Евразийский химический рынок
Поиск
25.11.2021
23.11.2021
22.11.2021
Главная » Занимательная химия » Почему галлий легкоплавок и на что он похож?

Почему галлий легкоплавок и на что он похож?

Предсказывая свойства галлия, Менделеев считал, что этот металл должен быть легкоплавким, поскольку его аналоги по группе - алюминий и индий - тоже тугоплавкостью не отличаются.
Но температура плавления галлия необычно низкая, в пять раз ниже, чем у индия. Объясняется это необычным строением кристаллов галлия. Его кристаллическая решетка образована не отдельными атомами (как у <нормальных> металлов), а двухатомными молекулами. Молекулы Ga2 очень устойчивы, они сохраняются даже при переводе галлия в жидкое состояние. Но между собой эти молекулы связаны лишь слабыми вандерваальсовыми силами, и для разрушения их связи нужно совсем немного энергии.
С двухатомностью молекул связаны еще некоторые свойства элемента 31. В жидком состоянии галлий плотнее и тяжелее, чем в твердом. Электропроводность жидкого галлия также больше, чем твердого.
На же галлий похож?
Внешне - больше всего на олово: серебристо-белый мягкий металл, на воздухе он не окисляется и не тускнеет.
А по большинству химических свойств галлий близок к алюминию. Как и у алюминия, на внешней орбите атома галлия три электрона. Как и алюминий, галлий легко, даже на холоду, взаимодействует с галогенами (кроме иода). Оба металла легко растворяются в серной и соляной кислотах, оба реагируют со щелочами и дают амфотерные гидроокиси. Константы диссоциации реакций
Ga(OH)3= > Ga3+ + 3OH-
Н3GаО3= > 3Н+ + GaO3-3

- величины одного порядка.
Есть, однако, и отличия в химических свойствах галлия и алюминия.
Сухим кислородом галлий заметно окисляется лишь при температуре выше 260 C, а алюминий, если лишить его защитной окисной пленки, окисляется кислородом очень быстро.
С водородом галлий образует гидриды, подобные гидридам бора. Алюминий же способен только растворять водород, но не вступать с ним в реакцию.
А еще галлий похож на графит, на кварц, на воду.
На графит - тем, что оставляет серый след на бумаге.
На кварц - электрической и тепловой анизотропностью.
Величина электрического сопротивления кристаллов галлия зависит от того, вдоль какой оси проходит ток. Отношение максимума к минимуму равно 7 - больше, чем у любого другого металла. То же и с коэффициентом теплового расширения.
Величины его в направлении трех кристаллографических осей (кристаллы галлия ромбические) относятся как 31:16:11.
А на воду галлий похож тем, что, затвердевая, он расширяется. Прирост объема заметный - 3,2%.
Уже одно сочетание этих противоречивых сходств говорит о неповторимой индивидуальности элемента 31.
Кроме того, у него есть свойства, не присущие ни одному элементу. Расплавленный, он может многие месяцы оставаться в переохлажденном состоянии при температуре ниже точки плавления. Это единственный из металлов, который остается жидкостью в огромном интервале температур от 30 до 2230 C, причем летучесть его паров минимальна. Даже в глубоком вакууме он заметно испаряется лишь при 1000 C. Пары галлия в отличие от твердого и жидкого металла одноатомны. Переход Ga2 > 2Ga требует больших затрат энергии; этим и объясняется трудность испарения галлия.
Большой температурный интервал жидкого состояния - основа одного из главных технических применений элемента 31.
Наши партнёры
ТПК «ИНФРАХИМ» CREON Group
Конференции и выставки, проводимые при информационной поддержке журнала «Евразийский химический рынок»
«Нефтехимия России: рынки, цены, прогнозы» Применение международных регламентов регулирования безопасности химической продукции Водород Россия и СНГ Грэйнтек 2021 Putech Eurasia & Eurasian Composites Show 2021 БИОТ 2021 Полимеры России и СНГ: строительство и модернизация заводов Интерпластика 2022