Gal jest miękkim, srebrzystym metalem stosowanym głównie w obwodach elektronicznych, półprzewodnikach i diodach elektroluminescencyjnych (LED). Jest również przydatny w termometrach wysokotemperaturowych, barometrach, farmaceutykach i testach medycyny nuklearnej. Pierwiastek nie ma znanej wartości biologicznej.

pierwiastek naturalny

w przyrodzie gal nigdy nie występuje jako wolny pierwiastek i nie można go znaleźć w znacznej ilości w żadnych minerałach. Występuje raczej w śladowych ilościach w różnych związkach, w tym rud cynku i boksytu. Wagowo gal stanowi około 0.0019 procent skorupy ziemskiej, według PeriodicTable.com. jest łatwo uzyskiwany przez wytapianie, jednak większość komercyjnego galu jest ekstrahowana jako produkt uboczny produkcji aluminium i cynku, zgodnie z Chemicool. Największymi producentami galu są Australia, Rosja, Francja i Niemcy.

tylko fakty

• liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 31
• symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków): Ga
• masa atomowa (średnia masa atomu): 69,723
• gęstość: 5,91 gramów na centymetr sześcienny
• Faza w temperaturze pokojowej: stały
• Temperatura topnienia: stopnie 85,57 stopni Fahrenheita (29,76 stopni Celsjusza)
• Temperatura wrzenia: 3,999 F (2,204 C)
• liczba izotopów (Atomy tego samego pierwiastka z inną liczbą neutronów): 24, których okresy półtrwania są znane
• najczęstsze izotopy: dwa stabilne ga-69 (naturalna obfitość 60,1 procent) i Ga-71 (naturalna obfitość 39,9%).

unikalny metal

w układzie okresowym pierwiastków, Gal jest zgrupowany w rodzinie boru (Grupa 13), która obejmuje półmetalowy Bor (B) i metale aluminium (Al), gal, Ind (In) i Tal (Tl), zgodnie z Libretekstami chemicznymi. Wszystkie pięć tych pierwiastków ma trzy elektrony na zewnętrznym poziomie energetycznym.

Gal jest metalem po przejściu. Są to pierwiastki metaliczne znajdujące się pomiędzy metalami przejściowymi a metaloidami (niemetalami)w układzie okresowym. Metale po przejściu mają niektóre cechy metali przejściowych, ale wydają się być bardziej miękkie i prowadzić gorzej. Metale po przejściu obejmują niektóre elementy z rodziny boru-aluminium, ind i Tal-ale także cynę (Sn), ołów (Pb) i bizmut (Bi).

gal ma kilka bardzo unikalnych cech. Na przykład, chociaż jest ciałem stałym w temperaturze pokojowej (około 77 F/ 22 C), nadal jest tak miękki, że można go przeciąć nożem. Ponadto ma niską temperaturę topnienia 85,57 F (29.76 C) – mniej niż 10 stopni powyżej temperatury pokojowej – więc jeśli miałbyś podnieść bryłę galu, dosłownie stopiłby się z ciepła twojej dłoni. Jeśli go odłożysz, znowu się zestali.

nawet przy tak niskiej temperaturze topnienia, temperatura wrzenia galu jest dość wysoka na 3999 F (2204 C), co daje jeden z największych stosunków między temperaturą topnienia a temperaturą wrzenia dowolnego elementu. W niskich temperaturach Gal jest kruchym ciałem stałym, które dość łatwo pęka i podobnie jak szkło, pęka konchoidalnie (nie podąża za naturalnymi płaszczyznami separacji).

zastosowania

Gal jest stosowany głównie w elektronice. W rzeczywistości, około 95 procent wszystkich produkowanych galu jest używany do arsenku galu (GaAs), związek stosowany w obwodach mikrofalowych i podczerwieni, półprzewodniki i niebieskie i fioletowe Diody LED, zgodnie z chemii wyjaśnione. Arsenek galu może wytwarzać światło laserowe bezpośrednio z energii elektrycznej i jest stosowany w panelach słonecznych, w tym w łaziku Mars Exploration Rover. Związek azotku galu (GaN) jest stosowany jako półprzewodnik w technologii Blu-ray, telefonach komórkowych i czujnikach ciśnienia do przełączników dotykowych.

gal łatwo wiąże się z większością metali i jest powszechnie stosowany do wytwarzania stopów o niskiej temperaturze topnienia. Jest to jeden z czterech metali (w tym rtęci, rubidu i cezu), które są ciekłe w temperaturze pokojowej lub w pobliżu. Spośród tych czterech metali Gal jest najmniej reaktywny i najmniej toksyczny, co czyni go najbardziej bezpiecznym i przyjaznym dla środowiska wyborem dla termometrów wysokotemperaturowych, barometrów, systemów wymiany ciepła oraz urządzeń chłodniczych i grzewczych.

płynny gal może być jednak dość trudny w obróbce, ponieważ przylega do szkła, skóry i większości innych materiałów (z wyjątkiem grafitu, kwarcu i teflonu). Rozszerza się również, gdy zamarza, więc nie można go przechowywać w szklanych pojemnikach.

