Μετάβαση στο περιεχόμενο

Γάλλιο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Γραμμή 158: Γραμμή 158:


Το γάλλιο είναι παρόν και στα περισσότερα είδη επιφανειακών εδαφών όπου περιέχεται σε ποσότητες από 2 ppm έως 200 ppm με μια μέση τιμή περίπου 21,1 ppm<ref name="Environmental chemistry (volume 2)" /><ref group="Σημ.">Στο βιβλίο [http://books.google.gr/books?id=6-JESjZ-VPEC&dq= ''Trace elements in soils''] των Huguette Aubert και Maurice Pinta (σελ. 106) αναφέρονται 2,6 - 100 ppm με μέση τιμή 30 ppm</ref>.
Το γάλλιο είναι παρόν και στα περισσότερα είδη επιφανειακών εδαφών όπου περιέχεται σε ποσότητες από 2 ppm έως 200 ppm με μια μέση τιμή περίπου 21,1 ppm<ref name="Environmental chemistry (volume 2)" /><ref group="Σημ.">Στο βιβλίο [http://books.google.gr/books?id=6-JESjZ-VPEC&dq= ''Trace elements in soils''] των Huguette Aubert και Maurice Pinta (σελ. 106) αναφέρονται 2,6 - 100 ppm με μέση τιμή 30 ppm</ref>.

Στους μετεωρίτες, το γάλλιο βρίσκεται σε συγκέντρωση 7,8 ppm στους ανθρακίτες<ref name=webel>[http://www.webelements.com/gallium/geology.html WebElements. Gallium]</ref>, και ειδικότερα 9,71 ppm στους CI-χονδρίτες, > 5 ppm στους Η-χονδρίτες και 2,6 ppm στους ευκρίτες<ref group=Σημ.>Οι CI- και Η-χονδρίτες είναι υποκατηγορίες ανθρακιτών, ενώ οι ευκρίτες ανήκουν στην κατηγορία των αχονδριτών]</ref><ref>{{cite book|title= Meteorites: messengers from space|edition = εικονογραφημένη|chapter =|author= Fritz Heide, Frank Wlotzka|editor=|year=1995|publisher= Springer|pages=|url= http://books.google.gr/books?id=k3Tu0BcNEaoC&vq=|ISBN = 3540581057|format=|accessdate=}}</ref>.


== Γεωχημεία του γαλλίου ==
== Γεωχημεία του γαλλίου ==

Έκδοση από την 08:04, 17 Ιουλίου 2011

Γάλλιο
ΨευδάργυροςΓάλλιοΓερμάνιο
Αργίλιο

Ga

Ίνδιο


Κρύσταλλοι γαλλίου καθαρότητας 99,999%

Ιστορία
Ταυτότητα του στοιχείου
Όνομα, σύμβολο Γάλλιο (Ga)
Ατομικός αριθμός (Ζ) 31
Κατηγορία Μέταλλα
ομάδα, περίοδος,
τομέας
13 (IIIA) ,4, p
Σχετική ατομική
μάζα (Ar)
69,723(1)
Ηλεκτρονική
διαμόρφωση
[Ar] 4s2 3d10 4p1
Αριθμός EINECS 231-163-8
Αριθμός CAS 7440-55-3
Ατομικές ιδιότητες
Ατομική ακτίνα 135 pm
Ομοιοπολική ακτίνα 122±3 pm
Ακτίνα van der Waals 187 pm
Ηλεκτραρνητικότητα 1,81
Κυριότεροι αριθμοί
οξείδωσης
+3
Ενέργειες ιονισμού 1η:578,8 KJ/mol
2η:1979,3 KJ/mol
3η:2963 ΚJ/mol
Φυσικά χαρακτηριστικά
Κρυσταλλικό σύστημα ορθορομβικό (α-Ga)[1]
Κρυσταλλικό πλέγμα μονοεδρικά κεντρωμένο[2]
Σημείο τήξης 29,7646°C (85,5763°F) (302,9146 K)[3][4]
Σημείο βρασμού 2204°C (3999°F) (2477 K)
Τριπλό σημείο 29,7666°C (85,5799°F) (302,9166 K)
Πυκνότητα 5,904 g/cm3[2][5]
Ενθαλπία τήξης 5,59 KJ/mol
Ενθαλπία εξάτμισης 254 KJ/mol
Ειδική θερμοχωρητικότητα 25,86 J/mol·K
Μαγνητική συμπεριφορά διαμαγνητικό[6]
Ειδική ηλεκτρική
αντίσταση
(20°C) 270 nΩ·m
Ειδική θερμική
αγωγιμότητα
40,6 W/(m·K)
Σκληρότητα Mohs 1,5-2,5[7]
Σκληρότητα Brinell 60 MPa
Μέτρο ελαστικότητας
(Young's modulus)
9,81 GPa[7]
Μέτρο διάτμησης
(Shear modulus)
6,67 GPa
Λόγος Poison 0,47
Ταχύτητα του ήχου 2740 m/s (υγρό, 12 MHz), εγκάρσια κύματα σε στερεό 750 m/s, διαμήκη κύματα σε στερεό 3030 m/s[7]
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το χημικό στοιχείο γάλλιο (αγγλικά : gallium) είναι σπάνιο, μαλακό, εύτηκτο, εύθρυπτο σε χαμηλές θερμοκρασίες, αργυρόλευκο μέταλλο με στιλπνή μεταλλική λάμψη. Ο ατομικός αριθμός του είναι 31 και η σχετική ατομική μάζα του 69,723(1)[8]. Το χημικό του σύμβολο είναι "Ga" και ανήκει στην ομάδα 13 (IIIA, με την παλαιότερη ταξινόμηση) του περιοδικού πίνακα, στην περίοδο 4 και στο p-block. Έχει θερμοκρασία τήξης 29,7646°C και θερμοκρασία βρασμού 2204°C.

