Galis (Ga, 31): cheminis elementas – žemas lydymosi taškas ir puslaidininkis

Sužinokite apie galį (Ga, 31): metalą su žemu lydymosi tašku ir puslaidininkių savybėmis, panaudojimą elektronikoje, saugumą ir unikalią fizinę prigimtį.

Galis (cheminis simbolis: Ga) yra 31 cheminis elementas periodinėje lentelėje. Priklauso borui priklausančiai 13 grupei (kartais vadinamai aluminio grupe) ir yra artimas aliuminiui, indžiui ir taliui.

Pagrindinės savybės

• Atominis numeris: 31.
• Atommasė: apie 69,72 u.
• Lydymosi temperatūra: apie 29,76 °C (≈ 85,58 °F) — todėl grynas galis tirpsta vos kiek virš kambario temperatūros.
• Virimo temperatūra: apie 2204 °C.
• Tankis: apie 5,9 g/cm³ (solidus pavidalas).
• Izotopai: du stabilūs izotopai — 69Ga ir 71Ga.
• Atominė elektronų konfigūracija: [Ar] 3d10 4s2 4p1.

Išvaizda ir fizinės savybės

Galis gryniausioje formoje yra blizgios sidabro spalvos metalas. Kietas galis dažnai atrodo šiek tiek mėlynai‑pilkas arba sidabriškas, o ant paviršiaus greitai susidaro plona oksido plėvelė. Dėl žemo lydymosi taško grynas galis gali ištirpti, jei jį palaikysite šiltoje delno delno dalyje; tačiau prakirptas oksido sluoksnis ant paviršiaus gali trukdyti tūrimui, todėl metalas ne visada laisvai teka ant odos.

Elektrinės ir elektroninės savybės

Galis yra metalas ir praleidžia elektros srovę, tačiau daug svarbesnės yra jo junginių elektroninės savybės. Daugelis galio junginių, ypač galio arsenidas (GaAs) ir galio nitridas (GaN), yra plačiai naudojami kaip puslaidininkiai. Tokie puslaidininkiai naudojami aukšto dažnio, mikrobangų prietaisuose, šviesos diodų (LED) technologijoje ir optoelektronikoje — jie svarbūs ir moderniuose kompiuteriuose bei ryšio įrenginiuose.

Panaudojimas

• Elektronikoje: GaAs ir GaN puslaidininkiai – diodai, tranzistoriai, LED, lazeriai, ryšio įrenginiai.
• Žemo lydymosi lydiniai: galio lydiniai (pvz., Galinstan) naudojami kaip netoksiškos alternatyvos gyvsidabriui termometruose ir šilumos perdavimo skysčiuose.
• Fizikoje ir medžiagų inžinerijoje: grynas galis ir jo lydiniai naudojami kaip termosvarikliai, veidrodžių gamyboje ir eksperimentiškai kaip skystosios metalo paviršiaus danga dėl gero atspindžio.
• Branduolinė pramonė: galis buvo naudojamas lydinyje su plutoniu, kad stabilizuotų tam tikrą plutonio kristalinę fazę (tai turėjo reikšmės branduolinėse programose).
• Medicina ir diagnostika: radioaktyvūs galio izotopai (pvz., 67Ga, 68Ga) naudojami medicininėje vaizdinėje diagnostikoje (radiotroškiniai žymekliai).

Kilmė ir gavimas

Galis gamtoje laisvai beveik nerandamas; jis išgaunamas kaip šalutinis produktas perdirbant boksitą, cinko ir kitų rūdų. Žemės plutoje galio koncentracija yra nedidelė (keli dešimtatūkstančiai dalių iš milijono), todėl jis gaunamas kaip šalutinis produktas pramoniniuose procesuose.

Saugumas

Grynas metalinis galis paprastai nelaikomas stipriai toksišku ir yra saugus palyginti su daugeliu metalų; tačiau jo nuryti nereikėtų. Daug galio junginių, ypač galio arsenidas, yra toksiški ir gali būti kancerogeniški ar kenksmingi kvėpavimo takams bei odai. Tvarkant galio junginius rekomenduojama laikytis saugos reikalavimų: naudoti apsaugines pirštines, apsauginius akinius ir vengti įkvėpimo ar nuryjimo.

Trumpa istorija

Galis buvo atrastas 1875 m. prancūzų chemiko Paul‑Émile Lecoq de Boisbaudran. Jo pavadinimas kilęs iš lotyniško žodžio "gallia" (Prancūzija) arba galbūt iš paties atradėjo pavardės žaismo — istorijoje aptariama abiem variantais.

Svarbu: nors galis turi įdomių ir naudingų savybių (žemas lydymosi taškas, puslaidininkių junginiai, refleksinės savybės), su juo ir jo junginiais reikia elgtis atsargiai ir laikytis pramonės bei laboratorinių saugos reikalavimų.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra galis?

K: Kokia neįprasta galio savybė?

K: Ar saugu laikyti galį?

K: Ar gali būti naudojamas kompiuteriuose?

K: Kokios spalvos yra gryniausias išgautas galis?

K: Kaip naudojamas skystas galis?

K: Su kuo susijęs galis?

Paieška pagal raidę