน์จากแม่ไก่เพื่อรับโลหะนี้ ที่รู้จักกันน้อยคือแร่แกลเลียม plumbogumite

ดังนั้นจึงไม่มีแร่ในอุดมคติสำหรับโลหะนี้ (ที่มีความเข้มข้นมากกว่า 0.1% โดยมวล)

แกลเลียมจะได้รับเป็นผลพลอยได้จากการบำบัดแร่โลหะอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นสามารถสกัดได้จากแร่อะลูมิเนียมเครื่องปั่นสังกะสีสารส้มถ่านหินกาเลนาสไพไรต์เยอร์มัน ฯลฯ นั่นคือมักเกี่ยวข้องกับอลูมิเนียมสังกะสีคาร์บอนตะกั่วเหล็กและเจอร์เมเนียมในแร่ธาตุต่างๆ

โครมาโทกราฟีแลกเปลี่ยนไอออนและอิเล็กโทรลิซิส

เมื่อวัตถุดิบแร่ถูกย่อยหรือละลายไม่ว่าจะในสื่อที่เป็นกรดรุนแรงหรือพื้นฐานจะได้ส่วนผสมของไอออนโลหะที่ละลายในน้ำ เนื่องจากแกลเลียมเป็นผลิตภัณฑ์ทุติยภูมิไอออน Ga ^{3+ จึง}ยังคงละลายอยู่ในส่วนผสมเมื่อโลหะที่สนใจตกตะกอน

ดังนั้นจึงเป็นที่ต้องการที่จะแยก Ga ³⁺เหล่านี้ออกจากไอออนอื่น ๆ โดยมีจุดประสงค์เพียงอย่างเดียวเพื่อเพิ่มความเข้มข้นและความบริสุทธิ์ของโลหะที่ได้

สำหรับสิ่งนี้นอกเหนือจากเทคนิคการตกตะกอนแบบเดิมแล้วยังมีการใช้โครมาโทกราฟีแลกเปลี่ยนไอออนผ่านการใช้เรซิน ด้วยเทคนิคนี้ทำให้สามารถแยก (เช่น) Ga ³⁺จาก Ca ²⁺หรือ Fe ³⁺ได้

เมื่อได้สารละลาย Ga ^{3+ ที่}มีความเข้มข้นสูงแล้วจะต้องถูกอิเล็กโทรลิซิส นั่นคือ Ga ³⁺ได้รับอิเล็กตรอนเพื่อให้สามารถสร้างเป็นโลหะได้

ไอโซโทป

แกลเลียมพบในธรรมชาติโดยส่วนใหญ่เป็นไอโซโทปสองไอโซโทปคือ⁶⁹ Ga มีจำนวนมาก 60.11% และ⁷¹ Ga มีจำนวนมากถึง 39.89% ด้วยเหตุนี้น้ำหนักอะตอมของแกลเลียมจึงเท่ากับ 69.723 u ไอโซโทปอื่น ๆ ของแกลเลียมเป็นสารสังเคราะห์และกัมมันตภาพรังสีโดยมีมวลอะตอมตั้งแต่⁵⁶ Ga ถึง⁸⁶ Ga

ความเสี่ยง

สิ่งแวดล้อมและกายภาพ

จากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อมแกลเลียมโลหะไม่มีปฏิกิริยาและละลายในน้ำได้มากนักดังนั้นการรั่วไหลในทางทฤษฎีจึงไม่ได้แสดงถึงความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนที่รุนแรง นอกจากนี้ยังไม่ทราบว่ามันมีบทบาททางชีววิทยาอะไรในสิ่งมีชีวิตโดยอะตอมส่วนใหญ่จะถูกขับออกทางปัสสาวะโดยไม่มีร่องรอยของการสะสมในเนื้อเยื่อใด ๆ

แกลเลียมสามารถจับได้ด้วยมือเปล่าต่างจากปรอท ในความเป็นจริงการทดลองหลอมด้วยความร้อนของมือถือเป็นเรื่องธรรมดา บุคคลสามารถสัมผัสของเหลวสีเงินที่เกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องกลัวว่าจะทำลายหรือทำร้ายผิวหนัง แม้ว่ามันจะทิ้งคราบเงินไว้ก็ตาม