Ανακαλύφθηκε το 1875 από τον Γάλλο χημικό Πολ-Εμίλ Λεκόκ ντε Μπουαμποντράν και πήρε το όνομά του από την Gallia, παλιά λατινική ονομασία της Γαλλίας.

Το γάλλιο δεν υπάρχει σε ελεύθερη μορφή στη φύση, και τα λίγα ορυκτά με υψηλή περιεκτικότητα σ' αυτό, όπως ο γαλλίτης είναι πολύ σπάνια για να χρησιμεύσουν ως βασική πηγή του στοιχείου ή των ενώσεών του. Οι διάφορες πηγές δε συμφωνούν ως προς τη μέση περιεκτικότητα του στερεού φλοιού της γης σε γάλλιο. Έτσι, αναφέρονται περιεκτικότητες από 15 ppm έως και 19 ppm. Είναι πιο άφθονο από ό,τι πολλά πιο γνωστά μέταλλα, όπως το αντιμόνιο, το μολυβδαίνιο, το ασήμι και το βολφράμιο αλλά σε αντίθεση μ' αυτά δε βρίσκεται σε φυσικές εμφανίσεις ορυκτών με οικονομικό ενδιαφέρον. Παράγεται κυρίως ως παραπροϊόν κατά την παραγωγή αλουμίνας από το βωξίτη και από την έκπλυση του οξειδίου του ψευδαργύρου πριν από την ηλεκτρόλυσή του. Κυριότερες χώρες παραγωγής καθαρού γαλλίου είναι σήμερα η Κίνα, η Γερμανία, το Καζακστάν, η Ρωσία, η Ιαπωνία κ.ά.[9]. Ένα σημαντικό ποσοστό του μετάλλου προκύπτει επίσης από τη δευτερογενή παραγωγή, κυρίως από ανακύκλωση ηλεκτρονικών συσκευών που περιέχουν ενώσεις όπως το GaAs[10]. Τα βασικά κέντρα για τη δευτερογενή αυτή παραγωγή είναι ο Καναδάς, η Ιαπωνία, η Γερμανία, η Μεγάλη Βρετανία και οι Η.Π.Α.[11]

Το γάλλιο διαλύεται αργά στο υδροχλωρικό οξύ και στο υδροξείδιο του καλίου με παραγωγή υδρογόνου. Σχηματίζει ένα οξείδιο, το Ga2O3 που είναι αδιάλυτο στο νερό αλλά διαλυτό στην αμμωνία και στο καυστικό κάλιο. Χλωρίδια, σουλφίδια και νιτρικά άλατα του γαλλίου είναι όλα πολύ διαλυτά στο νερό. Το θειικό γάλλιο μπορεί να δώσει στυπτηρία.

Επειδή το στοιχείο υγροποιείται λίγο πάνω από τη θερμοκρασία δωματίου, λιώνει εύκολα στο χέρι. Εάν, ωστόσο, ένα σφαιρίδιο από λιωμένο γάλλιο έρθει σε επαφή με κομμάτι στερεοποιημένου μετάλλου, κάτω από το σημείο τήξης του, αμέσως θα στερεοποιηθεί.

Το χαμηλό σημείο τήξης του γαλλίου έχει χρησιμοποιηθεί ως σημείο αναφοράς της θερμοκρασίας[3][4], ενώ σήμερα χρησιμοποιείται το τριπλό σημείο[Σημ. 1] (29,767°C) στην υλοποίηση της Διεθνούς Θερμοκρασιακής Κλίμακας του 1990 (ITS-90)[12]. Το μέταλλο από την εποχή της ανακάλυψής του μέχρι σήμερα χρησιμοποιείται κυρίως σε θερμομετρικές εφαρμογές και για την παρασκευή μεταλλικών κραμάτων με ασυνήθιστες ιδιότητες σταθερότητας και ευκολίας τήξης. Για παράδειγμα, το κράμα galinstan που περιέχει μεταξύ άλλων και 68,5 Ga % έχει σημείο τήξης -19°C. Ενώσεις του γαλλίου, όπως το αρσενίδιο GaAs και το νιτρίδιο GaN, χρησιμοποιούνται ευρύτατα ως ημιαγωγοί σε ηλεκτρικά κυκλώματα μικροκυμάτων, σε υπέρυθρες εφαρμογές σε διόδους (LEDs) λέιζερ και μπλε-ιώδους φωτός. Σχεδόν το 95 % του παραγομένου παγκοσμίως γαλλίου διοχετεύεται σε εφαρμογές ημιαγωγών, παρόλο που ανακαλύπτονται συνεχώς καινούργιες χρήσεις του μετάλλου σε νέα κράματα και κυψέλες καυσίμων.

