Реферат Галій

Галій

31

4s 2 4p 1

Про елементі затомним номером 31 більшість читачів пам'ятають тільки, що це один з трьохелементів, передбачених і найбільш докладно описаних Д.І. Менделєєвим, іщо галій - вельми легкоплавкий метал: щоб перетворити його в рідину,достатньо тепла долоні.

Втім, галій- Не самий легкоплавкий з металів (навіть якщо не вважати ртуть). Йоготемпература плавлення 29,75 В° C, а цезій плавиться при 28,5 В° C; тільки цезій, як івсякий лужний метал, в руки не візьмеш, тому на долоні, природно,галій розплавити легше, ніж цезій.

Свійрозповідь про елемент № 31 ми навмисне почали з згадки про те, що відомомайже всім. Тому що це В«відомеВ» вимагає пояснень. Всі знають, що галійпередбачений Менделєєвим, а відкритий Лекок де Буабодраном, але далеко не всімвідомо, як відбулося відкриття. Майже всі знають, що галій легкоплавок, алемайже ніхто не може відповісти на запитання, чому він легкоплавок.

Якбув відкритий галій

Французькийхімік Поль Еміль Лекок де Буабодран увійшов в історію як відкривач трьох новихелементів: галію (1875), самарію (1879) і диспрозия (1886). Перше з цихвідкриттів принесло йому славу.

У той час замежами Франції він був мало відомий. Йому було 38 років, займався вінпереважно спектроскопічними дослідженнями. Спектроскопістом Лекок деБуабодран був хорошим, і це, в кінцевому рахунку, призвело до успіху: усі три своїелемента він відкрив методом спектрального аналізу.

У 1875 р.Лекок де Буабодран досліджував спектр цинкової обманки, привезеної з Пьеррфіта(Піренеї). У цьому спектрі і була виявлена ​​нова фіолетова лінія (довжина хвилі4170 Зє). Нова лінія свідчила про присутність у мінераліневідомого елемента, і, цілком природно, Лекок де Буабодран доклавмаксимум зусиль, щоб цей елемент виділити. Зробити це виявилося непросто:зміст нового елемента в руді було менше 0,1%, і в чому він був подібнийцинку *. Після тривалих дослідів вченому вдалося-таки отримати новий елемент, алев дуже невеликій кількості. Настільки невеликому (менше 0,1 г), щовивчити його фізичні і хімічні властивості Лекок де Буабодрап зміг далеко неповно.

Про те, якотримують галій з цинкової обманки, розказано нижче.

Повідомлення провідкриття галію - так в честь Франції (Галлія - ​​її латинська назва) бувназваний новий елемент - з'явилося в доповідях Паризької академії наук.

Це повідомленняпрочитав Д.І. Менделєєв і дізнався в галії передвіщений їм п'ятьма рокамираніше екаалюмінієм. Менделєєв тут же написав в Париж. В«Спосіб відкриття тавиділення, а також деякі описані властивості змушують припускати, щоновий метал не що інше, як екаалюмінієм В», - говорилося в його листі. Потім вінповторював передбачені для цього елемента властивості. Більш того, ніколи нетримаючи в руках крупинки галію, не бачачи його в очі, російський хімік стверджував,що першовідкривач елемента помилився, що щільність нового металу не можебути дорівнює 4,7, як писав Лекок де Буабодран, - вона повинна бути більше,приблизно 5,9 ... 6,0 г/см 3

Як це нідивно, але про існування періодичного закону перший з його ствердна,В«УкрепітеліВ», дізнався лише з цього листа. Він ще раз виділив і ретельноочистив крупиці галію, щоб перевірити результати перших дослідів. Деякіісторики науки вважають, що робилося це з метою осоромити самовпевненогоросійського В«провісникаВ». Але досвід показав зворотне: помилився першовідкривач.Пізніше він писав: В«Не потрібно, я думаю, вказувати на виключне значення,яке має щільність нового елемента у відношенні підтвердження теоретичнихпоглядів Менделєєва В».