อย่างไรก็ตามการบริโภคมันอาจจะเป็นพิษตั้งแต่ในทางทฤษฎีมันจะละลายในกระเพาะอาหารเพื่อสร้าง GaCl ₃ ; เกลือแกลเลียมที่มีผลต่อร่างกายไม่ขึ้นกับโลหะ

ทำอันตรายต่อโลหะ

แกลเลียมมีลักษณะการย้อมสีสูงหรือยึดติดกับพื้นผิว และถ้าสิ่งเหล่านี้เป็นโลหะมันจะผ่านเข้าไปและสร้างโลหะผสมได้ทันที ลักษณะเฉพาะของความสามารถในการผสมกับโลหะเกือบทั้งหมดนี้ทำให้ไม่เหมาะสมที่จะทำแกลเลียมเหลวหกใส่วัตถุโลหะใด ๆ

ดังนั้นวัตถุที่เป็นโลหะจึงเสี่ยงต่อการแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยต่อหน้าแกลเลียม การกระทำของมันอาจช้ามากและไม่มีใครสังเกตเห็นจนทำให้เกิดความประหลาดใจที่ไม่พึงปรารถนา โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ามันหกลงบนเก้าอี้โลหะซึ่งอาจพังทลายเมื่อมีคนนั่งอยู่บนเก้าอี้

นั่นคือเหตุผลที่ผู้ที่ต้องการจับแกลเลียมไม่ควรสัมผัสกับโลหะอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นของเหลวของมันสามารถละลายอลูมิเนียมฟอยล์ได้เช่นเดียวกับการแอบเข้าไปในผลึกอินเดียมเหล็กและดีบุกเพื่อทำให้เปราะ

โดยทั่วไปแล้วแม้ว่าจะมีการกล่าวถึงข้างต้นและความจริงที่ว่าไอระเหยของมันแทบจะไม่อยู่ที่อุณหภูมิห้อง แต่โดยทั่วไปแล้วแกลเลียมถือว่าเป็นองค์ประกอบที่ปลอดภัยและไม่มีความเป็นพิษ

การประยุกต์ใช้งาน

เครื่องวัดอุณหภูมิ

เครื่องวัดอุณหภูมิ Galinstan ที่มา: Gelegenheitsautor

แกลเลียมได้แทนที่ปรอทเป็นของเหลวเพื่ออ่านอุณหภูมิที่เทอร์โมมิเตอร์ทำเครื่องหมายไว้ อย่างไรก็ตามจุดหลอมเหลวที่ 29.7 ºCยังคงสูงสำหรับแอปพลิเคชันนี้ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมในสถานะโลหะจึงไม่สามารถใช้ในเทอร์มอมิเตอร์ได้ แทนที่จะใช้โลหะผสมที่เรียกว่า Galinstan (Ga-In-Sn)

โลหะผสม Galinstan มีจุดหลอมเหลวประมาณ -18 ºCและการเพิ่มความเป็นพิษเป็นศูนย์ทำให้เป็นสารที่เหมาะสำหรับการออกแบบเครื่องวัดอุณหภูมิทางการแพทย์ที่ไม่ใช้สารปรอท วิธีนี้ถ้ามันพังก็จะปลอดภัยในการทำความสะอาด แม้ว่ามันจะทำให้พื้นสกปรกเนื่องจากพื้นผิวเปียกได้

การผลิตกระจก

อีกครั้งการกล่าวถึงเกิดจากความสามารถในการเปียกของแกลเลียมและโลหะผสม เมื่อสัมผัสกับพื้นผิวพอร์ซเลนหรือแก้วมันจะกระจายไปทั่วพื้นผิวจนกว่าจะปิดด้วยกระจกสีเงิน

นอกจากกระจกแล้วยังมีการใช้โลหะผสมแกลเลียมเพื่อสร้างวัตถุทุกรูปทรงเนื่องจากเมื่อพวกมันเย็นตัวแล้ว สิ่งนี้อาจมีศักยภาพทางนาโนเทคโนโลยีที่ยอดเยี่ยม: การสร้างวัตถุที่มีขนาดเล็กมากซึ่งจะทำงานได้อย่างมีเหตุผลที่อุณหภูมิต่ำและแสดงคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ตามแกลเลียม

คอมพิวเตอร์

แผ่นระบายความร้อนที่ใช้ในโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ทำจากโลหะผสมแกลเลียม