Το γάλλιο εμφανίζεται σε πολύ μικρές ποσότητες στο ανθρώπινο σώμα. Πιθανότατα είναι παρόν εξαιτίας μικρών ποσοτητών στο φυσικό περιβάλλον και στο νερό, καθώς και εξαιτίας υπολειμμάτων στα λαχανικά και τα φρούτα. Το καθαρό γάλλιο δεν αποτελεί επιβλαβή ουσία για τους ανθρώπους κατά την επαφή. Πολλές φορές αγγίζεται μόνο και μόνο για την απλή ευχαρίστηση που προκαλεί η παρατήρησή του όταν λειώνει από τη θερμότητα που εκπέμπεται από το ανθρώπινο χέρι. Εντούτοις, είναι γνωστό ότι αφήνει σημάδι στα χέρια. Μερικές ενώσεις του γαλλίου μπορούν στην πραγματικότητα να είναι πολύ επικίνδυνες όπως για παράδειγμα το χλωριούχο γάλλιο (ΙΙΙ) οι ατμοί του οποίου μπορούν να προκαλέσουν μέχρι και μερική παράλυση.

Το γάλλιο έχει δύο σταθερά ισότοπα το 69Ga και το 71Ga.

Ιστορία

Την ύπαρξη και ορισμένες από τις κυριότερες φυσικοχημικές ιδιότητες του γαλλίου είχε προβλέψει ήδη από το 1870 ο μεγάλος Ρώσος χημικός Ντμίτρι Μεντελέγιεφ (Dmitri Ivanovich Mendeleev, 1834-1907). Είχε ονομάσει μάλιστα και το άγνωστο, ακόμα, χημικό στοιχείο έκα-αλουμίνιο (eka-aluminium) με σύμβολο Ea[13].

Ο Γάλλος φυσικοχημικός Πολ-Εμίλ Λεκόκ ντε Μπουαμποντράν (Paul Emile Francois Lecoq de Boisbaudran, 1838–1912) στο Παρίσι ήταν ο πρώτος που επιβεβαίωσε το σύστημα ταξινόμησης των στοιχείων του Μεντελέγιεφ, ανακαλύπτοντας φασματοσκοπικά το 1875 το έκα-αλουμίνιο και ονομάζοντάς το γάλλιο.

O Paul Émile Lecoq de Boisbaudran ανακάλυψε το γάλλιο

Ο Μπουαμποντράν γεννήθηκε στις 18 Απριλίου του 1838 στην επαρχία Κονιάκ όπου ο πατέρας του και τα αδέρφια του απασχολούνταν στα οικογενειακά αποστακτήρια παρασκευάζοντας κονιάκ. Από τη μητέρα του, που ήταν πολύ μορφωμένη, διδάχθηκε ξένες γλώσσες, τους κλασσικούς συγγραφείς και ιστορία και έτσι εύκολα έγινε δεκτός στην Πολυτεχνική Σχολή του Παρισιού όπου σπούδασε τα αγαπημένα του αντικείμενα, φυσική και χημεία. Σε όλη τη διάρκεια της ερευνητικής του καριέρας είχε την υποστήριξη της οικογένειάς του και ένας θείος του μάλιστα του προμήθευσε τα στοιχειώδη για ένα μικρό ιδιωτικό εργαστήριο μέσα στο οποίο ανακάλυψε το γάλλιο. Ο Μπουαμποντράν ανακάλυψε επίσης και τα χημικά στοιχεία των σπανίων γαιών σαμάριο (1879) και δυσπρόσιο (1886), ενώ απομόνωσε και το στοιχείο γαδολίνιο (1886)[14].

Ο Μπουαμποντράν ενδιαφερόταν πολύ έντονα για τη φασματοσκοπία και τις εφαρμογές της. Είχε μελετήσει πολλά φάσματα για δεκαπέντε χρόνια και συμπέρανε ότι πρέπει να υπήρχε κάποια κανονικότητα και συμμετρία στην εμφάνιση των φασματικών γραμμών που εκπέμπονταν από ομάδες παρόμοιων και συγγενικών μετάλλων[13]. Στις αρχές της δεκαετίας του 1870, σκέφθηκε ότι, σύμφωνα με την άποψή του περί επαναλαμβανόμενων φασματικών γραμμών και σύμφωνα με το Μεντελέγιεφ, θα έπρεπε να υπάρχει ένα στοιχείο μεταξύ του αλουμινίου, που είχε ανακαλυφθεί το 1825 και του ινδίου που είχε ανακαλυφθεί το 1863. Τα φάσματα των δύο αυτών στοιχείων ήταν γνωστά και αφού τα ορυκτά που τα περιείχαν είχαν ήδη αναλυθεί προσεκτικά, υπήρχαν λίγες ελπίδες να ανακαλυφθεί κάποιο νέο χημικό στοιχείο στα υπολείμματα των αναλύσεων. Αυτό όμως δεν απογοήτευσε το Μπουαμποντράν ο οποίος το καλοκαίρι του 1868 προμηθεύτηκε από το ορυχείο Πιερρεφίτ της κοιλάδας Αργκελέ των Πυρηναίων ορέων 52 κιλά μεταλλεύματος σφαλερίτη (ZnS)[15] και το Φεβρουάριο του 1874 άρχισε την κατεργασία του[13]. Το καλοκαίρι του επόμενου χρόνου βρήκε ενδείξεις για την ύπαρξη του νέου στοιχείου και ανακοίνωσε την ανακάλυψή του στην εργασία του στις 30 Αυγούστου 1875. Αναφέρει ο ίδιος[16] :

