Language
Country/Area
No result found
Сюрприз жидкого металла: почему галлий может плавиться в руке?
В классификации химических элементов существование галлия вызвало большой интерес у ученых. Этот элемент был впервые открыт в 1875 году французским химиком Полем-Эмилем Лекоком де Буасбоденом. Символ галлия — Ga, атомный номер — 31, он принадлежит к группе 13 вместе с другими металлами, такими как алюминий, индий и таллий. Галлий имеет серебристый цвет и известен своей относительно низкой температурой плавления. Однако его наиболее привлекательной особенностью является способность плавиться в руке, свойство, которое вызвало множество дискуссий в области материаловедения и его применения.
Температура плавления галлия составляет 29,7646°C, что делает его жидким при температуре человеческого тела.
Процесс плавления галлия тесно связан с его электронной структурой и физическими свойствами. Аморфная структура галлия и большой диапазон жидкой фазы позволяют ему оставаться жидким при комнатной температуре. Это похоже на воду, но физические свойства галлия во многом отличаются. Например, в твердом состоянии его объем увеличивается, а это означает, что при хранении необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы избежать разрушения контейнера.
Поскольку технологии развиваются день ото дня, галлий становится все более важным. Он в основном используется в электронных компонентах, особенно в полупроводниковых материалах, таких как нитрид галлия и арсенид галлия. Эти материалы играют важную роль в микроволновых схемах, высокоскоростных переключающих схемах и инфракрасных схемах. Одним из наиболее известных его применений являются светоизлучающие диоды (СИД), особенно разработка синих светодиодов, которые сделали их незаменимым элементом в светотехнике.
Галлий считается важным научным и технологическим элементом, признанным Национальной медицинской библиотекой США и передовыми средствами массовой информации.
Применение галлия не ограничивается электронными технологиями. В области медицины некоторые соединения галлия используются для производства лекарств и радиофармацевтических препаратов, что делает галлий также полезным в биомедицине. В этих приложениях галлий демонстрирует определенное химическое поведение, подобное трехвалентным солям железа, и это свойство делает его поведение в биологических системах привлекательным.
Галлий не существует в природе в свободном виде. Большую часть галлия добывают из цинковых руд (таких как сфалерит) и алюминиевых руд. Содержание галлия в этих природных элементах относительно невелико, обычно достигает 16,9 частей на миллион, и его можно извлечь только как побочный продукт. Таким образом, предложение галлия связано с глубиной добычи цинковых и алюминиевых руд.
Поскольку технологии все больше зависят от спроса на высокоэффективные материалы, производство галлия постепенно увеличивается. С 2010 года мировое производство быстро росло и в настоящее время достигло годового уровня производства 450 тонн. Этот рост тесно связан с быстрым спросом в полупроводниковой промышленности и, как ожидается, продолжит расти в будущем.
Уникальные физические и химические свойства галлия и его важность в высокотехнологичных приложениях делают его популярным материалом для исследований.
Хотя Gallium имеет множество преимуществ, его безопасность часто упускается из виду. В отличие от некоторых тяжелых металлов, галлий менее токсичен, что делает его более безопасной альтернативой во многих применениях. Тем не менее, все же важно отметить эффект охрупчивания галлия на некоторые металлы, что особенно важно в некоторых высокотемпературных применениях. Для материаловедов и инженеров освоение свойств и применения галлия является не только необходимостью научного и технологического развития, но и частью научных исследований.
История галлия — это не только история о химических элементах, но и затрагивает множество вопросов, таких как технологическое развитие, медицинское применение и воздействие на окружающую среду. Это делает галлий полным потенциалом для дальнейших исследований и применения. Какие неизведанные области нам предстоит исследовать в будущем технологическом мире?