Майже точнозбіглися з даними досвіду й інші передбачені Менделєєвим властивості елемента№ 31. В«Пророцтва Менделєєва виправдалися з незначними відхиленнями:екаалюмінієм перетворився на галій В». Так характеризує цю подію Енгельс вВ«Діалектиці природиВ».

Чи потрібноговорити, що відкриття першого з передбачених Менделєєвим елементівзначно зміцнило позиції періодичного закону.

Чомугалій легкоплавок?

Передбачаючивластивості галію, Менделєєв вважав, що цей метал повинен бути легкоплавким,оскільки його аналоги по групі - алюміній і індій - теж тугоплавкістю НЕвідрізняються.

Але температураплавлення галію незвично низька, в п'ять разів нижче, ніж у індію. Пояснюється ценезвичайною будовою кристалів галію. Його кристалічна решітка утворенане окремими атомами (як у В«нормальнихВ» металів), а двоатомних молекул.Молекули Ga 2 дуже стійкі, вони зберігаються навіть при перекладі галіюв рідкий стан. Але між собою ці молекули пов'язані лише слабкимивандерваальсови силами, і для руйнування їх зв'язку потрібно зовсім небагатоенергії.

З двоатомнихмолекул пов'язані ще деякі властивості елемента № 31. У рідкому стані галійщільніше і важче, ніж у твердому. Електропровідність рідкого галію такожбільше, ніж твердого.

Нащо галій схожий?

Зовні - більшевсього на олово: сріблясто-білий м'який метал, на повітрі він не окислюється іне тьмяніє.

А по більшостіхімічних властивостей галій близький до алюмінію. Як і в алюмінію, на зовнішнійорбіті атома галію три електрони. Як і алюміній, галій легко, навіть нахолоду, взаємодіє з галогенами (крім йоду). Обидва металу легкорозчиняються в сірчаної та соляної кислотах, обидва реагують з лугами і даютьамфотарні гідроокису. Константи дисоціації реакцій

Ga (OH) 3 в†’ Ga 3 + + 3OH -

Н 3 GаО 3 в†’ 3Н + + GaO 3 - 3

- величиниодного порядку.

Є, однак, івідмінності в хімічних властивостях галію і алюмінію.

Сухим киснемгалій помітно окислюється лише при температурі вище 260 В° C, а алюміній, якщопозбавити його захисної окисної плівки, окислюється киснем дуже швидко.

З воднемгалій утворює гідриди, подібні гідридів бору. Алюміній ж здатний лишерозчиняти водень, але не вступати з ним в реакцію.

А ще галійсхожий на графіт, на кварц, на воду.

На графіт - тим,що залишає сірий слід на папері.

На кварц -електричної та теплової анізотропного.

Величинаелектричного опору кристалів галію залежить від того, уздовж якої осіпроходить струм. Ставлення максимуму до мінімуму одно 7 - більше, ніж у будь-якогоіншого металу. Те ж і з коефіцієнтом теплового розширення.

Величини його внапрямку трьох кристалографічних осей (кристали галію ромбічні)відносяться як 31:16:11.

А на воду галійсхожий тим, що, затвердевая, він розширюється. Приріст обсягу помітний - 3,2%.

Вже однепоєднання цих суперечливих подібностей говорить про неповторної індивідуальностіелемента № 31.

Крім того, унього є властивості, не притаманні ні одному елементу. Розплавлений, він можебагато місяців залишатися в переохолодженому стані при температурі нижче точкиплавлення. Це єдиний з металів, який залишається рідиною у величезномуінтервалі температур від 30 до 2230 В° C, причому летючість його парів мінімальна.Навіть у глибокому вакуумі він помітно випаровується лише при 1000 В° C. Пари галію ввідміну від твердого і рідкого металу одноатомні. Перехід Ga 2 в†’ 2Gaвимагає великих витрат енергії; цим і пояснюється труднощі випару галію.

Великийтемпературний інтервал рідкого стану - основа одного з головних технічнихзастосувань елемента № 31.

Нащо галій годен?

галлиевоготермометри дозволяють у принципі виміряти температуру від 30 до 2230 В° C. Заразвипускаються галлиевого термометри для температур до 120...