“Avant-hier, vendredi 27 aoùt 1875, entre 3 et 4 heures du soir, j'ai trouvé des indices de l'existence probable d'un nouveau corps simple, dans le produits de l'examen chimique d'une blende provenant de la mine de Pierrefitte, vallée d'Argelès (Pyrénées)”.

“Προχθές, Παρασκευή 27 Αυγούστου 1875, μεταξύ 3 και 4 το απόγευμα, βρήκα ενδείξεις για την πιθανή ύπαρξη ενός νέου απλού σώματος, στα προϊόντα της χημικής εξέτασης του σφαλερίτη από το ορυχείο Pierrefitte, κοιλάδα Argelès (Πυρηναία)”.

Σε πρόσθετη σημείωση στο ίδιο άρθρο, που παρουσίασε ο Βουρτζ (Adolph Wurtz, 1817-1884) στην Ακαδημία[Σημ. 2], ο Μπουαμποντράν ονομάζει και το στοιχείο χωρίς όμως να δίνει εξηγήσεις για την επιλογή του ονόματος :

“Les expériences que j'ai exécutées depuis le 29 août me confirment dans la pensée que le corps observè doit être considéré comme un nouvel élément, auquel je propose de donner le nom Gallium”.

“Οι εμπειρίες που απέκτησα από τις 29 Αυγούστου μου επιβεβαιώνουν τη σκέψη ότι το παρατηρούμενο σώμα θα πρέπει να θεωρείται ως ένα νέο στοιχείο, για το οποίο προτείνω να δοθεί το όνομα Γάλλιο”.

Αμέσως μετά την ονομασία του νέου στοιχείου, διαδόθηκε ότι ο Lecoq de Boisbaudran ονόμασε το στοιχείο με βάση το δικό του όνομα : gallium από το gallus δηλαδή κόκορας (στα γαλλικά le coq)[17]. Δύο χρόνια μετά, το 1877, σε άρθρο του ο Γάλλος χημικός διευκρίνισε ότι ονόμασε το στοιχείο γάλλιο προς τιμή της πατρίδας του Γαλλίας[15][Σημ. 3].

Εκα-αλουμίνιο (Ea) και γάλλιο (Ga)[18][13]
Ιδιότητα Πρόβλεψη για το
Ea
(Μεντελέγιεφ)
Βρέθηκε για το Ga
(Μπουαμποντράν)
Σημερινή τιμή
για το Ga
Ατομικό βάρος 68 amu 69,7 amu 69,723 amu
Τύπος οξειδίου Ea2O3 Ga2O3 Ga2O3
Πυκνότητα 5,9 g/cm3 5,91 g/cm3 5,904 g/cm3
Σημείο τήξης χαμηλό 30,1°C 29,7646°C
Σημείο βρασμού υψηλό 1983°C 2204°C
Άλλες ιδιότητες μη πτητικό,
ανεπηρέαστο
από τον αέρα
μη πτητικό,
ανεπηρέαστο
από τον αέρα
μη πτητικό,
ανεπηρέαστο
από τον αέρα
Τύπος αλάτων EaX3 GaX3 GaX3
Ανακάλυψη Πιθανόν
φασματοσκοπικά
Έγινε
φασματοσκοπικά