Gal jest również stosowany w niektórych farmaceutykach i radiofarmaceutykach. Na przykład radioaktywny izotop Ga-67 jest używany jako test medycyny nuklearnej w poszukiwaniu stanu zapalnego, infekcji lub raka w organizmie.

azotan galu jest stosowany w wielu farmaceutykach i jako leczenie hiperkalcemii, choroby, która może prowadzić do wzrostu guzów kości. Gal został również zasugerowany jako leczenie raka, chorób zakaźnych i chorób zapalnych. Jednak narażenie na duże ilości galu może powodować podrażnienie gardła lub klatki piersiowej, a opary mogą prowadzić do poważnych schorzeń, zgodnie z chemią.

odkrycie

zanim gal został odkryty, przepowiedział go rosyjski chemik i wynalazca Dimitri Mendelejew, twórca układu okresowego pierwiastków. Nazwał brakujący element eka-aluminium, ponieważ wiedział, że spadnie poniżej aluminium w układzie okresowym w polu 31, zgodnie z Chemicool.

pierwiastek został po raz pierwszy odkryty przez francuskiego chemika Paula-Émile ’ a Lecoqa de Boisbaudrana w 1875 roku, który badał widma pierwiastków chemicznych przez 15 lat (widma to linie wytwarzane podczas podgrzewania pierwiastków chemicznych), zgodnie z wyjaśnieniem chemii. Ponieważ każdy element wytwarza swój własny charakterystyczny zestaw linii lub widm, ta metoda była niezawodnym sposobem identyfikacji elementów.

Lecoq de Boisbaudran zastanawiał się, czy pierwiastek 31 można znaleźć w Rudzie cynku. Cynk, który ma liczbę atomową 30, znajduje się obok galu w układzie okresowym. W sierpniu 1875 roku Lecoq de Boisbaudran, używając spektroskopu, rzeczywiście znalazł trochę galu, ale tylko w bardzo małych ilościach. Poinformował, że widmo nowego pierwiastka składa się z wąskiego, łatwo widocznego, fioletowego promienia, zgodnie z wyjaśnieniem chemicznym.

w tym samym roku Lecoq de Boisbaudran uzyskał czysty gal poprzez elektrolizę wodorotlenku galu w wodorotlenku potasu, według Jefferson Lab. Lecoq de Boisbaudran otrzymał następnie kilka ton rudy cynku dla swoich badań. Z tej Rudy był w stanie wyprodukować kilka gramów prawie czystego galu, zgodnie z wyjaśnieniami chemicznymi. Lecoq de Boisbaudran zaproponował nazwę galu dla nowego pierwiastka, która pochodzi od łacińskiego słowa „Gallia”, oznaczającego Francję.

kto by pomyślał?

• ciekły gal nie może być przechowywany w szklanym lub metalowym pojemniku, ponieważ rozszerza się o 3,1%, gdy zamarza.
• gal ma największą płynną gamę metali.
• obserwatorium neutrin we Włoszech wykorzystuje duże ilości trichlorku galu do badania neutrin słonecznych wytwarzanych na słońcu. Neutrina są cząstkami powstałymi w pierwszej sekundzie wszechświata – nawet przed atomami-i są nieustannie wytwarzane w wyniku reakcji jądrowych słońca i innych gwiazd, zgodnie z University of Wisconsin-Madison.
• w najczystszej postaci, Gal jest żywym srebrnym kolorem. Jako ciało stałe jest niebiesko-szary.
• inną niezwykłą cechą galu jest to, że można go dość łatwo przechłodzić. Przechłodzenie to chłodzenie substancji poniżej jej punktu zamarzania bez przekształcania jej w ciało stałe.
• około 95 procent zużycia galu jest w przemyśle elektronicznym, zgodnie z LibreTexts. Arsenek galu i azotek galu stanowią około 98% zużycia galu w Stanach Zjednoczonych.
• Gal został użyty w bombach atomowych do stabilizacji struktury krystalicznej.
• malowany na szkle gal zamienia się w lśniące lustro.
• temperatura wrzenia galu jest ponad osiem razy wyższa niż jego temperatura topnienia w skali bezwzględnej-największy stosunek temperatury topnienia do temperatury wrzenia dowolnego elementu.