Галлий

(далее Г)(лат. Gallium), , элемент группы периодической системы Д. И. порядковый номер 31, масса 69,72; мягкий металл. Состоит из двух стабильных изотопов с массовыми числами 69 (60,5% ) и 71 (39,5%).   Существование Г ("экаалюминия") и основные его свойства были предсказаны в 1870 Д. И. Элемент был открыт спектральным анализом в пиренейской обманке и выделен в 1875 французским химиком П. Э. Лекоком де Буабодраном; назван в честь (лат. Gallia). Точное совпадение свойств Г с предсказанными было первым триумфом периодической системы.   Среднее содержание Г в земной коре относительно высокое, 1,5-10-30% по массе, что равно содержанию и Г - типичный рассеянный элемент. Единственный минерал Г - галдит 2 очень редок. Геохимия Г тесно связана с геохимией алюминия, что обусловлено сходством их физико- свойств. Основная часть Г в литосфере заключена в минералах Содержание Г в бокситах и нефелинах колеблется от 0,002 до 0,01%. Повышенные концентрации Г наблюдаются также в сфалеритах (0,01-0,02% ), в каменных углях (вместе с а также в некоторых рудах.   Физические и свойства. Г имеет ромбическую (псевдотетрагональную) решетку с параметрами а = 4,5197А, b = 7,6601A, с = 4.5257А. Плотность. (г/см3) твердого металла 5,904 (20°С), жидкого 6,095 (29,8°С), т. е при затвердевании объем Г увеличивается; tпл 29,8°С, tkип 2230°С. Отличительная особенность Г - большой интервал жидкого состояния (2200° С) и низкое давление пара при температурах до 1100-1200°С. Удельная теплоемкость твердого Г 376,7 дж/ (кг·К), т. е. 0,09 кал/ (г •град) в интервале 0-24°С, жидкого соответственно 410дж /(кг•К.), то есть 0,098 кал/(г·град) в интервале 29-100°С. Удельное электрическое сопротивление (ом·см) твердого Г 53,4-10-6 (0°С), жидкого 27,2·10-6 (30°С). Вязкость (пуаз = 0,1 н· сек/м2): 1,612(98°С), 0,578 (1100°С), поверхностное натяжение 0,735 н/м (735 дин/см) (30 °С в атмосфере 2). Коэффициенты отражения для длин волн 4360А и 5890А соответственно равны 75,6% и 71,3%. Сечение захвата тепловых нейтронов 2,71 барна (2,7·10-28м2).   На воздухе при обычной температуре Г стоек. Выше 260° С в сухом наблюдается медленное окисление (пленка окиси защищает металл). В серной и соляной кислотах Г растворяется медленно, в плавиковой - быстро, в кислоте на холоду Г устойчив. В горячих растворах щелочей Г медленно растворяется. и реагируют с Г на холоду, иод - при нагревании. Расплавленный Г при температурах выше 300° С взаимодействует со всеми конструкционными металлами и сплавами.   Наиболее устойчивы трехвалентные соединения Г которые во многом близки по свойствам соединениям Кроме того, известны одно- и двухвалентные соединения. Высший окисел Ga23 - вещество белого цвета, нерастворимое в воде. Соответствующая ему гидроокись осаждается из растворов солей Г в виде белого студенистого осадка. Она имеет ярко выраженный амфотерный характер. При растворении в щелочах образуются галлаты (например, (()4)), при растворении в кислотах - соли Г 2(04)3, 3 и др. Кислотные свойства у гидроокиси Г выражены сильнее, чем у гидроокиси (интервал выделения А1(ОН)3 лежит в пределах pH = 10,6-4,1, а ()3 в пределах pH = 9,7-3,4).   В отличие от A1()3, гидроокись Г растворяется не только в сильных щелочах, но и в растворах аммиака. При кипячении из аммиачного раствора вновь выпадает гидроокись Г   Из солей Г наибольшее значение имеют 13 (t пл 78°С, t кип 200°С) и сульфат 2(4)3.  Последний с сульфатами щелочных металлов и аммония образует двойные соли типа квасцов, например (4) (4)2-122.Г образует малорастворимый в воде и разбавленных кислотах ферроцианид 4(()6)3, что может быть использовано для его отделения от и ряда др. элементов.   Получение и применение. Основной источник получения Г - производство. Г при переработке бокситов по способу Байера концентрируется в оборотных маточных растворах после выделения А1(ОН)з. Из таких растворов Г выделяют электролизом на катоде. Из щелочного раствора, полученного после обработки амальгамы водой, осаждают ()3, которую растворяют в щелочи и выделяют Г электролизом.   При содово-известковом способе переработки бокситовой или нефелиновой руды Г концентрируется в последних фракциях осадков, выделяемых в процессе карбонизации. Для дополнительного обогащения осадок гидроокисей обрабатывают известковым молоком. При этом большая часть A1 остается в осадке, а Г переходит в раствор, из которого пропусканием 2 выделяют концентрат (6-8% 23); последний растворяют в щелочи и выделяют Г электролитически.   Источником Г может служить также остаточный анодный сплав процесса рафинирования A1 по методу трехслойного электролиза. В производстве источниками Г являются возгоны(вельц-окислы), образующиеся при переработке хвостов выщелачивания огарков.   Полученный электролизом щелочного раствора жидкий Г промытый водой и кислотами (1, з), содержит 99,9-99,95% . Более чистый металл получают плавкой в вакууме, зонной плавкой или вытягиванием монокристалла из расплава.   Широкого промышленного применения Г пока не имеет. Потенциально возможные масштабы попутного получения Г в производстве до сих пор значительно превосходят спрос на металл. Наиболее перспективно применение Г в виде соединений типа , , , обладающих полупроводниковыми свойствами. Они могут применяться в высокотемпературных выпрямителях и транзисторах, солнечных батареях и др. приборах, где может быть использован фотоэффект в запирающем слое, а также в приемниках инфракрасного излучения. Г можно использовать для изготовления оптических зеркал, отличающихся высокой отражательной способностью. Сплав с Г предложен вместо в качестве катода ламп ультрафиолетового излучения, применяемых в медицине. Жидкий Г и его сплавы предложено использовать для изготовления высокотемпературных термометров (600-1300° С) и манометров. Представляет интерес применение Г и его сплавов в качестве жидкого теплоносителя в энергетических ядерных реакторах (этому мешает активное взаимодействие Г при рабочих температурах с конструкционными материалами; эвтектический сплав -- оказывает меньшее коррозионное действие, чем чистый Г ).   Лит.: Шека И. А., Чаус И. С., Митюрева Т. Т., К., 1963; Еремин Н. И., М., 1964; 3еликман А. Н., К рейн О. Е., Самсонов Г В., Металлургия редких металлов, 2 изд., М., 1964; Einecke Е., Das Gallium, Lpz., (1937).   А. Н. Зеликман.