Галлий
[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹ · 2 · 8 · 18 · 3
Металл, который плавится в ладони: температура плавления галлия 29,8 °C. Менделеев предсказал его как экаалюминий за четыре года до открытия, и совпадение предсказанных свойств стало решающим доводом в пользу периодического закона.
3D-модель
Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.
Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб
Атомные свойства
- Атомный номер
- 31
- Атомная масса
- 69.723 а.е.м.
- Электронная конфигурация
- [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹
- Электроны по оболочкам
- 2 · 8 · 18 · 3
- Блок
- p-блок
- Группа
- Подгруппа бора
- Период
- 4
- Электроотрицательность (Полинг)
- 1.81
- Электроотрицательность (Аллен)
- 1.76
- Атомный радиус
- 136 pm
- Ковалентный радиус
- 122 pm
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 187 pm
- 1-я энергия ионизации
- 578.8 kJ/mol
- 2-я энергия ионизации
- 1 979.3 kJ/mol
- 3-я энергия ионизации
- 2 963 kJ/mol
- 4-я энергия ионизации
- 6 180 kJ/mol
- Сродство к электрону
- 28.9 kJ/mol
- Характерные степени окисления
- +3
- Степени окисления
- -5, -4, -2, -1, +1, +2, +3
Физические свойства
- Состояние при 25 °C
- твёрдое
- Плотность
- 5.91 g/cm³
- Температура плавления
- 302.91 K · 29.8 °C
- Температура кипения
- 2 673 K · 2 399.9 °C
- Скорость звука
- 2 740 m/s
Тепловые свойства
- Теплота плавления
- 5.59 kJ/mol
- Теплота испарения
- 256 kJ/mol
- Удельная теплоёмкость
- 0.371 J/(g·K)
- Теплопроводность
- 40.6 W/(m·K)
Механические свойства
- Модуль Юнга
- 9.8 GPa
- Модуль сдвига
- 6.7 GPa
- Модуль объёмного сжатия
- нет данных
- Коэффициент Пуассона
- 0.47
- Твёрдость по Моосу
- 1.5
- Твёрдость по Бринеллю
- 60 MPa
Электрические и магнитные свойства
- Удельное сопротивление
- 270 nΩ·m
- Магнитный тип
- диамагнетик
- Точка Кюри
- нет данных
- Точка Нееля
- нет данных
- Температура сверхпроводимости
- 1.083 K
Кристаллическая структура
- Кристаллическая решётка
- ромбическая
- Параметры решётки
- a = 451.97 pm · b = 766.33 pm · c = 452.6 pm
Распространённость
- В земной коре
- 19 mg/kg
- В океане
- 3·10⁻⁵ mg/L
- Во Вселенной
- 0.1 mg/kg
- В теле человека
- 0 mg/kg
Изотопы
| Изотоп | Распространённость | Период полураспада | Тип распада |
|---|---|---|---|
| 69Ga | 60.108 % | стабилен | — |
| 71Ga | 39.892 % | стабилен | — |
Галлий-67 и галлий-68 применяются в ядерной медицине: первый — для сцинтиграфии воспалений, второй — в ПЭТ для диагностики опухолей.
Открытие
- Год открытия
- 1875
- Кто открыл
- Поль Эмиль Лекок де Буабодран
- Где
- Франция
- Происхождение названия
- от Gallia — латинского названия Франции
История
Лекок де Буабодран открыл галлий в 1875 году по спектральным линиям в цинковой обманке. Менделеев, прочитав публикацию, написал автору, что плотность указана неверно, — и оказался прав: после переочистки она совпала с предсказанной.
Где встречается
19 мг/кг коры, собственных руд нет. Извлекается попутно при переработке бокситов и цинковых концентратов.
Как получают
Из щелочных растворов процесса Байера электролизом. Мировое производство — несколько сотен тонн в год.
Роль в живой природе
Биологической роли нет. Ионы галлия сходны по размеру с ионами железа, поэтому организм иногда «путает» их — на этом основаны экспериментальные противомикробные препараты.
Безопасность
Малотоксичен, но металлический галлий разрушает алюминий: проникая по границам зёрен, он превращает прочный сплав в рассыпающийся порошок.
Применение
- Нитрид галлия для синих и белых светодиодов и мощной силовой электроники
- Арсенид галлия в СВЧ-технике, солнечных элементах для космоса и лазерных диодах
- Легкоплавкие сплавы, в том числе нетоксичная замена ртути
- Жидкометаллические теплоносители
Любопытные факты
- Ложка из галлия расплавится в стакане горячего чая — классический фокус.
- Совпадение предсказания Менделеева для экаалюминия с реальным галлием сделало периодический закон общепризнанным.
- Галлий запрещён к проносу в самолёты в некоторых юрисдикциях: он разрушает алюминиевые конструкции.
- Синие светодиоды на нитриде галлия принесли Нобелевскую премию по физике 2014 года.