ГАЛЛИЙ

ГАЛЛИЙ (лат. Gallium),
Ga, химический элемент III группы периодич, системы Д. И. Менделеева, п.
н. 31, ат. м. 69,72; серебристо-белый мягкий металл. Состоит из двух стабильных
изотопов с массовыми числами 69 (60,5% ) и 71 (39,5% ).

Существование Г. ("экаалюминия")
и осн. его свойства были предсказаны в 1870 Д. И. Менделеевым. Элемент
был открыт спектральным анализом в пиренейской цинковой обманке и выделен
в 1875 франц. химиком П. Э. Лекоком де Буабодраном; назван в честь Франции
(лат. Gallia). Точное совпадение свойств Г. с предсказанными было первым
триумфом периодич. системы.

Среднее содержание Г. в земной
коре относительно высокое, 1,5*10^-3% по массе, что равно содержанию
свинца и молибдена. Г.- типичный рассеянный элемент. Единственный минерал
Г.- галдит CuGaSалюминия, что обусловлено сходством их физико-химич. свойств. Осн. часть
Г. в литосфере заключена в минералах алюминия. Содержание Г. в бокситах
и нефелинах колеблется от 0,002 до 0,01%. Повышенные концентрации Г. наблюдаются
также в сфалеритах (0,01-0,02% ), в каменных углях (вместе с германием),
а также в нек-рых жел. рудах.

Физические и химические свойства.
Г. имеет ромбич. (псевдотетрагональную) решётку с параметрами а = 4,5197А,
b = 7,6601А, c = = 4,5257А. Плотн. (г/см³) твёрдого металла
5,904 (20°С), жидкого 6,095 (29,8°С), т. е. при затвердевании объём Г.
увеличивается; tособенность Г.- большой интервал жидкого состояния (2200°С) и низкое давление
пара при темп-pax до 1100-1200°С. Удельная теплоёмкость твёрдого Г. 376,7
дж/(кг*К), т. е. 0,09 кал/(г*град) в интервале 0-24°С, жидкого соответственно
410 дж/(кг*К), то есть 0,098 кал/(г*град) в интервале 29 - 100°С. Удельное
электрич. сопротивление (ом-см) твёрдого Г. 53,4*10^-6 (0°С),
жидкого 27,2*10^-6 (30°С). Вязкость (пуаз = 0,1 н*сек/м²):
1,612 (98°С), 0,578 (1100°С), поверхностное натяжение 0,735 н/м (735 дин/см)
(30 ⁰С в атмосфере Ндлин волн 4360А и 5890А соответственно равны 75,6% и 71,3%. Сечение захвата
тепловых нейтронов 2,71 барна (2,7* •10^-28 м²).

На воздухе при обычной темп-ре
Г. стоек. Выше 260° С в сухом кислороде наблюдается медленное окисление
(плёнка окиси защищает металл). В серной и соляной к-тах Г. растворяется
медленно, в плавиковой - быстро, в азотной к-те на холоду Г. устойчив.
В горячих растворах щелочей Г. медленно растворяется. Хлор и бром реагируют
с Г. на холоду, иод - при нагревании. Расплавленный Г. при темп-pax выше
300° С взаимодействует со всеми конструкционными металлами и сплавами.

Наиболее устойчивы трёхвалентные
соединения Г., к-рые во многом близки по свойствам химич. соединениям алюминия.
Кроме того, известны одно- и двухвалентные соединения. Высший окисел Gавещество белого цвета, нерастворимое в воде. Соответствующая ему гидроокись
осаждается из растворов солей Г. в виде белого студенистого осадка. Она
имеет ярко выраженный амфотерный характер. При растворении в щелочах образуются
галлаты (напр., Na[Ga(OH)Г.: GаКислотные свойства у гидроокиси Г. выражены сильнее, чем у гидроокиси алюминия
[интервал выделения Аl(ОН)з лежит в пределах рН = 10,6-4,1, a Ga(OH)в пределах рН = 9,7-3,4].

В отличие от А1(ОН)з, гидроокись
Г. растворяется не только в сильных щелочах, но и в растворах аммиака.
При кипячении из аммиачного раствора вновь выпадает гидроокись Г.

Из солей Г. наибольшее значение
имеют хлорид GaClи сульфат Gaметаллов и аммония образует двойные соли типа квасцов, напр. (NHGa(SOв воде и разбавленных к-тах ферроцианид Gaчто может быть использовано для его отделения от Аl и ряда др. элементов.

Получение и применение. Осн.
источник получения Г.- алюминиевое произ-во. Г. при переработке бокситов
по способу Байера концентрируется в оборотных маточных растворах после
выделения Аl(ОН)з. Из таких растворов Г. выделяют электролизом на ртутном
катоде. Из щелочного раствора, полученного после обработки амальгамы водой,
осаждают Ga(OH)

При содово-известковом способе
переработки бокситовой или нефелиновой руды Г. концентрируется в последних
фракциях осадков, выделяемых в процессе карбонизации. Для дополнит, обогащения
осадок гидроокисей обрабатывают известковым молоком. При этом большая часть
А1 остаётся в осадке, а Г. переходит в раствор, из к-рого пропусканием
СОпоследний растворяют в щёлочи и выделяют Г. электролитически.

Источником Г. может служить
также остаточный анодный сплав процесса рафинирования А1 по методу трёхслойного
электролиза. В произ-ве цинка источниками Г. являются возгоны(вельц-окислы),
образующиеся при переработке хвостов выщелачивания цинковых огарков.

Полученный электролизом щелочного
раствора жидкий Г., промытый водой и кислотами (НСl, HNOсодержит 99,9-99,95% Ga. Более чистый металл получают плавкой в вакууме,
зонной плавкой или вытягиванием монокристалла из расплава.

Широкого пром. применения
Г. пока не имеет. Потенциально возможные масштабы попутного получения Г.
в производстве алюминия до сих пор значительно превосходят спрос на металл.
Наиболее перспективно применение Г. в виде хим. соединений типа GaAs, GaP,
GaSb, обладающих полупроводниковыми свойствами. Они могут применяться в
высокотемпературных выпрямителях и транзисторах, солнечных батареях и др.
приборах, где может быть использован фотоэффект в запирающем слое, а также
в приёмниках инфракрасного излучения. Г. можно использовать для изготовления
оптич. зеркал, отличающихся высокой отражательной способностью. Сплав алюминия
с Г. предложен вместо ртути в качестве катода ламп ультрафиолетового излучения,
применяемых в медицине. Жидкий Г. и его сплавы предложено использовать
для изготовления высокотемпературных термометров (600- 1300°С) и манометров.
Представляет интерес применение Г. и его сплавов в качестве жидкого теплоносителя
в энер-гетич. ядерных реакторах (этому мешает активное взаимодействие Г.
при рабочих температурах с конструкционными материалами; эвтектич. сплав
Ga-Zn-Sn оказывает меньшее коррозионное действие, чем чистый Г.).

Лит.; Шека И. А., Чау с И.
С., Митюрева Т. Т., Галлий, К., 1963; Ерёмин Н. И., Галлий, М., 1964; Зеликман
А. Н., Крейн О. Е., Самсонов Г. В., Металлургия редких металлов, 2 изд.,
М., 1964; Еinесkе Е., Das Gallium, Lpz., [1937]. А. Н. Зеликман.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я