Галлий(Ga)
Галлий (Ga) — химический элемент тринадцатой группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева, атомный номер 31. Галлий — это постпереходный металл, обладающий интересными физическими и химическими свойствами, что делает его ценным материалом в науке и технике.
Основные характеристики атома галлия
Строение ядра:
Ядро галлия состоит из 31 протона и 39 нейтронов. Вокруг ядра вращается 31 электрон.
Атомная масса:
Галлий имеет атомную массу около 69,723 а.е.м. (атомных единиц массы).
Электронная конфигурация атома галлия:
[Ar] 3d10 4s2 4p1
У галлия полностью заполненная d-оболочка (3d) и одна вакансия на p-орбитали (4p), что придаёт ему уникальные химические свойства.
Строение ядра:
Ядро галлия состоит из 31 протона и 39 нейтронов. Вокруг ядра вращается 31 электрон.
Атомная масса:
Галлий имеет атомную массу около 69,723 а.е.м. (атомных единиц массы).
Электронная конфигурация атома галлия:
[Ar] 3d10 4s2 4p1
У галлия полностью заполненная d-оболочка (3d) и одна вакансия на p-орбитали (4p), что придаёт ему уникальные химические свойства.
Физические свойства:
1. Цвет:
Чистый галлий имеет серебристо-белый металлический блеск.
2. Температура плавления:
Около 29,76°C, что делает галлий одним из немногих металлов, которые плавятся при температуре чуть выше комнатной. Этот факт объясняет его жидкую форму при нормальной температуре окружающей среды.
3. Температура кипения:
Примерно 2204 °C.
4. Плотность:
При нормальных условиях плотность галлия составляет приблизительно 5,91 г/см³ в жидкой форме и 5,904 г/см³ в твёрдой форме.
5. Твёрдость:
Твёрдость галлия по шкале Мооса оценивается в 1,5, что делает его очень мягким металлом.
6. Жидкотекучесть:
Уникальное свойство галлия заключается в том, что он расширяется при замерзании, подобно воде, что делает его интересным объектом для исследований.
7. Тепло- и электропроводность:
Галлий обладает хорошей теплопроводностью и электропроводностью, хотя уступает многим другим металлам, таким как медь и алюминий.
1. Цвет:
Чистый галлий имеет серебристо-белый металлический блеск.
2. Температура плавления:
Около 29,76°C, что делает галлий одним из немногих металлов, которые плавятся при температуре чуть выше комнатной. Этот факт объясняет его жидкую форму при нормальной температуре окружающей среды.
3. Температура кипения:
Примерно 2204 °C.
4. Плотность:
При нормальных условиях плотность галлия составляет приблизительно 5,91 г/см³ в жидкой форме и 5,904 г/см³ в твёрдой форме.
5. Твёрдость:
Твёрдость галлия по шкале Мооса оценивается в 1,5, что делает его очень мягким металлом.
6. Жидкотекучесть:
Уникальное свойство галлия заключается в том, что он расширяется при замерзании, подобно воде, что делает его интересным объектом для исследований.
7. Тепло- и электропроводность:
Галлий обладает хорошей теплопроводностью и электропроводностью, хотя уступает многим другим металлам, таким как медь и алюминий.
Образец галлия
Химические свойства:
1. Окислительное состояние:
В соединениях галлий проявляет степени окисления +3 и +1. Степень окисления +3 более распространена и стабильна.
2. Реакционная способность:
Галлий относительно неактивен при нормальных условиях и медленно реагирует с кислородом и влагой воздуха. Он реагирует с кислотами, образуя соли галлия.
3. Коррозионная стойкость:
Галлий устойчив к коррозии благодаря образованию тонкой плёнки оксида на поверхности, которая защищает металл от дальнейшего разрушения.
4. Растворимость:
Галлий растворим в сильных кислотах, таких как соляная кислота (HCl) и азотная кислота (HNO₃), но не реагирует с водой.
Применение:
Галлий находит уникальное применение благодаря своим необычным свойствам:
1. Полупроводники:
Галлий используется в производстве полупроводников, таких как арсенид галлия (GaAs), который применяется в высокочастотных электронных устройствах, лазерах и светодиодах.
2. Термометры и датчики:
Из-за низкой температуры плавления галлий используется в термометрах и датчиках, работающих в широком диапазоне температур.
3. Сплавы:
Сплавы галлия, такие как галлиевый индий (Galinstan), остаются жидкими при комнатной температуре и используются в заменителях ртути.
4. Оптика:
Галлий и его соединения применяются в оптических приборах, таких как линзы и зеркала, благодаря их высоким показателям преломления.
5. Косметология и медицина:
Некоторые соединения галлия используются в косметических продуктах и медицине, например, в противогрибковых препаратах.
1. Окислительное состояние:
В соединениях галлий проявляет степени окисления +3 и +1. Степень окисления +3 более распространена и стабильна.
2. Реакционная способность:
Галлий относительно неактивен при нормальных условиях и медленно реагирует с кислородом и влагой воздуха. Он реагирует с кислотами, образуя соли галлия.
3. Коррозионная стойкость:
Галлий устойчив к коррозии благодаря образованию тонкой плёнки оксида на поверхности, которая защищает металл от дальнейшего разрушения.
4. Растворимость:
Галлий растворим в сильных кислотах, таких как соляная кислота (HCl) и азотная кислота (HNO₃), но не реагирует с водой.
Применение:
Галлий находит уникальное применение благодаря своим необычным свойствам:
1. Полупроводники:
Галлий используется в производстве полупроводников, таких как арсенид галлия (GaAs), который применяется в высокочастотных электронных устройствах, лазерах и светодиодах.
2. Термометры и датчики:
Из-за низкой температуры плавления галлий используется в термометрах и датчиках, работающих в широком диапазоне температур.
3. Сплавы:
Сплавы галлия, такие как галлиевый индий (Galinstan), остаются жидкими при комнатной температуре и используются в заменителях ртути.
4. Оптика:
Галлий и его соединения применяются в оптических приборах, таких как линзы и зеркала, благодаря их высоким показателям преломления.
5. Косметология и медицина:
Некоторые соединения галлия используются в косметических продуктах и медицине, например, в противогрибковых препаратах.
