Kas mäletate vedelmetallist terminaatorit T-1000, mis võitles iidse hävitaja mudeliga, mida mängis suurepäraselt Arnold Schwarzenegger? Kuid selline "vedel" metall on tegelikult olemas ja see pole lihtsalt kellegi fantastilise kujutlusvõime vili. Seda metalli nimetatakse - gallium, ja sellel on päris huvitavad omadused.
Selle rabeda metalli sulamistemperatuur on just 29,76 C, ja kui hoiate seda teatud aja soojades kätes, hakkab see sulama. Galliumi olemasolu ennustas esmakordselt 1871. aastal suur vene teadlane Dmitri Mendelejev, elementide perioodilise tabeli isa. Sel ajal ei osanud ükski "suurtest teadusmeeltest" arvata, et selline metall võib looduses eksisteerida ja meie vene keemik suutis isegi täpselt ennustada selle mitmeid põhiomadusi, õigemini selle madalat tihedust ja sulamistemperatuuri. 
Gallium ei esine looduses puhtal kujul, kuid selle ühendeid leidub ebaolulistes kogustes boksiidis ja tsingimaakides. Gallium on pehme, plastiline, hõbedase värvi metall. Madalatel temperatuuridel on see tahkes olekus, kuid sulab toatemperatuurist mitte palju kõrgemal temperatuuril (29,8 °C). Alates elemendi avastamisest 1875. aastal kuni pooljuhtide ajastu tulekuni kasutati galliumi peamiselt madala sulamistemperatuuriga sulamite loomiseks.Praegu kasutatakse kogu galliumi mikroelektroonikas. Galliumarseniidi, peamist kasutatavat elemendiühendit, kasutatakse mikrolaineahelates ja infrapunarakendustes.
Tänapäeval kasutatakse galliumi peamiselt pooljuhtide tööstuses, kõige arenenumate digitaalsete vidinate tootmisel, mida me igapäevaselt kasutame. Muide, galliumi võib Internetist vabalt saada (kui väga kõvasti kaevata) neile, kes soovivad ise katseid teha. Peate lihtsalt sellega ettevaatlikum olema, kuigi galliummetalli peetakse mittetoksiliseks metalliks, väidavad mõned allikad, et pikaajaline kokkupuude selle metalliga kaitsmata nahal võib põhjustada tõsiseid nahahaigusi: naha kokkupuude galliumiga põhjustab tõsiasja, et ultra- sellele jäävad väikesed hajutatud metalliosakesed. Väliselt näeb see välja nagu hall täpp. 
Gallium on kallis, 2005. aastal maksis maailmaturul tonn galliumi 1,2 miljonit dollarit USA ning selle metalli kõrge hinna ja samas suure nõudluse tõttu on alumiiniumi tootmisel ja kivisöe töötlemisel vedelkütuseks väga oluline rajada selle täielik kaevandamine. Madala sulamistemperatuuri tõttu soovitatakse galliumi valuplokke transportida polüetüleenkottides, mida vedel gallium halvasti niisutab. 
Videost näete, kuidas väikesed galliumitükid teie käes sulama hakkavad:
ja kuidas galliumlusikas tees lahustub:
Huvitava katse saab läbi viia mitte ainult galliumi sulatamisega, vaid ka tahkumisega. Esiteks on gallium üks väheseid aineid, mis tahkumisel paisub (täpselt nagu vesi), teiseks erineb sulametalli värvus tahke aine värvist.
Valage väike kogus vedelat galliumi klaasviaali ja asetage sellele väike tükk tahket galliumi (kristallimiseks mõeldud seeme, kuna gallium on võimeline ülejahtuma). Videol on selgelt näha, kuidas hakkavad kasvama metallikristallid (neil on sinakas toon, vastupidiselt hõbevalgele sulale). Mõne aja pärast lõhkeb paisuv gallium mulli.
Video keskosa (galliumkristallide kasv) kiirendati kümme korda, nii et video ei olnud väga pikk:
Gallium on keemiline element aatomnumbriga 31. See kuulub kergmetallide rühma ja on tähistatud sümboliga “Ga”. Gallium ei esine looduses puhtal kujul, kuid selle ühendeid leidub ebaolulistes kogustes boksiidis ja tsingimaakides. Gallium on pehme, plastiline, hõbedase värvi metall. Madalatel temperatuuridel on see tahkes olekus, kuid sulab toatemperatuurist mitte palju kõrgemal temperatuuril (29,8 °C). Allolevast videost näed, kuidas galliumlusikas kuuma tee sees sulab.
(Kokku 7 fotot + 1 video)
1. Alates elemendi avastamisest 1875. aastal kuni pooljuhtide ajastu tulekuni kasutati galliumi peamiselt madala sulamistemperatuuriga sulamite loomiseks.
