stringtranslate.com

Галлий

Галлий — химический элемент ; он имеет символ Ga и атомный номер 31. Открытый французским химиком Полем-Эмилем Лекоком де Буабодраном в 1875 году [10] галлий находится в 13-й группе периодической таблицы и подобен другим металлам этой группы ( алюминию , индию , и таллий ).

Элементарный галлий — относительно мягкий серебристый металл при стандартной температуре и давлении . В жидком состоянии он становится серебристо-белым. Если приложить достаточную силу, твердый галлий может расколоться раковисто . С момента своего открытия в 1875 году галлий широко использовался для изготовления сплавов с низкой температурой плавления. Он также используется в полупроводниках в качестве легирующей примеси в полупроводниковых подложках.

Точка плавления галлия используется в качестве эталонной температуры. Сплавы галлия используются в термометрах как нетоксичная и экологически чистая альтернатива ртути и могут выдерживать более высокие температуры, чем ртуть. Еще более низкая температура плавления -19 ° C (-2 ° F), что значительно ниже точки замерзания воды, заявлена ​​для сплава галинстана ( 62–95% галлия, 5–22% индия и 0–⁠). 16% олова по весу), но это может быть точка замерзания с эффектом переохлаждения .

Галлий не встречается в природе в виде свободного элемента, а в виде соединений галлия (III) в следовых количествах в цинковых рудах (таких как сфалерит ) и в бокситах . Элементарный галлий представляет собой жидкость при температуре выше 29,76 ° C (85,57 ° F) и плавится в руках человека при нормальной температуре человеческого тела 37,0 ° C (98,6 ° F).

Галлий преимущественно используется в электронике . Арсенид галлия , основное химическое соединение галлия в электронике, используется в микроволновых схемах, схемах высокоскоростного переключения и инфракрасных схемах. Из полупроводникового нитрида галлия и нитрида индия-галлия производят синие и фиолетовые светодиоды и диодные лазеры . Галлий также используется при производстве искусственного гадолиниево-галлиевого граната для ювелирных изделий. Национальная медицинская библиотека США и Frontiers Media считают галлий технологически критически важным элементом . [11] [12]

Галлий не имеет известной естественной роли в биологии. Галлий(III) ведет себя в биологических системах аналогично солям железа и используется в некоторых медицинских целях, включая фармацевтику и радиофармацевтические препараты .

Физические свойства

Кристаллизация галлия из расплава

Элементарный галлий не встречается в природе, но его легко получить плавлением . Очень чистый галлий — серебристо-синий металл, который ломается раковисто, как стекло . Жидкий галлий при затвердевании расширяется на 3,10%; поэтому его не следует хранить в стеклянных или металлических контейнерах, поскольку контейнер может лопнуть при изменении состояния галлия. Галлий находится в жидком состоянии с более высокой плотностью, как и небольшой список других материалов, в который входят вода , кремний , германий , висмут и плутоний . [13]

Жидкий галлий при температуре 86 ° F (30 ° C)

Галлий образует сплавы с большинством металлов. Он легко диффундирует в трещины или границы зерен некоторых металлов, таких как алюминий, алюминиево - цинковые сплавы [14] и сталь , [15] , вызывая чрезвычайную потерю прочности и пластичности, называемую охрупчиванием жидкого металла .

Температура плавления галлия составляет 302,9146 К (29,7646 ° C, 85,5763 ° F), чуть выше комнатной температуры и примерно такая же, как средние летние дневные температуры в средних широтах Земли. Эта точка плавления (т. пл.) является одной из формальных контрольных точек температуры в Международной температурной шкале 1990 года (ITS-90), установленной Международным бюро мер и весов (BIPM). [16] [17] [18] Тройная точка галлия, 302,9166 К (29,7666 °C, 85,5799 °F), используется Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST) вместо точки плавления. [19]