Την τελευταία εβδομάδα του Σεπτεμβρίου του 1875, πήγε στο Παρίσι όπου συνέχισε τα πειράματα στο εργαστήριο του Βουρτζ και τελικά απέδειξε ότι το γάλλιο ήταν όντως ένα καινούργιο χημικό στοιχείο. Το νέο στοιχείο υπό την επίδραση ηλεκτρικής εκκένωσης, έδινε δύο πολύ χαμηλής έντασης ιώδεις φασματικές γραμμές στα 417,0 nm και στα 403,1 nm[15]. Επειδή οι θέσεις των γραμμών αυτών επιβεβαίωναν τις θεωρητικές του προβλέψεις, ο Μπουαμποντράν συμπέρανε ότι είχε ανακαλύψει το άγνωστο στοιχείο μεταξύ αλουμινίου και ινδίου. Μετά από επίπονες προσπάθειες, το Νοέμβριο του 1875 κατόρθωσε να παρασκευάσει παραπάνω από 1 g γαλλίου. Στις 6 Δεκεμβρίου, παρουσίασε 3,4 mg στερεού γαλλίου στην Ακαδημία Επιστημών και τρεις μήνες αργότερα παρουσίασε δείγμα του υγρού μετάλλου. Αργότερα κατεργάστηκε 435 Kg σφαλερίτη και απομόνωσε 0,65 g γαλλίου[15][19][Σημ. 4]. Στην ανακάλυψή του, ο Μπουαμποντράν, οδηγήθηκε όχι τόσο βασιζόμενος στον περιοδικό πίνακα και στις προβλέψεις του Μεντελέγιεφ, όσο στις δικές του απόψεις για την κανονικότητα των φασματικών γραμμών. Στις 22 Νοεμβρίου 1875, πάντως ο Ρώσος χημικός δήλωσε ότι πίστευε ότι το γάλλιο ήταν ταυτόσημο με το εκα-αλουμίνιο. Περαιτέρω έρευνες των ιδιοτήτων του νέου στοιχείου και των ενώσεών του, επιβεβαίωσαν πλήρως αυτή την άποψη[13].

Εμφανίσεις

Το γάλλιο δε βρίσκεται ελεύθερο στη φύση εξαιτίας των έντονων αναγωγικών του ιδιοτήτων[1]. Είναι το 34ο αφθονότερο χημικό στοιχείο στο φλοιό της Γης. Η μέση περιεκτικότητα του μετάλλου στο στερεό φλοιό της Γης εκτιμάται από άλλους ερευνητές στα 15 ppm[1], από άλλους στα 16,9 ppm[20][21], και από ορισμένους στα 18-19 ppm[14][22][2].

Η μεγαλύτερη συγκέντρωσή του, 1.000 - 10.000 ppm, παρατηρείται στο ορυκτό γερμανίτης, ένα σύνθετο σουλφίδιο ψευδαργύρου, χαλκού, γερμανίου και αρσενικού που είναι τόσο σπάνιο που δε χρησιμοποιείται ως κύρια πηγή γαλλίου. Οι συγκεντρώσεις του μετάλλου στο σφαλερίτη, στο βωξίτη και σε κοιτάσματα άνθρακα είναι συνήθως χαμηλότερες κατά περίπου δύο τάξεις μεγέθους. Η περιεκτικότητα του βωξίτη και ορισμένων κοιτασμάτων Zn στις Η.Π.Α. σε γάλλιο εκτιμάται σε 50 ppm[11][20]. Σε κοιτάσματα άνθρακα (coal) το εύρος περιεκτικότητας σε γάλλιο είναι 1 - 20 ppm (μέση τιμή 7 ppm) και σε τέφρα άνθρακα (coal ash) [Σημ. 5]η μέση συγκέντρωση είναι 100 ppm[23].

Στο θαλασσινό νερό η μέση περιεκτικότητα του γαλλίου είναι περίπου 0,3 ppb (0,030 ± 0,007 μg Ga/Κg[21]). Το κυρίαρχο μοριακό είδος στα νερά των ωκεανών, όπου η μέση περιεκτικότητα είναι περίπου 0,03 ppb[14], και σε pH = 8,1 είναι το σύμπλοκο ανιόν [Ga(OH)4][1]. Πελαγικά είδη αργίλου από τον Ειρηνικό, Ατλαντικό και Ινδικό ωκεανό περιέχουν κατά μέσο όρο 22,4 ppm του στοιχείου[21].

Σε γρανιτικά πετρώματα η μέση περιεκτικότητα του μετάλλου βρέθηκε 18,1 ppm[Σημ. 6], ενώ σε πυριτικά ιζήματα βρέθηκε 9,9 ppm και σε βασάλτες 17 ppm[22]. Υπολειμματικοί ψαμμίτες και άλλα ιζηματογενή πετρώματα πλούσια σε οξείδιο του πυριτίου, είναι γενικά φτωχοί σε γάλλιο. Σε ανθρακικά πετρώματα το γάλλιο βρίσκεται σε ίχνη, περίπου 0,06 ppm[21][Σημ. 7]. Σε θειικά, και φθοριούχα ορυκτά, το γάλλιο δε βρίσκεται σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 0,15 ppm ενώ αντιθέτως παρατηρούνται αυξημένες συγκεντρώσεις σε άστριους πηγματιτικής προέλευσης, οι οποίο είναι και οι βασικοί περιέκτες γαλλίου σε γρανιτικά πετρώματα, και σε μαρμαρυγίες[21] η σύνδεση του γαλλίου με τους οποίους, είναι υπεύθυνη για τον περιορισμό του μετάλλου σε λεπτόκοκκα ιζήματα[24].

Το γάλλιο είναι παρόν και στα περισσότερα είδη επιφανειακών εδαφών όπου περιέχεται σε ποσότητες από 2 ppm έως 200 ppm με μια μέση τιμή περίπου 21,1 ppm[22][Σημ. 8].

Στους μετεωρίτες, το γάλλιο βρίσκεται σε συγκέντρωση 7,8 ppm στους ανθρακίτες[25], και ειδικότερα 9,71 ppm στους CI-χονδρίτες, > 5 ppm στους Η-χονδρίτες και 2,6 ppm στους ευκρίτες[Σημ. 9][26].

Γεωχημεία του γαλλίου

Το γάλλιο είναι περίπου δύο φορές αφθονότερο στη λιθόσφαιρα από το βόριο, αλλά είναι δυσκολότερη η εξαγωγή του επειδή σε αντίθεση μ' αυτό, παρουσιάζει έντονη διασπορά στη λιθόσφαιρα και δε βρίσκεται ως κύριο στοιχείο σε οικονομικά εκμεταλλεύσιμα ορυκτά. Εμφανίζεται ως δευτερεύον συστατικό μαζί με ψευδάργυρο (Zn), με γερμάνιο (Ge) και με αργίλιο (Al). Ο σφαλερίτης (ZnS) ήταν στο παρελθόν σημαντική πηγή γαλλίου, αλλά έχει πλέον αντικατασταθεί από το βωξίτη από τον οποίο το μέταλλο λαμβάνεται ως παραπροϊόν της βιομηχανίας αργιλίου[1].

Στα αργιλιοπυριτικά κυρίως εδάφη αντικαθιστά ισόμορφα το αργίλιο στη δομή, οπότε πολλά τέτοια εδάφη έχουν ολικό λόγο Ga:Al περίπου 5000 έως 10000. Η γενική τάση του Ga να συγκεντρώνεται σε υπολειμματικά υλικά, αν και γενικά σε μικρότερο βαθμό από ότι το Al, αντικατοπτρίζεται στο γεγονός ότι σε πολλά εδαφικά προφίλ, η συγκέντρωση του Ga αυξάνεται καθώς μεγαλώνει η ποσότητα της αργίλου. Συνήθως παρατηρείται μια μικρή αύξηση της περιεκτικότητας του Ga με την αύξηση του βάθους μέσα στο έδαφος[22].

Σε αντίθεση με το αργίλιο που είναι λιθόφιλο στοιχείο και τα ίνδιο-θάλλιο που είναι κυρίως χαλκόφιλα, το γάλλιο εμφανίζει ενδιάμεση συμπεριφορά, δηλ. απαντάται και σε πυριτικά και σε θειούχα περιβάλλοντα και μάλιστα η συχνότητα εμφάνισής του αυξάνεται καθώς αυξάνεται και η αλκαλικότητα των πετρωμάτων. Εξαιτίας του μεγέθους του ιόντος Ga3+, το γάλλιο απαντάται ως αντικαταστάτης του Fe3+ και με το Al3+ στο βωξίτη, αλλά και ως σουλφίδιο με ψευδάργυρο και γερμάνιο[1].

Η κατανομή του γαλλίου σε ιζήματα του πυθμένα υπολογισμένη ως ελεύθερη ανθρακικών είναι στο σύνολό της, κοντά σε αυτήν του Al2O3. Η μεγαλύτερη συγκέντρωση του, παρόμοια με αυτή του Al, περιορίζεται στις εκβολές των ποταμών στην ισημερινή ζώνη, όπου οι τιμές φθάνουν τα 50-60 mg/L, όπως για παράδειγμα, στον Κόλπο της Βεγγάλης, κοντά στη Σουμάτρα. Τροπικές διεργασίες αποσάθρωσης εξασφαλίζουν επίσης υψηλές συγκεντρώσεις γαλλίου κοντά σε ωκεάνια νησιά όπως πχ. τα νησιά της Χαβάης όπου έχουν παρατηρηθεί τιμές 55-62 mg/L Ga, γεγονός που αντικατοπτρίζει τη συγκέντρωση του γαλλίου σε λατερίτες[24].

Σημαντικά χαρακτηριστικά

Το στοιχειακό γάλλιο δεν απαντάται ελεύθερο στη φύση, αλλά αντλείται εύκολα με την ρευστοποίηση. Το υψηλής καθαρότητας γάλλιο έχει ένα λαμπερό ασημί χρώμα και το στερεό μέταλλο σπάνια σπάζει σαν γυαλί όταν πέσει κάτω. Το γάλλιο διαστέλλεται κατά ποσοστό 3,1% όταν στερεοποιείται, και, επομένως αποθηκεύεται είτε σε γυαλί, είτε μεταλλικά σκεύη που αποφεύγονται γιατί υπάρχει πιθανότητα να ριχτούν τα σκεύη στην κατάψυξη. Το γάλλιο έχει την υψηλότερη πυκνότητα σε υγρή κατάσταση σαν λίγα μόνο υλικά, όπως το πυρίτιο, το γερμάνιο, το βισμούθιο, το αντιμόνιο και το νερό.

Σημειώσεις

  1. Τριπλό σημείο καθαρής ουσίας είναι η θερμοκρασία στην οποία οι τρεις καταστάσεις — αέρια, στερεά και υγρή — βρίσκονται σε ισορροπία. Στο σημείο αυτό τέμνονται οι τρεις καμπύλες ισορροπίας αέριο–υγρό, υγρό–στερεό και αέριο–στερεό, αποτελεί αμετάβλητη θερμοκρασία, δηλ. χαρακτηριστική ιδιότητα της κάθε ουσίας.
  2. Μάλλον υπονοείται η Γαλλική Ακαδημία Επιστημών
  3. Λέγεται ότι το όνομα δόθηκε προς τιμή της Γαλλίας που είχε πρόσφατα ηττηθεί στο Γαλλο-Πρωσικό πόλεμο (1870-1871)
  4. H Mary Elvira Weeks στο πολύ αξιόλογο βιβλίο της Discovery of the elements αναφέρει (σελ. 218) ότι ο Μπουαμποντράν με τη συνεργασία του χημικού και φαρμακοποιού Εμίλ-Κλεμάν Ζουνγκφλές (Émile Clément Jungfleisch, 1839-1916), καθηγητή στο Κολλέγιο της Γαλλίας, κατεργάστηκαν 4 τόννους σφαλερίτη και πήραν 75 g γαλλίου
  5. Yποπροϊόντα της καύσης του άνθρακα. Είναι τεσσάρων ειδών : Ιπτάμενη τέφρα, τέφρα κλιβάνου, σκουριές καυστήρα και γύψος αποθείωσης καυσαερίων.
  6. Στο βιβλίο Trace elements in soils των Huguette Aubert και Maurice Pinta (σελ. 105) αναφέρονται 20 ppm
  7. Στο βιβλίο Trace elements in soils των Huguette Aubert και Maurice Pinta (σελ. 105) αναφέρονται 4 ppm
  8. Στο βιβλίο Trace elements in soils των Huguette Aubert και Maurice Pinta (σελ. 106) αναφέρονται 2,6 - 100 ppm με μέση τιμή 30 ppm
  9. Οι CI- και Η-χονδρίτες είναι υποκατηγορίες ανθρακιτών, ενώ οι ευκρίτες ανήκουν στην κατηγορία των αχονδριτών]

Παραπομπές

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Downs, A.J., επιμ. (1993). Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium. ISBN 978-0-7514-0103-5. 
  2. 2,0 2,1 2,2 The Photographic Periodic Table of the Elements. Technical data for Gallium
  3. 3,0 3,1 Gregory F. Strouse (August 2004). «Standard Reference Material 1751: Gallium Melting-Point Standard» (PDF). NIST Special Publication 260-157. http://www.nist.gov/srm/upload/SP260-157.pdf. Ανακτήθηκε στις 9/7/2011. 
  4. 4,0 4,1 Preston–Thomas, H. (1990). «The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90)». Metrologia 27: 3–10. doi:10.1088/0026-1394/27/1/002. http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/ITS-90_metrologia.pdf. 
  5. WebElements. Gallium
  6. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  7. 7,0 7,1 7,2 Martienssen W., Warlimont H., επιμ. (2005). «Classes of materials». Springer handbook of condensed matter and materials data. Springer. ISBN 978-3-540-44376-6. 
  8. Michael E. Wieser and Tyler B. Coplen (December 2010). «Atomic weights of the elements 2009(IUPAC Technical Report)» (PDF). Pure Appl. Chem. 83 (2): 371. http://www.iupac.org/publications/pac/pdf/2011/pdf/8302x0359.pdf. Ανακτήθηκε στις 8/7/2011. 
  9. Brian W. Jaskula (April 2011). 2009 Minerals Yearbook. GALLIUM (ADVANCE RELEASE) (PDF). U.S. GEOLOGICAL SURVEY. Ανακτήθηκε στις 9/7/2011.  Ελέγξτε τις τιμές ημερομηνίας στο: |accessdate= (βοήθεια)
  10. Gallium: Global Industry Markets and Outlook (8 έκδοση). Roskill Information Services, Ltd. May, 2011. Ανακτήθηκε στις 9/7/2011.  Ελέγξτε τις τιμές ημερομηνίας στο: |accessdate=, |year= (βοήθεια)
  11. 11,0 11,1 Brian W. Jaskula (January 2011). Mineral Commodity Summaries. Gallium (PDF). U.S. Geological Survey. Ανακτήθηκε στις 9/7/2011.  Ελέγξτε τις τιμές ημερομηνίας στο: |accessdate= (βοήθεια)
  12. Gregory F. Strouse. NIST REALIZATION OF THE GALLIUM TRIPLE POINT (PDF). National Institute of Standards and Technology Gaithersburg, Maryland. Ανακτήθηκε στις 9/7/2011.  line feed character in |publisher= at position 47 (βοήθεια); Ελέγξτε τις τιμές ημερομηνίας στο: |accessdate= (βοήθεια)
  13. 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 Mary Elvira Weeks (1933) (2003). Discovery of the Elements (3 έκδοση). Kessinger Publishing. ISBN 0766138720. 
  14. 14,0 14,1 14,2 Per Enghag (2004). Encyclopedia of the elements: technical data, history, processing, applications (εικονογραφημένη έκδοση). John Wiley and Sons. ISBN 3527306668. 
  15. 15,0 15,1 15,2 15,3 P.E. Lecoq de Boisbaudran (1877). «About a New Metal, Gallium (Απόδοση στα Αγγλικά)». Annales de Chimie 10 (5): 100-141. http://www.chemteam.info/Chem-History/Disc-of-Gallium.html. Ανακτήθηκε στις 13/7/2011. 
  16. de Boisbaudran, Lecoq. «Caractères chimiques et spectroscopiques d'un nouveau métal, le gallium, découvert dans une blende de la mine de Pierrefitte, vallée d'Argelès (Pyrénées)». Comptes rendus 81: 493. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3038w/f490.table. Ανακτήθηκε στις 12/7/2011. 
  17. Elementymology & Elements Multidict. Gallium
  18. Darrell Ebbing, Steven D. Gammon (2010). General Chemistry (9η έκδοση). Cengage Learning. ISBN 0538497521. 
  19. Chemicool. Gallium element facts
  20. 20,0 20,1 Simon Aldridge, Tony Downs, Anthony J. Downs (2011). Simon Aldridge, Anthony J. Downs, επιμ. The Group 13 Metals Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Chemical Patterns and Peculiarities (εικονογραφημένη έκδοση). John Wiley and Sons. ISBN 0470681918. CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)
  21. 21,0 21,1 21,2 21,3 21,4 J.D Burton, F Culkin and J.P Riley (May 1959). «The abundances of gallium and germanium in terrestrial materials». Geochimica et Cosmochimica Acta 16 (1-3): 151-180. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703759900523. Ανακτήθηκε στις 8/7/2011. 
  22. 22,0 22,1 22,2 22,3 Chemical Society (Great Britain) (1982). Specialist periodical report. Environmental chemistry (volume 2). Royal Society of Chemistry. ISBN 0851867650. 
  23. Barbara Sherwood Lollar (2005). Barbara Sherwood Lollar, επιμ. Environmental Geochemistry: Treatise on Geochemistry, Volume 9 (εικονογραφημένη έκδοση). Elsevier. ISBN 0080446434. 
  24. 24,0 24,1 Aleksandr Petrovich Lisit︠s︡yn (1996). James P. Kennett, επιμ. Oceanic sedimentation: lithology and geochemistry. American Geophysical Union. ISBN 087590243X. 
  25. WebElements. Gallium
  26. Fritz Heide, Frank Wlotzka (1995). Meteorites: messengers from space (εικονογραφημένη έκδοση). Springer. ISBN 3540581057. 

Επιλεγμένη βιβλιογραφία

  • H. W. Roesky, David A. Atwood (2003). H. W. Roesky, David A. Atwood, επιμ. Group 13 chemistry III: industrial applications Structure and bonding (εικονογραφημένη έκδοση). Springer. ISBN 3540441050. 
  • Pamela J. Shapiro, David A. Atwood, American Chemical Society. Division of Inorganic Chemistry, American Chemical Society. Meeting (2002). Pamela J. Shapiro, David A. Atwood, επιμ. Group 13 chemistry: from fundamentals to applications (εικονογραφημένη έκδοση). American Chemical Society. ISBN 0841237859. CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)
  • Simon Aldridge, Tony Downs, Anthony J. Downs (2011). Simon Aldridge, Anthony J. Downs, επιμ. The Group 13 Metals Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Chemical Patterns and Peculiarities (εικονογραφημένη έκδοση). John Wiley and Sons. ISBN 0470681918. CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)
  • Ebbing D.D, Gammon S.D. (2008). General Chemistry (9η έκδοση). Cengage Learning. ISBN 0618857486. 
  • Emsley J (2003). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. Oxford University Press. ISBN 0198503407. 
  • Greenwood N. N., Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements. Oxford. ISBN 0750633654. CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)
  • Heather H. (2010). ,, επιμ. The boron elements : boron, aluminum, gallium, indium, thallium. New York : Rosen Pub. ISBN 9781435853331. 
  • Housecroft C.E., Sharpe A. G. (2005). Inorganic chemistry (3η έκδοση). Pearson Education Limited. ISBN 9780131755536. 
  • Downs A. J. (1993). Chemistry of aluminium, gallium, indium and thallium. Blackie Acad. & Professional. ISBN 075140103X. 
  • Mανουσάκης Γ.Ε. (1994). Γενική και Ανόργανη Χημεία. Αφοι Κυριακίδη, Θεσσαλονίκη. ISBN 9603432725. 
  • Pauling L. (2003). General Chemistry (3η έκδοση). Dover Publications Inc. ISBN 9780486656229. 
  • Schwartz Μ. (2002). Encyclopedia of materials, parts, and finishes. CRC Press. ISBN 1566766613. 
  • Weeks M.E. (1933). Discovery of the elements. Journal of Chemical Education. ISBN 0766138720. 
  • Wiberg E., Nils Wiberg N., Holleman A.F. (2001). Inorganic chemistry. Academic Press. ISBN 0123526515. CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)

Δείτε επίσης

Εξωτερικοί σύνδεσμοι


Πρότυπο:Link FA