2. Praegu kasutatakse mikroelektroonikas kogu galliumi.
3. Galliumarseniidi, peamist kasutatavat elementühendit, kasutatakse mikrolaineahelates ja infrapunarakendustes.
4. Sinise ja ultraviolettkiirguse vahemikus pooljuhtlaserite ja LED-ide loomisel kasutatakse galliumnitriidi vähem.
5. Galliumil ei ole teadusele teadaolevat bioloogilist rolli. Kuid kuna galliumiühendid ja rauasoolad käituvad bioloogilistes süsteemides sarnaselt, asendavad galliumioonid sageli rauaioone meditsiinilistes rakendustes.
Gallium on üks haruldasemaid metalle meie planeedil. Seda on puhtal kujul Maalt võimatu leida. Seda leidub ainult ühendite kujul tsingimaakides ja boksiidides. Mendelejevi perioodilisuse tabelis on see element auväärsel kolmekümne esimesel kohal. Metallil on ainulaadne omadus – selle sulamistemperatuur on vaid 29,8 kraadi Celsiuse järgi. See on veidi rohkem kui meie tavaline toatemperatuur. Videost näed, kuidas galliumlusikas lahustub kuuma tee tassis vaid loetud sekunditega.
1. Metall avastati esmakordselt 1875. aastal.
2. Algselt kasutati seda madala sulamistemperatuuriga sulamite loomiseks. Pooljuhtide ajastu tulekuga hakati galliumi mikroelektroonikas üha enam kasutama.
3. Sinise ja ultraviolettkiirguse vahemikus pooljuhtlaserite ja LED-ide valmistamiseks kasutatakse tavaliselt galliumnitriidi.
4. Galliumi keemistemperatuur on palju kõrgem kui elavhõbedal. See omadus võimaldab metalli kasutada kvartstermomeetrites (elavhõbeda asemel) kõrgete temperatuuride mõõtmiseks.
5. Tonn galliumi maksab üle miljoni dollari ja selle hind tõuseb igal aastal.
6. Pikaajaline kokkupuude naha ja galliumiga võib põhjustada surmaga lõppeva ägeda mürgistuse. Selle sümptomiteks on lühiajaline erutus, millele järgneb mahajäämus, liigutuste koordinatsiooni häired, adünaamia, arefleksia, hingamisrütmi muutused, alajäsemete täielik liikumatus. Siis langeb inimene koomasse ega välju sellest enam.
7. Tänu sellele, et gallium sulab väga kergesti, transporditakse seda ainult spetsiaalsetes polüetüleenkottides.
Definitsioon
Gallium (lat. Gallium), Ga, D. I. Mendelejevi Dmitri Ivanovitši perioodilise süsteemi III rühma keemiline element, järjekorranumber 31, aatommass 69,72; hõbevalge pehme metall.
Füüsikalised omadused
Kristallilisel galliumil on mitu polümorfset modifikatsiooni, kuid ainult üks (I) on termodünaamiliselt stabiilne, omades ortorombilist (pseudotetragonaalset) võre parameetritega a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Teised galliumi modifikatsioonid (β, γ, δ, ε) kristalliseeruvad ülejahutatud dispergeeritud metallist ja on ebastabiilsed. Kõrgendatud rõhul täheldati veel kahte galliumi II ja III polümorfset struktuuri, millel oli vastavalt kuup- ja tetragonaalne võre.
Galliumi tihedus tahkes olekus temperatuuril T=20°C on 5,904 g/cm3, vedela galliumi tihedus T=29,8°C juures on 6,095 g/cm3 ehk tahkumisel galliumi ruumala. suureneb. Galliumi sulamistemperatuur on veidi kõrgem kui toatemperatuur ja võrdub Tsulamistemperatuuriga = 29,8 °C; gallium keeb temperatuuril Tbp = 2230 °C. 
Galliumi üheks tunnuseks on vedela oleku lai temperatuurivahemik (30–2230°C), samal ajal kui tal on madal aururõhk temperatuuridel kuni 1100÷1200°C. Tahke galliumi erisoojusmahtuvus temperatuurivahemikus T÷24°C on 376,7 J/kg K (0,09 cal/g kraadi), vedelas olekus T=29÷100°C - 410 J/kg K ( 0,098 cal/g kraadi).
Looduses olemine
Gallium on tüüpiline mikroelement, mõnikord liigitatakse see ka haruldaseks.
Clarke (maakoore keskmise sisalduse arvuline hinnang) galliumi maakoores on üsna suur ja moodustab 1,5·10-3% (massist). Seega on selle sisaldus kõrgem kui molübdeen, vismut, volfram, elavhõbe ja mõned muud elemendid, mida tavaliselt ei liigitata haruldaste hulka. 
Galliumi peamine allikas on boksiit (hüdraatunud alumiiniumoksiid). Huvitav on see, et boksiidimaake, olenemata nende asukohast ja päritoluomadustest, iseloomustab galliumi pidevalt ühtlane jaotus neis - 0,002-0,006%. Hiibiini mäestiku apatiidi-nefeliini maakidest pärit nefeliinid sisaldavad märkimisväärses koguses galliumi (0,01–0,04.
Maailma peamised galliumivarud on seotud boksiidimaardlatega, mille varud on nii suured, et need ei ammendu paljude aastakümnete jooksul. Suurem osa boksiidis sisalduvast galliumist jääb aga tootmisvõimsuse puudumise tõttu kättesaamatuks, mille maht on tingitud majanduslikest põhjustest. Galliumi tegelikke varusid on raske hinnata. USA ekspertide sõnul Geological Surveys on boksiidimaardlatega seotud ülemaailmse galliumi varud 1 miljoni tonnini. Hiinal, USA-l, Venemaal, Ukrainal ja Kasahstanis on märkimisväärsed galliumivarud.
Kviitung
Gallium on mikroelement, mis on alumiiniumi ja tsingi pidev kaaslane, mistõttu on selle tootmine alati seotud alumiiniumi või sulfiidpolümetalliliste (eriti tsingi) maakide töötlemisega. Tavaliselt on galliumi eraldamine tsingikontsentraatidest seotud paljude raskustega, põhjustades metalli kõrget hinda, mistõttu on juba mitu aastakümmet peamiseks galliumi saamise allikaks (95) olnud alumiiniumitööstuse jäätmed ja nn integreeritud jäätmetöötlus (koos tsingi, indiumi kaevandamisega, Saksamaa) moodustab umbes 5% tootmisvõimsusest. Lisaks on olemas tehnoloogiad galliumi eraldamiseks suitsutoru tolmust ja söe põletamisel tekkivast tuhast, samuti koksimiseks. jäätmed.
Rakendus
Galliumil ei ole veel laialdast tööstuslikku kasutust.
Galliumi kõrvalsaaduste potentsiaal alumiiniumi tootmisel ületab endiselt oluliselt nõudlust metalli järele.
Galliumi kõige lootustandvam rakendus on keemiliste ühendite kujul, nagu GaAs, GaP, GaSb, millel on pooljuhtomadused. Neid saab kasutada kõrgtemperatuurilistes alaldites ja transistorides, päikesepatareides ja muudes seadmetes, kus saab kasutada blokeerivas kihis olevat fotoelektrilist efekti, samuti infrapunakiirguse vastuvõtjates. Galliumi saab kasutada tugevalt peegeldavate optiliste peeglite valmistamiseks.
Gallium on kallis, 2005. aastal maksis tonn galliumi maailmaturul 1,2 miljonit USA dollarit ning selle metalli kõrge hinna ja samas suure vajaduse tõttu on väga oluline rajada selle täielik kaevandamine alumiiniumis. kivisöe tootmine ja töötlemine vedelkütus.
Galliumis on mitmeid sulameid, mis on toatemperatuuril vedelad ja ühe sulami sulamistemperatuur on 3 °C, kuid teisest küljest on gallium (vähemal määral sulamid) enamiku konstruktsioonimaterjalide suhtes üsna agressiivne (pragunemine). ja sulamite erosioon kõrgel temperatuuril) ning Jahutusvedelikuna on see ebaefektiivne ja sageli lihtsalt vastuvõetamatu.
Gallium on suurepärane määrdeaine. Peaaegu väga olulised metalliliimid on loodud galliumi ja nikli, galliumi ja skandiumi baasil.
Galliumoksiid on osa paljudest granaadirühma strateegiliselt olulistest lasermaterjalidest - GSGG, YAG, ISGG jne.
Galliumtermomeetrid võimaldavad põhimõtteliselt mõõta temperatuure vahemikus 30 kuni 2230 ° C. Nüüd toodetakse galliumtermomeetreid temperatuuridele kuni 1200 ° C.
Elementi nr 31 kasutatakse signalisatsiooniseadmetes kasutatavate madala sulamistemperatuuriga sulamite tootmiseks. Galliumi sulam indiumiga sulab juba temperatuuril 16 ° C. See on kõigist teadaolevatest sulamitest kõige sulavam.
Mis on 29,76 o C. Kui asetada see sooja peopessa, hakkab see järk-järgult muutuma tahkest vormist vedelaks.
Väike ekskursioon ajalukku
Mis on teie käes sulava metalli nimi? Nagu eespool märgitud, nimetatakse sellist materjali galliumiks. Selle teoreetilise olemasolu ennustas juba 1870. aastal kodumaine teadlane, keemiliste elementide tabeli autor Dmitri Mendelejev. Sellise oletuse tekkimise aluseks oli tema uurimus paljude metallide omadustest. Sel ajal ei osanud ükski teoreetik arvata, et kätes sulav metall on reaalsuses olemas.
Äärmiselt sulava materjali sünteesimise võimalust, mille ilmumist Mendelejev ennustas, tõestas prantsuse teadlane Emile Lecoq de Boisbaudran. 1875. aastal õnnestus tal isoleerida gallium tsingimaagist. Materjaliga katsete käigus sai teadlane metalli, mis sulab tema kätes.
On teada, et Emile Boisbaudran koges märkimisväärseid raskusi uue elemendi eraldamisel tsingimaagist. Esimeste katsete käigus õnnestus tal eraldada vaid 0,1 grammi galliumi. Kuid isegi sellest piisas, et kinnitada materjali hämmastavat omadust.
Kus looduses galliumi leidub?
Gallium on üks elemente, mis ei esine maagimaardlatena. Materjal on maapõues väga hajutatud. Looduses leidub seda äärmiselt haruldastes mineraalides nagu galliit ja zengeiit. Laboratoorsete katsete käigus saab tsingi, alumiiniumi, germaaniumi ja raua maakidest eraldada väikese koguse galliumi. Mõnikord leidub seda boksiidi-, kivisöe- ja muudes maavarades.
Kuidas saada galliumi
Praegu sünteesivad teadlased kätes sulavat metalli kõige sagedamini alumiiniumoksiidi töötlemisel kaevandatud alumiiniumlahustest. Alumiiniumi põhiosa eemaldamise ja metallide korduva kontsentreerimise protseduuri tulemusena saadakse leeliseline lahus, mis sisaldab vähesel määral galliumi. Selline materjal eraldatakse lahusest elektrolüüsi teel.
Kasutusvaldkonnad
Gallium pole veel tööstuses rakendust leidnud. Selle põhjuseks on alumiiniumi laialdane kasutamine, millel on sarnased omadused tahkel kujul. Sellest hoolimata näeb gallium välja paljulubava materjalina, kuna sellel on suurepärased pooljuhtomadused. Seda metalli saab potentsiaalselt kasutada transistorelementide, kõrge temperatuuriga voolualaldite ja päikesepaneelide tootmiseks. Gallium näib olevat suurepärane lahendus optiliste peegelkatete valmistamiseks, millel on kõrgeim peegeldusvõime.
Peamine takistus galliumi kasutamisel tööstuslikus mastaabis on selle maakidest ja mineraalidest sünteesi kõrge hind. Sellise metalli tonni hind maailmaturul on üle 1,2 miljoni dollari.
Praeguseks on gallium leidnud tõhusat kasutust ainult meditsiinivaldkonnas. Metalli vedelal kujul kasutatakse vähihaigete luuhõrenemise aeglustamiseks. Seda kasutatakse verejooksu kiireks peatamiseks ohvrite kehal väga sügavate haavade korral. Viimasel juhul ei põhjusta veresoonte ummistus galliumi poolt verehüüvete teket.
Nagu eespool märgitud, on gallium metall, mis sulab kätes. Kuna materjali vedelaks muutumiseks vajalik temperatuur on veidi üle 29 o C, siis piisab, kui hoida seda peopesas. Mõne aja pärast hakkab algselt tahke materjal sõna otseses mõttes meie silme all sulama.
Galliumi tahkumisega saab läbi viia üsna põneva katse. Esitatav metall kipub tahkumisel paisuma. Huvitava katse läbiviimiseks piisab, kui asetada vedel gallium klaasviaali. Järgmisena peate alustama konteineri jahutamist. Mõne aja pärast märkate, kuidas mullides hakkavad moodustuma metallikristallid. Neil on sinakas värv, erinevalt hõbedasest toonist, mis on vedelas olekus materjalile iseloomulik. Kui jahutamist jätkatakse, lõhub kristalliseeruv gallium lõpuks klaasviaali.
Lõpuks
Nii saime teada, milline metall käes sulab. Tänapäeval võib müügil leida galliumi oma katsete tegemiseks. Siiski tuleks materjali käsitseda äärmise ettevaatusega. Tahke gallium on mittetoksiline aine. Pikaajaline kokkupuude vedelal kujul materjaliga võib aga kaasa tuua kõige ettenägematumaid tervisega seotud tagajärgi, sealhulgas hingamise seiskumise, jäsemete halvatuse ja inimese sattumise koomasse.