Температура плавления галлия позволяет ему плавиться в человеческой руке, а затем затвердевать, если его удалить. Жидкий металл имеет сильную тенденцию к переохлаждению ниже точки плавления / замерзания : наночастицы галлия могут сохраняться в жидком состоянии при температуре ниже 90 К. [20] Затравка кристаллом помогает инициировать замерзание. Галлий — один из четырех нерадиоактивных металлов (наряду с цезием , рубидием и ртутью ), которые, как известно, находятся в жидком состоянии при нормальной комнатной температуре или близкой к ней. Из четырех галлий — единственный, который не обладает ни высокой реакционной способностью (как рубидий и цезий), ни высокой токсичностью (как ртуть) и поэтому может использоваться в высокотемпературных термометрах «металл в стекле » . Он также примечателен тем, что имеет один из самых больших диапазонов жидкости для металла и имеет (в отличие от ртути) низкое давление паров при высоких температурах. Температура кипения галлия, 2676 К, почти в девять раз выше его температуры плавления в абсолютной шкале , что является наибольшим соотношением между температурой плавления и температурой кипения любого элемента. [21] В отличие от ртути, жидкий металлический галлий смачивает стекло и кожу, а также большинство других материалов (за исключением кварца, графита, оксида галлия (III) [22] и ПТФЭ ), [23] что затрудняет его механическое обращение. хотя он значительно менее токсичен и требует гораздо меньше мер предосторожности, чем ртуть. Галлий, нанесенный на стекло, представляет собой блестящее зеркало. [23] По этой причине, а также из-за проблем загрязнения металлом и расширения при замерзании, образцы металлического галлия обычно поставляются в полиэтиленовых пакетах внутри других контейнеров.

Галлий не кристаллизуется ни в одной из простых кристаллических структур . Стабильная фаза при нормальных условиях является ромбической с 8 атомами в обычной элементарной ячейке . Внутри элементарной ячейки каждый атом имеет только одного ближайшего соседа (на расстоянии 244  пм ). Остальные шесть соседей элементарной ячейки расположены на 27, 30 и 39 часов дальше и сгруппированы попарно на одинаковом расстоянии. [25] Многие стабильные и метастабильные фазы обнаруживаются в зависимости от температуры и давления. [26]

Связь между двумя ближайшими соседями ковалентная ; следовательно, димеры Ga 2 рассматриваются как фундаментальные строительные блоки кристалла. Это объясняет низкую температуру плавления по сравнению с соседними элементами — алюминием и индием. Эта структура поразительно похожа на структуру йода и может образоваться в результате взаимодействия между одиночными 4p-электронами атомов галлия, находящимися дальше от ядра, чем 4s-электроны и ядро ​​[Ar]3d 10 . Это явление повторяется с ртутью с ее электронной конфигурацией «псевдоблагородного газа» [Xe]4f 14 5d 10 6s 2 , которая при комнатной температуре является жидкостью. [27] 3d 10- электроны не очень хорошо экранируют внешние электроны от ядра, и, следовательно, первая энергия ионизации галлия больше, чем у алюминия. [13] Димеры Ga 2 не сохраняются в жидком состоянии, а жидкий галлий имеет сложную низкокоординированную структуру, в которой каждый атом галлия окружен 10 другими, а не 11–12 соседями, типичными для большинства жидких металлов. [28] [29]

Физические свойства галлия сильно анизотропны , т.е. имеют разные значения по трем основным кристаллографическим осям a , b и c (см. таблицу), что приводит к значительной разнице между коэффициентами линейного (α) и объемного теплового расширения . Свойства галлия сильно зависят от температуры, особенно вблизи точки плавления. Например, коэффициент теплового расширения при плавлении увеличивается на несколько сотен процентов. [24]

изотопы

Галлий имеет 31 известный изотоп с массовым числом от 56 до 86. Только два изотопа стабильны и встречаются в природе: галлий-69 и галлий-71. Галлий-69 более распространен: он составляет около 60,1% природного галлия, а галлий-71 составляет оставшиеся 39,9%. Все остальные изотопы радиоактивны, причем галлий-67 является самым долгоживущим (период полураспада 3,261 день). Изотопы легче галлия-69 обычно распадаются посредством бета-распада (эмиссия позитронов) или захвата электронов до изотопов цинка , хотя несколько самых лёгких (массовые числа 56–59) распадаются за счёт мгновенного испускания протонов . Изотопы тяжелее галлия-71 распадаются посредством бета-минус-распада (эмиссия электронов), возможно, с испусканием замедленных нейтронов , до изотопов германия , тогда как галлий-70 может распадаться как через бета-распад, так и за счет захвата электронов. Галлий-67 уникален среди легких изотопов тем, что в качестве режима распада имеет только захват электронов, поскольку его энергии распада недостаточно для эмиссии позитронов. [30] Галлий-67 и галлий-68 (период полураспада 67,7 мин) используются в ядерной медицине.

