فلز گالیم

اطلاعات اولیه

گالیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Ga و عدد اتمی 31 می باشد. گالیم فلز پست نرم، کمیاب و نقره ای رنگ است که در حرارت پایین شکننده بوده، اما در بالاتر از دمای اطاق به حالت مایع در می آید و واقعا در کف دست می جوشد. این عنصر در مقادیر بسیار کم در سنگ معدن بوکسیت و روی وجود دارد. آرسنید گالیم به عنوان نیمه هادی و بیشتر در دیودهای نور افشان مورد استفاده می باشد.

تاریخچه

گالیم را از واژه لاتین Gallia به معنی فرانسه و نیز gallus به معنی خروس Lecoq de Boisbaudran در سال 1875 با مشخصه طیف نمایی خود و در آزمایش یک مخلوط روی از کوههای پیرنه کشف نمود. قبل از کشف بیشتر ویژگیهای این عنصر توسط دیمتری مندلیف بر مبنای جایگاهش در جدول تناوبی پیش بینی و توصیف شده بود.

بعدها Boisbaudran در سال 1875 با الکترولیز هیدروکسید در محلول KOH این عنصر آزاد را به دست آورد. او نام این عنصر را از نام سرزمین مادری اش فرانسه اقتباس کرد و در یکی از جناسهای چند زبانه مورد علاقه دانشمندان اوایل قرن نوزدهم، نام این عنصر را از نام Lecoq به معنی خروس گرفتند و کلمه لاتین برای خروس، gallus است.

پیدایش

این فلز حقیقی اغلب به صورت اجزاء بسیار کم در بوکسیت، زغال سنگ، دیاسپور، ژرمانیت و اسفالریت یافت می شود. غبار لوله حاصل از سوخت زغال سنگ دارای مقادیر به بزرگی 5/1 درصد گالیم می باشد.

خصوصیات قابل توجه

گالیم با درجه خلوص بالا رنگ نقره ای جذابی داشته و فلز جامد آن مانند شیشه می شکند. فلز گالیم در صورت سخت شدن 3,1 درصد انبساط می یابد، بنابراین نباید آن را در ظروف شیشه ای یا فلزی نگهداری کرد. همچنین گالیم، بیشتر فلزات دیگر را با نفوذ در شبکه فلزی آنها فرسوده می کند.

دگالیم یکی از چهار فلزی است که در دمای نزدیک به دمای معمولی اطاق به شکل مایع هستند و بنابراین می توان از آنها در دماسنجهای دمای بالا استفاده نمود. از نکات قابل توجه این عنصر، دارا بودن یکی از بزرگ ترین بازه های مایع برای یک فلز و دارا بودن فشار بخار کم در دماهای زیاد است.

این فلز تمایل شدیدی به فوق سرد شدن زیر نقطه ذوب خود دارد، لذا برای سخت نمودن آن استفاده از ریزبلورها ضروری است. گالیم با درجه خلوص بالا توسط اسیدهای معدنی به آهستگی مورد حمله قرار می گیرند. نقطه ذوب آن بسیار پایین است و چگالی آن در حالت مایع بیشتر از حالت بلوری آن می باشد.

گالیم به صورت هیچ یک از ساختارهای بلوری ساده متبلور نمی شود. حالت پایدار در شرایط عادی به صورت قائم الزاویه با 8 اتم در سلول واحد معمولی می باشد. هر اتم تنها یک همسایه نزدیک و شش همسایه دیگر در 39,0A دارد. بسیاری از حالات پایدار و فراپایدار، تابع دما و فشار هستند.

عامل اتصال اتمهای نزدیکتر، ویژگی کووالانسی است، بنابراین دوتائی های Ga2 اساسی ترین بخش این ساختار بلوری می باشد. ترکیب آرسنید گالیم قادر است الکتریسیته را مستقیما" به نور هم فاز تبدیل کند این ویژگی برای دیودهای نورفشان ضروری است.