ยาเสพติด

ไอออน Ga ³⁺มีความคล้ายคลึงกับ Fe ³⁺ในลักษณะที่เข้าไปแทรกแซงกระบวนการเผาผลาญ ดังนั้นหากมีหน้าที่ปรสิตหรือแบคทีเรียที่ต้องการธาตุเหล็กในการดำเนินการพวกเขาสามารถหยุดได้โดยเข้าใจผิดว่าเป็นแกลเลียม นั่นคือกรณีของแบคทีเรีย pseudomonas

นี่คือที่ที่ยาแกลเลียมปรากฏขึ้นซึ่งอาจประกอบด้วยเกลืออนินทรีย์หรือออร์กาโนกาเลี่ยม Ganita ชื่อทางการค้าของแกลเลียมไนเตรต Ga (NO ₃ ) ₃ใช้เพื่อควบคุมความเข้มข้นของแคลเซียมสูง (hypercalcemia) ที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งกระดูก

เทคโนโลยี

แกลเลียมอาร์เซไนด์และไนไตรด์มีลักษณะเป็นสารกึ่งตัวนำซึ่งเข้ามาแทนที่ซิลิกอนในการใช้งานออปโตอิเล็กทรอนิกส์บางชนิด ทรานซิสเตอร์ไดโอดเลเซอร์และไดโอดเปล่งแสง (สีน้ำเงินและสีม่วง) ชิปเซลล์แสงอาทิตย์ ฯลฯ ได้รับการผลิตขึ้นด้วย ตัวอย่างเช่นด้วยเลเซอร์ GaN ทำให้สามารถอ่านแผ่น Blu-Ray ได้

ตัวเร่งปฏิกิริยา

แกลเลียมออกไซด์ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาการเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาอินทรีย์ที่แตกต่างกันซึ่งเป็นที่สนใจอย่างมากในอุตสาหกรรม หนึ่งในตัวเร่งปฏิกิริยาแกลเลียมที่ใหม่กว่าประกอบด้วยของเหลวของตัวเองซึ่งอะตอมของโลหะอื่นจะกระจายตัวซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางหรือไซต์ที่ใช้งานอยู่

ตัวอย่างเช่นมีการศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาแกลเลียม - แพลเลเดียมในปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันของบิวเทน นั่นคือการเปลี่ยนบิวเทนให้เป็นชนิดที่ไม่อิ่มตัวเชิงปฏิกิริยามากขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมอื่น ๆ ตัวเร่งปฏิกิริยานี้ประกอบด้วยแกลเลียมเหลวทำหน้าที่เป็นตัวรองรับอะตอมของแพลเลเดียม

อ้างอิง

1. Sella Andrea (23 กันยายน 2552). แกลเลียม. เคมีโลก. ดึงมาจาก: chemistryworld.com
2. วิกิพีเดีย (2019) แกลเลียม. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
3. Li, R. , Wang, L. , Li, L. , Yu, T. , Zhao, H. , Chapman, KW Liu, H. (2017). โครงสร้างเฉพาะของแกลเลียมเหลวภายใต้ความกดดัน รายงานทางวิทยาศาสตร์, 7 (1), 5666 ดอย: 10.1038 / s41598-017-05985-8
4. Brahama D. Sharma และ Jerry Donohue (1962) การปรับแต่งโครงสร้างผลึกของแกลเลียม Zeitschrift fiir Kristallographie, Bd.111, S. 293-300
5. Wang, W. , Qin, Y. , Liu, X. และคณะ (2011) สาเหตุการแพร่กระจายการเกิดและการเพิ่มคุณค่าของแกลเลียมในถ่านหินจาก Jungar Coalfield มองโกเลียใน วิทย์แผ่นดินจีน. 54: 1053. doi.org/10.1007/s11430-010-4147-0
6. Marques Miguel (เอสเอฟ) แกลเลียม. กู้คืนจาก: nautilus.fis.uc.pt
7. บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (5 เมษายน 2561). แกลเลียม. สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com
8. Bloom Josh (3 เมษายน 2560). แกลเลียม: ละลายในปากไม่ใช่มือ! สภาวิทยาศาสตร์และสุขภาพแห่งสหรัฐอเมริกา สืบค้นจาก: acsh.org
9. ดร. ดั๊กสจ๊วต (2019) ข้อเท็จจริงธาตุแกลเลียม Chemicool ดึงมาจาก: chemicool.com
10. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2019) แกลเลียม. ฐานข้อมูล PubChem CID = 5360835 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov