Bạn có nhớ kẻ hủy diệt T-1000 làm bằng kim loại lỏng, người đã chiến đấu với một mô hình tàu khu trục cổ, do Arnold Schwarzenegger đóng một cách hoàn hảo không? Nhưng thứ kim loại “lỏng” như vậy thực sự tồn tại và không chỉ là sản phẩm tưởng tượng của ai đó. Kim loại này được gọi là - gali, và nó có một số tính chất khá thú vị.
Kim loại giòn này có nhiệt độ nóng chảy chỉ 29,76 C, và nếu bạn giữ nó trong tay ấm áp trong một thời gian nhất định, nó sẽ bắt đầu tan chảy. Sự tồn tại của gali lần đầu tiên được dự đoán vào năm 1871 bởi nhà khoa học vĩ đại người Nga Dmitri Mendeleev, cha đẻ của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Vào thời điểm đó, không ai trong số “bộ óc khoa học vĩ đại” có thể tưởng tượng rằng một kim loại như vậy có thể tồn tại trong tự nhiên, và nhà hóa học người Nga của chúng ta thậm chí còn có thể dự đoán chính xác một số tính chất quan trọng chính của nó, hay đúng hơn là mật độ và điểm nóng chảy thấp của nó. 
Gallium không xuất hiện trong tự nhiên ở dạng nguyên chất, nhưng các hợp chất của nó được tìm thấy với số lượng không đáng kể trong quặng bauxite và kẽm. Gallium là kim loại mềm, dẻo, màu bạc. Ở nhiệt độ thấp, nó ở trạng thái rắn, nhưng tan chảy ở nhiệt độ không cao hơn nhiều so với nhiệt độ phòng (29,8°C). Từ khi phát hiện ra nguyên tố này vào năm 1875 cho đến khi kỷ nguyên bán dẫn ra đời, gali chủ yếu được sử dụng để tạo ra các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp. Hiện nay, toàn bộ gali đều được sử dụng trong vi điện tử. Gallium arsenide, hợp chất nguyên tố chính được sử dụng, được sử dụng trong các mạch vi sóng và ứng dụng hồng ngoại.
Ngày nay, gali chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn, trong sản xuất các thiết bị kỹ thuật số tiên tiến nhất mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Nhân tiện, gali có thể được tìm thấy miễn phí trên Internet (nếu bạn tìm hiểu kỹ), dành cho những ai muốn tiến hành thí nghiệm của riêng mình. Bạn chỉ cần cẩn thận hơn với nó, mặc dù kim loại gali được coi là kim loại không độc hại, một số nguồn tin cho rằng việc tiếp xúc lâu dài với kim loại này trên vùng da không được bảo vệ có thể gây ra các bệnh về da nghiêm trọng: da tiếp xúc với gali dẫn đến hiện tượng cực tím các hạt kim loại phân tán nhỏ vẫn còn trên đó. Bề ngoài nó trông giống như một điểm màu xám. 
Gallium đắt tiền; năm 2005, một tấn gali có giá trên thị trường thế giới 1,2 triệu USD Hoa Kỳ, do giá cao và đồng thời nhu cầu lớn về kim loại này, việc thiết lập việc khai thác hoàn toàn kim loại này trong sản xuất nhôm và chế biến than thành nhiên liệu lỏng là rất quan trọng. Do điểm nóng chảy thấp, các thỏi gali được khuyến nghị vận chuyển trong túi polyetylen, túi này ít bị ướt bởi gali lỏng. 
Trong video, bạn có thể thấy những mảnh gali nhỏ bắt đầu tan chảy trong tay bạn như thế nào:
và cách một thìa gali hòa tan trong trà:
Một thí nghiệm thú vị có thể được thực hiện không chỉ với sự tan chảy mà còn với sự hóa rắn của gali. Thứ nhất, gali là một trong số ít chất nở ra khi đông đặc (giống như nước), và thứ hai, màu của kim loại nóng chảy khá khác với màu của chất rắn.
Đổ một lượng nhỏ gali lỏng vào lọ thủy tinh và đặt một miếng gali rắn nhỏ lên trên (một hạt giống để kết tinh, vì gali có khả năng siêu lạnh). Video cho thấy rõ ràng các tinh thể kim loại bắt đầu phát triển như thế nào (chúng có màu hơi xanh, trái ngược với sự tan chảy màu trắng bạc). Sau một thời gian, gali giãn nở làm vỡ bong bóng.
Phần giữa của video (sự phát triển của tinh thể gali) được tăng tốc lên mười lần nên video không dài lắm:
Gallium là một nguyên tố hóa học có số nguyên tử 31. Nó thuộc nhóm kim loại nhẹ và được ký hiệu là “Ga”. Gallium không xuất hiện trong tự nhiên ở dạng nguyên chất, nhưng các hợp chất của nó được tìm thấy với số lượng không đáng kể trong quặng bauxite và kẽm. Gallium là kim loại mềm, dẻo, có màu bạc. Ở nhiệt độ thấp, nó ở trạng thái rắn, nhưng tan chảy ở nhiệt độ không cao hơn nhiều so với nhiệt độ phòng (29,8°C). Trong video dưới đây, bạn có thể thấy một thìa gali tan chảy trong một tách trà nóng như thế nào.
(Tổng cộng 7 ảnh + 1 video)
1. Từ khi phát hiện ra nguyên tố này vào năm 1875 cho đến khi kỷ nguyên bán dẫn ra đời, gali chủ yếu được sử dụng để tạo ra các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.
2. Hiện nay, toàn bộ gali đều được sử dụng trong vi điện tử.
3. Gallium arsenide, hợp chất nguyên tố chính được sử dụng, được sử dụng trong các mạch vi sóng và ứng dụng hồng ngoại.
4. Gallium nitride ít được sử dụng hơn trong việc tạo ra tia laser bán dẫn và đèn LED ở dải màu xanh lam và tia cực tím.
5. Gallium không có vai trò sinh học nào được khoa học biết đến. Tuy nhiên, do các hợp chất gali và muối sắt hoạt động tương tự nhau trong các hệ thống sinh học nên ion gali thường thay thế ion sắt trong các ứng dụng y tế.
Gallium là một trong những kim loại hiếm nhất trên hành tinh của chúng ta. Không thể tìm thấy nó ở dạng nguyên chất trên Trái đất. Nó chỉ được tìm thấy ở dạng hợp chất trong quặng kẽm và bô xít. Trong bảng tuần hoàn của Mendeleev, nguyên tố này chiếm vị trí thứ 31 danh dự. Kim loại này có một đặc tính độc đáo - điểm nóng chảy của nó chỉ là 29,8 độ C. Đây là nhiều hơn một chút so với nhiệt độ phòng thông thường của chúng tôi. Trong video, bạn có thể thấy một chiếc thìa gali hòa tan trong một tách trà nóng theo đúng nghĩa đen chỉ trong vài giây.
1. Kim loại này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1875.
2. Ban đầu nó được sử dụng để tạo ra các hợp kim có độ nóng chảy thấp. Với sự ra đời của kỷ nguyên bán dẫn, gali bắt đầu được sử dụng nhiều hơn trong vi điện tử.
3. Để sản xuất laser bán dẫn và đèn LED ở dải màu xanh lam và tia cực tím, gallium nitride thường được sử dụng.
4. Nhiệt độ sôi của gali cao hơn nhiệt độ sôi của thủy ngân rất nhiều. Đặc tính này cho phép kim loại được sử dụng trong nhiệt kế thạch anh (thay vì thủy ngân) để đo nhiệt độ cao.
5. Một tấn gali có giá hơn một triệu đô la và giá của nó tăng lên hàng năm.
6. Tiếp xúc kéo dài giữa da và gali có thể gây ngộ độc cấp tính dẫn đến tử vong. Các triệu chứng của nó là hưng phấn ngắn hạn, sau đó là chậm phát triển, suy giảm khả năng phối hợp cử động, mất vận động, mất phản xạ, thay đổi nhịp hô hấp và bất động hoàn toàn các chi dưới. Sau đó người đó rơi vào trạng thái hôn mê và không bao giờ thoát ra được.
7. Do gali rất dễ tan chảy nên nó chỉ được vận chuyển trong các túi polyetylen đặc biệt.
Sự định nghĩa
Gallium (lat. Gallium), Ga, nguyên tố hóa học nhóm III trong hệ thống tuần hoàn của D. I. Mendeleev Dmitry Ivanovich, số sê-ri 31, khối lượng nguyên tử 69,72; kim loại mềm màu trắng bạc.
Tính chất vật lý
Gallium tinh thể có một số biến đổi đa hình, nhưng chỉ có một (I) ổn định về mặt nhiệt động, có mạng trực thoi (giả tứ phương) với các tham số a = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Các biến thể khác của gali (β, γ, δ, ε) kết tinh từ kim loại phân tán siêu lạnh và không ổn định. Ở áp suất cao, người ta quan sát thấy thêm hai cấu trúc đa hình của gali II và III, lần lượt có các mạng lập phương và tứ giác.
Mật độ của gali ở trạng thái rắn ở nhiệt độ T=20°C là 5,904 g/cm3, gali lỏng ở T=29,8°C có mật độ là 6,095 g/cm3, tức là khi hóa rắn, thể tích của gali tăng lên. Điểm nóng chảy của gali cao hơn nhiệt độ phòng một chút và bằng Tmelt = 29,8 °C; gali sôi ở nhiệt độ Tbp = 2230 °C. 
Một trong những đặc điểm của gali là phạm vi nhiệt độ tồn tại rộng ở trạng thái lỏng (từ 30 đến 2230°C), đồng thời nó có áp suất hơi thấp ở nhiệt độ lên tới 1100 1200°C. Nhiệt dung riêng của gali rắn ở nhiệt độ T 24°C là 376,7 J/kg K (0,09 cal/g độ), ở trạng thái lỏng ở T=29 100°C - 410 J/kg K ( 0,098 cal/g độ).
Ở trong tự nhiên
Gallium là một nguyên tố vi lượng điển hình, đôi khi nó còn được xếp vào loại hiếm.
Clarke (ước tính bằng số về hàm lượng trung bình trong vỏ trái đất) của gali trong vỏ trái đất khá lớn và chiếm tới 1,5·10-3% (khối lượng.). Do đó, hàm lượng của nó cao hơn molypden, bismuth, vonfram, thủy ngân và một số nguyên tố khác thường không được xếp vào loại hiếm. 
Nguồn gali chính là bauxit (oxit nhôm ngậm nước). Điều thú vị là quặng bauxite, bất kể vị trí và đặc điểm nguồn gốc của chúng, được đặc trưng bởi sự phân bố gali liên tục trong đó - 0,002-0,006%. Nepheline từ quặng apatit-nepheline của dãy núi Khibiny chứa gali với số lượng đáng kể (0,01-0,04.
Dự trữ gali chính của thế giới gắn liền với các mỏ bauxite, trữ lượng lớn đến mức chúng sẽ không bị cạn kiệt trong nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, phần lớn gali chứa trong bô xít vẫn chưa được cung cấp do thiếu năng lực sản xuất, khối lượng do lý do kinh tế quyết định. Dự trữ gali thực tế rất khó ước tính. Theo các chuyên gia đến từ Mỹ Khảo sát Địa chất Nguồn tài nguyên gali toàn cầu liên quan đến trữ lượng bô xít lên tới 1 triệu tấn. Trung Quốc, Mỹ, Nga, Ukraine và Kazakhstan có trữ lượng gali đáng kể.
Biên lai
Gallium là nguyên tố vi lượng luôn đồng hành cùng nhôm và kẽm nên việc sản xuất nó luôn gắn liền với quá trình chế biến quặng nhôm hoặc quặng đa kim loại sunfua (đặc biệt là kẽm). Thông thường, việc chiết gali từ tinh quặng kẽm gặp nhiều khó khăn, khiến giá kim loại tăng cao, do đó, trong nhiều thập kỷ, nguồn chính (95) để thu được gali là chất thải từ ngành công nghiệp nhôm và tỷ trọng của ngành công nghiệp nhôm. cái gọi là xử lý chất thải tổng hợp (cùng với việc khai thác kẽm, indi, Đức) chiếm khoảng 5% năng lực sản xuất. Ngoài ra, còn có các công nghệ tách gali từ bụi khói và tro từ quá trình đốt than, cũng như luyện cốc. rác thải.
Ứng dụng
Gallium chưa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Quy mô tiềm năng của các sản phẩm phụ của gali trong sản xuất nhôm vẫn vượt xa đáng kể nhu cầu về kim loại này.
Ứng dụng hứa hẹn nhất của gali là ở dạng các hợp chất hóa học như GaAs, GaP, GaSb, có đặc tính bán dẫn. Chúng có thể được sử dụng trong các bộ chỉnh lưu và bóng bán dẫn nhiệt độ cao, pin mặt trời và các thiết bị khác có thể sử dụng hiệu ứng quang điện trong lớp chặn cũng như trong các máy thu bức xạ hồng ngoại. Gallium có thể được sử dụng để chế tạo gương quang học có độ phản chiếu cao.
Gallium rất đắt; vào năm 2005, một tấn gali có giá 1,2 triệu đô la Mỹ trên thị trường thế giới, và do chi phí cao đồng thời nhu cầu rất lớn về kim loại này nên việc thiết lập việc khai thác hoàn toàn nó trong sản xuất nhôm là rất quan trọng. và chế biến than bằng nhiên liệu lỏng.
Gallium có một số hợp kim ở dạng lỏng ở nhiệt độ phòng và một trong các hợp kim của nó có nhiệt độ nóng chảy 3 °C, nhưng mặt khác, gali (hợp kim ở mức độ thấp hơn) khá mạnh đối với hầu hết các vật liệu kết cấu (nứt). và ăn mòn hợp kim ở nhiệt độ cao), và Là chất làm mát, nó không hiệu quả và thường đơn giản là không thể chấp nhận được.
Gallium là một chất bôi trơn tuyệt vời. Hầu hết các chất kết dính kim loại rất quan trọng đã được tạo ra trên cơ sở gali và niken, gali và scandium.
Gallium oxit là một phần của một số vật liệu laser quan trọng chiến lược thuộc nhóm garnet - GSGG, YAG, ISGG, v.v.
Về nguyên tắc, nhiệt kế gali cho phép đo nhiệt độ từ 30 đến 2230 ° C. Nhiệt kế gali hiện được sản xuất cho nhiệt độ lên tới 1200 ° C.
Nguyên tố số 31 được sử dụng để sản xuất hợp kim có độ nóng chảy thấp dùng trong các thiết bị truyền tín hiệu. Hợp kim của gali với indi đã nóng chảy ở nhiệt độ 16 ° C. Đây là hợp kim dễ nóng chảy nhất trong số các hợp kim đã biết.
Đó là 29,76 o C. Nếu bạn đặt nó vào lòng bàn tay ấm, nó sẽ dần dần chuyển từ dạng rắn sang dạng lỏng.
Một chuyến tham quan ngắn vào lịch sử
Tên của kim loại tan chảy trong tay bạn là gì? Như đã lưu ý ở trên, vật liệu như vậy được gọi là gali. Sự tồn tại về mặt lý thuyết của nó đã được dự đoán từ năm 1870 bởi một nhà khoa học trong nước, tác giả của Bảng nguyên tố hóa học, Dmitry Mendeleev. Cơ sở cho sự xuất hiện của giả định như vậy là nghiên cứu của ông về tính chất của nhiều kim loại. Vào thời điểm đó, không một nhà lý thuyết nào có thể tưởng tượng rằng kim loại tan chảy trong tay lại tồn tại trên thực tế.
Khả năng tổng hợp một loại vật liệu cực kỳ dễ nóng chảy, hình dáng mà Mendeleev dự đoán, đã được chứng minh bởi nhà khoa học người Pháp Emile Lecoq de Boisbaudran. Năm 1875, ông đã thành công trong việc tách gali khỏi quặng kẽm. Trong quá trình thí nghiệm với vật liệu này, nhà khoa học đã thu được một kim loại tan chảy trong tay.
Được biết, Emile Boisbaudran đã gặp khó khăn đáng kể trong việc tách một nguyên tố mới từ quặng kẽm. Trong những thí nghiệm đầu tiên của mình, ông chỉ chiết xuất được 0,1 gam gali. Tuy nhiên, ngay cả điều này cũng đủ để khẳng định đặc tính tuyệt vời của vật liệu.
Gallium được tìm thấy ở đâu trong tự nhiên?
Gallium là một trong những nguyên tố không xuất hiện dưới dạng quặng. Vật liệu phân tán rất nhiều trong vỏ trái đất. Trong tự nhiên, nó được tìm thấy trong các khoáng chất cực kỳ quý hiếm như galit và zengeit. Trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, một lượng nhỏ gali có thể được tách ra từ quặng kẽm, nhôm, germani và sắt. Đôi khi nó được tìm thấy trong bauxite, mỏ than và các mỏ khoáng sản khác.
Làm thế nào để có được gali
Hiện nay, các nhà khoa học thường tổng hợp kim loại tan chảy trong tay từ dung dịch nhôm được khai thác trong quá trình chế biến alumina. Kết quả của việc loại bỏ phần lớn nhôm và thực hiện quy trình cô đặc kim loại lặp đi lặp lại, thu được dung dịch kiềm chứa một tỷ lệ nhỏ gali. Vật liệu như vậy được tách ra khỏi dung dịch bằng phương pháp điện phân.
Lĩnh vực ứng dụng
Gallium vẫn chưa được ứng dụng trong công nghiệp. Điều này là do việc sử dụng rộng rãi nhôm, loại nhôm có đặc tính tương tự ở dạng rắn. Mặc dù vậy, gali có vẻ là một vật liệu đầy hứa hẹn vì nó có đặc tính bán dẫn tuyệt vời. Kim loại này có thể được sử dụng để sản xuất các phần tử bóng bán dẫn, bộ chỉnh lưu dòng điện ở nhiệt độ cao và các tấm pin mặt trời. Gallium trông giống như một giải pháp tuyệt vời để chế tạo lớp phủ gương quang học có độ phản xạ cao nhất.
Trở ngại chính cho việc sử dụng gali ở quy mô công nghiệp vẫn là chi phí tổng hợp cao từ quặng và khoáng chất. Giá mỗi tấn kim loại như vậy trên thị trường thế giới là hơn 1,2 triệu USD.
Cho đến nay, gali chỉ được sử dụng hiệu quả trong lĩnh vực y tế. Kim loại ở dạng lỏng được sử dụng để làm chậm quá trình mất xương ở những người mắc bệnh ung thư. Nó được sử dụng để nhanh chóng cầm máu khi có vết thương cực sâu trên cơ thể nạn nhân. Trong trường hợp sau, sự tắc nghẽn mạch máu do gali không dẫn đến hình thành cục máu đông.
Như đã nói ở trên, gali là kim loại tan chảy khi cầm trên tay. Vì nhiệt độ cần thiết để vật liệu chuyển sang trạng thái lỏng cao hơn 29 o C một chút nên bạn chỉ cần cầm nó trong lòng bàn tay là đủ. Sau một thời gian, vật liệu rắn ban đầu sẽ bắt đầu tan chảy theo đúng nghĩa đen trước mắt chúng ta.
Một thí nghiệm khá hấp dẫn có thể được thực hiện với sự hóa rắn của gali. Kim loại được trình bày có xu hướng giãn nở trong quá trình hóa rắn. Để tiến hành một thí nghiệm thú vị, chỉ cần cho gali lỏng vào lọ thủy tinh là đủ. Tiếp theo bạn cần bắt đầu làm mát thùng chứa. Sau một thời gian, bạn sẽ nhận thấy các tinh thể kim loại bắt đầu hình thành trong bong bóng như thế nào. Chúng sẽ có màu hơi xanh, trái ngược với màu bạc đặc trưng của vật liệu ở trạng thái lỏng. Nếu tiếp tục làm lạnh, gali kết tinh cuối cùng sẽ làm vỡ lọ thủy tinh.
Tóm lại
Vì vậy, chúng tôi đã tìm ra loại kim loại nào tan chảy trong tay. Ngày nay, gali có thể được bán để tiến hành các thí nghiệm của riêng bạn. Tuy nhiên, vật liệu nên được xử lý hết sức thận trọng. Gallium rắn là một chất không độc hại. Tuy nhiên, việc tiếp xúc kéo dài với vật liệu ở dạng lỏng có thể dẫn đến những hậu quả khó lường nhất đối với sức khỏe, bao gồm ngừng hô hấp, tê liệt tứ chi và khiến người ta hôn mê.