Химические свойства

Галлий встречается преимущественно в степени окисления +3 . Степень окисления +1 также встречается в некоторых соединениях, хотя она встречается реже, чем у более тяжелых родственников галлия, индия и таллия . Например, очень стабильный GaCl 2 содержит как галлий(I), так и галлий(III) и может быть сформулирован как Ga I Ga III Cl 4 ; напротив, монохлорид нестабилен при температуре выше 0 ° C, диспропорционируя на элементарный галлий и хлорид галлия (III). Соединения, содержащие связи Ga–Ga, являются истинными соединениями галлия (II), такими как GaS (который можно сформулировать как Ga 2 4+ (S 2- ) 2 ) и диоксановый комплекс Ga 2 Cl 4 (C 4 H 8 O 2 ) . 2 . [31]

Водная химия

Сильные кислоты растворяют галлий, образуя соли галлия (III), такие как Ga (NO
3)
3(нитрат галлия). Водные растворы солей галлия(III) содержат гидратированный ион галлия [Ga(H
2О)
6]3+
. [32] : 1033  Гидроксид галлия(III) , Ga(OH)
3, можно осадить из растворов галлия(III) добавлением аммиака . Дегидратация Ga(OH)
3при 100 °C образуется гидроксид оксида галлия GaO(OH). [33] : 140–141. 

Растворы щелочных гидроксидов растворяют галлий, образуя галлатные соли (не путать с одноименными солями галловой кислоты ), содержащие Ga(OH)−
4анион. [34] [32] : 1033  [35] Гидроксид галлия, который является амфотерным , также растворяется в щелочи с образованием галлатных солей. [33] : 141  Хотя в более ранних работах предполагалось, что Ga(OH)3−
6как еще один возможный галлат-анион, [36] в более поздних работах он не был обнаружен. [35]

Оксиды и халькогениды

Галлий реагирует с халькогенами только при относительно высоких температурах. При комнатной температуре металлический галлий не вступает в реакцию с воздухом и водой, поскольку образует пассивный защитный оксидный слой. Однако при более высоких температурах он реагирует с кислородом воздуха с образованием оксида галлия (III) Ga .
2О
3. [34] Уменьшение Ga
2О
3с элементарным галлием в вакууме при температуре от 500 до 700 ° C дает темно-коричневый оксид галлия (I) Ga .
2О. _ [33] : 285  млрд лет назад
2O — очень сильный восстановитель , способный восстанавливать H.
2ТАК
4до Н2С. _ [33] : 207  При 800 °C он диспропорционируется обратно в галлий и галлий.
2О
3. [37]

Сульфид галлия(III) , Ga
2С
3, имеет 3 возможные модификации кристалла. [37] : 104  Его можно получить реакцией галлия с сероводородом ( H
2С ) при 950 °С. [33] : 162  Альтернативно, Ga(OH)
3можно использовать при 747 °C: [38]

2 Га(ОН)
3+ 3 ч.
2С → Га
2С
3+ 6 ч.
2О

Реакция смеси карбонатов щелочных металлов и Ga
2О
3с Н
2S приводит к образованию тиогаллатов , содержащих [Ga
2С
4]2-
анион. Сильные кислоты разлагают эти соли, выделяя H
2С. в процессе. [37] : 104–105  Соль ртути, HgGa.
2С
4, может использоваться в качестве люминофора . [39]

Галлий также образует сульфиды в более низких степенях окисления, такие как сульфид галлия (II) и зеленый сульфид галлия (I), последний из которых получается из первого путем нагревания до 1000 ° C в токе азота. [37] : 94 

Другие бинарные халькогениды Ga
2Се
3и Га
2Те
3, имеют структуру цинковой обманки . Все они являются полупроводниками, но легко гидролизуются и имеют ограниченное применение. [37] : 104 

Нитриды и пниктиды

Пластины нитрида галлия (слева) и арсенида галлия (справа)

Галлий реагирует с аммиаком при 1050°C с образованием нитрида галлия GaN. Галлий также образует бинарные соединения с фосфором , мышьяком и сурьмой : фосфид галлия (GaP), арсенид галлия (GaAs) и антимонид галлия (GaSb). Эти соединения имеют ту же структуру, что и ZnS , и обладают важными полупроводниковыми свойствами. [32] : 1034  GaP, GaAs и GaSb могут быть синтезированы прямой реакцией галлия с элементарным фосфором, мышьяком или сурьмой. [37] : 99  Они обладают более высокой электропроводностью, чем GaN. [37] : 101  GaP также можно синтезировать путем реакции Ga
2O с фосфором при низких температурах. [40]

Галлий образует тройные нитриды ; например: [37] : 99 

Ли
3Га + Н
2→ Ли
3ГаН
2

Возможны аналогичные соединения с фосфором и мышьяком: Li
3Зазор
2и Ли
3GaAs
2. Эти соединения легко гидролизуются разбавленными кислотами и водой. [37] : 101 

Галогениды

Оксид галлия (III) реагирует с фторирующими агентами, такими как HF или F.2с образованием фторида галлия(III ) GaF
3. Это ионное соединение, сильно нерастворимое в воде. Однако он растворяется в плавиковой кислоте , в которой образует аддукт с водой GaF .
3·3 часа
2О. _ Попытка дегидратировать этот аддукт приводит к образованию GaF.
2ОН · н H
2О. _ Аддукт реагирует с аммиаком с образованием GaF .
3·3НХ
3, который затем можно нагреть с образованием безводного GaF
3. [33] : 128–129. 

Трихлорид галлия образуется в результате реакции металлического галлия с газообразным хлором . [34] В отличие от трифторида, хлорид галлия(III) существует в виде димерных молекул Ga
2кл.
6, с температурой плавления 78°С. Эквивалентные соединения образуются с бромом и йодом, Ga
2Бр
6и Га
2я
6. [33] : 133 

Как и другие тригалогениды группы 13, галогениды галлия (III) представляют собой кислоты Льюиса , реагирующие как акцепторы галогенидов с галогенидами щелочных металлов с образованием солей, содержащих GaX .−
4анионы, где X – галоген. Они также реагируют с алкилгалогенидами с образованием карбокатионов и GaX.−
4. [33] : 136–137. 

При нагревании до высокой температуры галогениды галлия (III) реагируют с элементарным галлием с образованием соответствующих галогенидов галлия (I). Например, GaCl
3реагирует с Ga с образованием GaCl :

2 Гал + Галлий
3⇌ 3 GaCl (г)

При более низких температурах равновесие смещается влево, и GaCl снова диспропорционируется с образованием элементарного галлия и GaCl.
3. GaCl также можно получить путем реакции Ga с HCl при 950 ° C; продукт может конденсироваться в виде красного твердого вещества. [32] : 1036 

Соединения галлия(I) можно стабилизировать путем образования аддуктов с кислотами Льюиса. Например:

GaCl + AlCl
3→ Га+
[AlCl
4]−

Так называемые «галогениды галлия (II)», GaX.
2, на самом деле являются аддуктами галогенидов галлия (I) с соответствующими галогенидами галлия (III), имеющими структуру Ga+
[GaX
4]−
. Например: [34] [32] : 1036  [41]

GaCl + GaCl
3→ Га+
[GaCl
4]−

Гидриды

Как и алюминий , галлий также образует гидрид GaH .
3, известный как галлан , который может быть получен путем реакции галланата лития ( LiGaH
4) с хлоридом галлия(III) при −30 °C: [32] : 1031 

3 ЛиГаХ
4+ ГаСл
3→ 3 LiCl + 4 GaH
3

В присутствии диметилового эфира в качестве растворителя GaH
3полимеризуется до (GaH
3)
н. Если растворитель не используется, димер Ga
2ЧАС
6( дигаллан ) образуется в виде газа. Его структура аналогична диборану , имеющему два атома водорода, соединяющие два центра галлия, [32] : 1031  в отличие от α- AlH .
3в котором алюминий имеет координационное число 6. [32] : 1008. 

Галлан нестабилен при температуре выше -10 ° C, разлагается на элементарный галлий и водород . [42]

Галлийорганические соединения

Галлийорганические соединения обладают аналогичной реакционной способностью с индийорганическими соединениями, менее реакционноспособны, чем алюминийорганические соединения, но более реакционноспособны, чем таллийорганические соединения. [43] Алкилгаллии являются мономерными. Кислотность Льюиса снижается в ряду Al > Ga > In, в результате чего галлийорганические соединения не образуют мостиковые димеры, как это делают алюминийорганические соединения. Галлийорганические соединения также менее реакционноспособны, чем алюминийорганические соединения. Они образуют стабильные пероксиды. [44] Эти алкилгаллии представляют собой жидкости при комнатной температуре, имеющие низкую температуру плавления, достаточно подвижные и легковоспламеняющиеся. Трифенилгаллий в растворе мономерен, но его кристаллы образуют цепочечные структуры за счет слабых межмолекулярных взаимодействий Ga···C. [43]

Трихлорид галлия является распространенным исходным реагентом для образования галлийорганических соединений, например, в реакциях карбогаллирования . [45] Трихлорид галлия реагирует с циклопентадиенидом лития в диэтиловом эфире с образованием тригонального плоского циклопентадиенильного комплекса галлия GaCp 3 . Галлий (I) образует комплексы с ареновыми лигандами , такими как гексаметилбензол . Поскольку этот лиганд довольно объемный, структура [Ga(η 6 -C 6 Me 6 )] + представляет собой полусэндвич . Менее объемистые лиганды, такие как мезитилен , позволяют присоединить два лиганда к центральному атому галлия в изогнутой сэндвич-структуре. Бензол еще менее громоздкий и допускает образование димеров: примером является [Ga(η 6 -C 6 H 6 ) 2 ] [GaCl 4 ]·3C 6 H 6 . [43]

История

Маленькие капли галлия сливаются воедино

В 1871 году существование галлия было впервые предсказано русским химиком Дмитрием Менделеевым , который назвал его « экаалюминием » по его положению в своей таблице Менделеева . Он также предсказал несколько свойств экаалюминия, которые близко соответствуют реальным свойствам галлия, такие как его плотность , температура плавления , оксидный характер и связь в хлориде. [46]

Менделеев далее предсказал, что экаалюминий будет открыт с помощью спектроскопа и что металлический экаалюминий будет медленно растворяться как в кислотах, так и в щелочах и не будет реагировать с воздухом. Он также предсказал, что M 2 O 3 будет растворяться в кислотах с образованием солей MX 3 , что эка-соли алюминия будут образовывать основные соли, что эка-сульфат алюминия должен образовывать квасцы и что безводный MCl 3 должен иметь большую летучесть, чем ZnCl 2. : все эти предсказания оказались правдой. [47]

Галлий был открыт с помощью спектроскопии французским химиком Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном в 1875 году по его характеристическому спектру (две фиолетовые линии) в образце сфалерита . [48] ​​Позже в том же году Лекок получил свободный металл электролизом гидроксида в растворе гидроксида калия . [49]

Он назвал элемент «галлия» от латинского Gallia , что означает Галлия , в честь своей родины во Франции. Позже утверждалось, что в многоязычной игре слов , которую любили ученые XIX века, он также назвал галлий в честь себя: Le coq по-французски означает « петух », а латинское слово «петух» — галлюс . В статье 1877 года Лекок опроверг эту гипотезу. [49]

Первоначально де Буабодран определил плотность галлия равной 4,7 г/см 3 — единственное свойство, не совпавшее с предсказаниями Менделеева; Тогда Менделеев написал ему и предложил переизмерить плотность, и де Буабодран тогда получил правильное значение 5,9 г/см 3 , которое точно предсказал Менделеев. [47]

С момента его открытия в 1875 году и до эпохи полупроводников галлий в основном использовался в высокотемпературной термометрии и металлических сплавах с необычными свойствами стабильности или легкости плавления (некоторые из них были жидкими при комнатной температуре).

Разработка арсенида галлия как полупроводника с прямой запрещенной зоной в 1960-х годах открыла важнейший этап в применении галлия. [23] В конце 1960-х годов электронная промышленность начала использовать галлий в коммерческих масштабах для изготовления светоизлучающих диодов, фотоэлектрических элементов и полупроводников, а металлургическая промышленность использовала его [50] для снижения температуры плавления сплавов . [51]

Вхождение

Галлий не существует в качестве свободного элемента в земной коре, а некоторые минералы с высоким содержанием, такие как галлит (CuGaS 2 ), слишком редки, чтобы служить его основным источником. [52] Распространенность в земной коре составляет примерно 16,9  частей на миллион . [53] Это сопоставимо с содержанием в земной коре свинца , кобальта и ниобия . Однако в отличие от этих элементов галлий не образует собственных рудных месторождений с содержанием в руде >0,1 мас.%. Скорее, он встречается в следовых концентрациях, аналогичных коровым значениям в цинковых рудах [52] [54] и в несколько более высоких концентрациях (~ 50 частей на миллион) в алюминиевых рудах, из которых он извлекается как побочный продукт. Отсутствие независимых месторождений связано с геохимическим поведением галлия, которое не демонстрирует сильного обогащения в процессах, связанных с образованием большинства рудных месторождений. [52]

По оценкам Геологической службы США (USGS), более 1 миллиона тонн галлия содержится в известных запасах бокситов и цинковых руд. [55] [56] Некоторые виды пыли из угольных дымоходов содержат небольшое количество галлия, обычно менее 1% по весу. [57] [58] [59] [60] Однако эти количества невозможно извлечь без добычи исходных материалов (см. ниже). Таким образом, доступность галлия в основном определяется скоростью добычи бокситов, цинковых руд и угля.

Производство и доступность

99,9999% (6N) галлий, запечатанный в вакуумную ампулу.

Галлий производится исключительно как побочный продукт при переработке руд других металлов. Его основным исходным материалом являются бокситы , основная руда алюминия , но небольшие количества также добываются из сульфидных цинковых руд ( сфалерит является основным минералом-хозяином). [61] [62] В прошлом некоторые угли были важным источником.

При переработке боксита в глинозем по процессу Байера галлий накапливается в растворе гидроксида натрия . Из него его можно извлечь различными методами. Самым последним является использование ионообменной смолы . [61] Достижимая эффективность экстракции критически зависит от исходной концентрации в исходном боксите. При типичной концентрации сырья 50 ppm экстрагируется около 15% содержащегося галлия. [61] Остальное поступает в потоки красного шлама и гидроксида алюминия . Галлий удаляется из ионообменной смолы в растворе. Затем электролиз дает металлический галлий. Для использования в полупроводниках его дополнительно очищают зонной плавкой или экстракцией монокристаллов из расплава ( процесс Чохральского ). Чистота 99,9999% обычно достигается и коммерчески доступна. [63]

Бокситовый рудник на Ямайке (1984 г.)

Его статус побочного продукта означает, что производство галлия ограничено количеством бокситов, сульфидных цинковых руд (и угля), добываемых в год. Поэтому его наличие необходимо обсуждать с точки зрения потенциала поставок. Потенциал предложения побочного продукта определяется как количество, которое экономически можно извлечь из исходных материалов в год при текущих рыночных условиях (т. е. технологии и цене). [64] Запасы и ресурсы не имеют отношения к побочной продукции, поскольку их нельзя извлечь независимо от основной продукции. [65] По последним оценкам, потенциал поставок галлия составляет как минимум 2100 т/год из бокситов, 85 т/год из сульфидных цинковых руд и потенциально 590 т/год из угля. [61] Эти цифры значительно превышают текущий объем производства (375 т в 2016 г.). [66] Таким образом, значительное будущее увеличение производства побочной продукции галлия будет возможно без значительного увеличения производственных затрат или цен. Средняя цена на низкосортный галлий составляла $120 за килограмм в 2016 году и $135–140 за килограмм в 2017 году [67].

В 2017 году мировое производство низкосортного галлия составило ок.  315 тонн — рост на 15% по сравнению с 2016 годом. Ведущими производителями были Китай, Япония, Южная Корея, Россия и Украина, а Германия прекратила первичное производство галлия в 2016 году. Выход галлия высокой чистоты составил ок. 180 тонн, в основном из Китая, Японии, Словакии, Великобритании и США. Годовая производственная мощность мира в 2017 году оценивалась в 730 тонн низкосортного галлия и 320 тонн рафинированного галлия. [67]

Китай произвел ок.  250 тонн низкосортного галлия в 2016 году и c.  300 тонн в 2017 году. На его долю также пришлось более половины мирового производства светодиодов. [67] По состоянию на июль 2023 года на долю Китая приходилось от 80% [68] до 95% его производства. [69]

Приложения

Полупроводниковые приложения доминируют в коммерческом спросе на галлий, составляя 98% от общего объема. Следующее важное применение — гадолиниево-галлиевые гранаты . [70]

Полупроводники

Синие светодиоды на основе галлия

Галлий чрезвычайно высокой чистоты (>99,9999%) коммерчески доступен для использования в полупроводниковой промышленности. Арсенид галлия (GaAs) и нитрид галлия (GaN), используемые в электронных компонентах, составляли около 98% потребления галлия в США в 2007 году. Около 66% полупроводникового галлия используется в США в интегральных схемах (в основном арсенид галлия). например, производство сверхвысокоскоростных логических микросхем и MESFET для малошумящих микроволновых предусилителей в сотовых телефонах. Около 20% этого галлия используется в оптоэлектронике . [55]

Во всем мире арсенид галлия составляет 95% годового мирового потребления галлия. [63] В 2016 году он составил $7,5 млрд, из которых 53% пришлось на сотовые телефоны, 27% на беспроводную связь, а остальная часть — на автомобильные, потребительские, оптоволоконные и военные приложения. Недавнее увеличение потребления GaAs в основном связано с появлением смартфонов 3G и 4G , в которых используется до 10 раз больше GaAs, чем в старых моделях. [67]

Арсенид галлия и нитрид галлия также можно найти в различных оптоэлектронных устройствах, рыночная доля которых составила 15,3 миллиарда долларов в 2015 году и 18,5 миллиардов долларов в 2016 году. [67] Арсенид алюминия-галлия (AlGaAs) используется в мощных инфракрасных лазерных диодах. Полупроводники нитрид галлия и нитрид индия-галлия используются в синих и фиолетовых оптоэлектронных устройствах, в основном в лазерных диодах и светодиодах . Например, диодные лазеры на основе нитрида галлия с длиной волны 405 нм используются в качестве источника фиолетового света для приводов компактных дисков Blu-ray с высокой плотностью записи. [71]

Другими основными применениями нитрида галлия являются передача по кабельному телевидению, коммерческая беспроводная инфраструктура, силовая электроника и спутники. Только рынок GaN-радиочастотных устройств оценивался в 370 миллионов долларов в 2016 году и 420 миллионов долларов в 2016 году. [67]

Многопереходные фотоэлектрические элементы , разработанные для спутниковой энергетики, изготавливаются методом молекулярно-лучевой эпитаксии или металлоорганической парофазной эпитаксии тонких пленок арсенида галлия, фосфида индия-галлия или арсенида индия-галлия . Марсоходы и несколько спутников используют арсенид галлия с тройным переходом на германиевых элементах. [72] Галлий также является компонентом фотоэлектрических соединений (таких как сульфид меди, индия, галлия и селена Cu(In,Ga)(Se,S) 2 ), используемых в солнечных панелях в качестве экономичной альтернативы кристаллическому кремнию . [73]

Галинстан и другие сплавы

Галинстан легко смачивает кусок обычного стекла
Благодаря низкой температуре плавления галлию и его сплавам можно придавать различные 3D-формы с помощью 3D-печати и аддитивного производства .

Галлий легко сплавляется с большинством металлов и используется в качестве ингредиента в легкоплавких сплавах . Почти эвтектический сплав галлия, индия и олова представляет собой жидкость комнатной температуры, используемую в медицинских термометрах. Этот сплав под торговым названием Галинстан (где «-стан» относится к олову, олово на латыни) имеет низкую температуру плавления -19 ° C (-2,2 ° F). [74] Было высказано предположение, что это семейство сплавов также можно использовать для охлаждения компьютерных чипов вместо воды и часто используется в качестве замены термопасты в высокопроизводительных вычислениях. [75] [76] Сплавы галлия были оценены как заменители ртутных зубных амальгам , но эти материалы еще не получили широкого признания. Было обнаружено, что жидкие сплавы, содержащие в основном галлий и индий, выделяют газообразный CO 2 в твердый углерод и исследуются в качестве потенциальных методов улавливания и, возможно, удаления углерода . [77] [78]

Поскольку галлий смачивает стекло или фарфор , галлий можно использовать для создания блестящих зеркал . Когда смачивающее действие сплавов галлия нежелательно (как в стеклянных термометрах Galinstan), стекло необходимо защитить прозрачным слоем оксида галлия (III) . [79]

Благодаря высокому поверхностному натяжению и деформируемости [80] жидкие металлы на основе галлия можно использовать для создания приводов путем контроля поверхностного натяжения. [81] [82] [83] Исследователи продемонстрировали возможности использования жидкометаллических приводов в качестве искусственных мышц в роботизированных приводах. [84] [85]

Плутоний , используемый в ямах для ядерного оружия, стабилизируется в δ-фазе и становится пригодным для механической обработки путем легирования галлием . [86] [87]

Биомедицинские приложения

Хотя галлий не имеет естественной биологической функции, ионы галлия взаимодействуют с процессами в организме аналогично железу(III) . Поскольку эти процессы включают воспаление , маркер многих болезненных состояний, некоторые соли галлия используются (или находятся в стадии разработки) в качестве фармацевтических препаратов и радиофармацевтических препаратов в медицине. Интерес к противораковым свойствам галлия возник, когда было обнаружено, что цитрат 67 Ga(III), введенный животным с опухолями, локализуется в участках опухоли. Клинические испытания показали, что нитрат галлия обладает противоопухолевой активностью в отношении неходжкинской лимфомы и уротелиального рака. Появилось новое поколение галлий-лигандных комплексов, таких как трис(8-хинолинолато)галлий(III) (КП46) и мальтолат галлия. [88] Нитрат галлия (торговая марка Ganite) использовался в качестве внутривенного фармацевтического препарата для лечения гиперкальциемии , связанной с метастазами опухоли в кости. Считается, что галлий мешает функции остеокластов , и терапия может быть эффективной, когда другие методы лечения оказались неэффективными. [89] Мальтолат галлия , пероральная, хорошо усваиваемая форма иона галлия(III), является антипролиферативным средством для патологически пролиферирующих клеток, особенно раковых клеток и некоторых бактерий, которые принимают его вместо трехвалентного железа (Fe 3+ ). Исследователи проводят клинические и доклинические испытания этого соединения как потенциального средства лечения ряда видов рака, инфекционных и воспалительных заболеваний. [90]

Когда ионы галлия ошибочно поглощаются бактериями, такими как Pseudomonas , вместо железа(III), ионы мешают дыханию, и бактерии погибают. Это происходит потому, что железо обладает окислительно-восстановительной активностью, позволяя переносить электроны во время дыхания, а галлий неактивен в окислительно-восстановительном процессе. [91] [92]

Комплексное амино - фенольное соединение Ga(III) MR045 избирательно токсично для паразитов, устойчивых к хлорохину , обычному препарату против малярии . И комплекс Ga(III), и хлорохин действуют путем ингибирования кристаллизации гемозоина , продукта утилизации, образующегося в результате переваривания крови паразитами. [93] [94]

Соли радиогаллия

Соли галлия-67, такие как цитрат галлия и нитрат галлия , используются в качестве радиофармацевтических агентов при визуализации ядерной медицины , известной как сканирование галлия . Используется радиоактивный изотоп 67 Ga, соединение или соль галлия не имеет значения . Организм обращается с Ga 3+ во многих отношениях так же, как если бы это был Fe 3+ , и ион связывается (и концентрируется) в областях воспаления, таких как инфекция, и в областях быстрого деления клеток. Это позволяет визуализировать такие места с помощью методов ядерного сканирования. [95]

Галлий-68 , излучатель позитронов с периодом полураспада 68 минут, теперь используется в качестве диагностического радионуклида в ПЭТ-КТ в сочетании с такими фармацевтическими препаратами, как DOTATOC , аналог соматостатина , используемый для исследования нейроэндокринных опухолей , и DOTA-TATE . более новый, используемый при нейроэндокринных метастазах и нейроэндокринном раке легких, например, при некоторых типах микроцитомы . Получение галлия-68 в качестве фармацевтического препарата является химическим , а радионуклид извлекается путем элюирования из германия-68, синтетического радиоизотопа германия , в генераторах галлия-68 . [96]

Другое использование

Обнаружение нейтрино : Галлий используется для обнаружения нейтрино . Возможно, самое большое количество чистого галлия, когда-либо собранное в одном месте, — это галлий-германиевый нейтринный телескоп, используемый в эксперименте SAGE в Баксанской нейтринной обсерватории в России. Этот детектор содержит 55–57 тонн (~ 9 кубических метров) жидкого галлия. [97] Другим экспериментом был детектор нейтрино GALLEX , работавший в начале 1990-х годов в итальянском горном туннеле. Детектор содержал 12,2 тонны обводненного галлия-71. Солнечные нейтрино заставили несколько атомов 71 Ga стать радиоактивными 71 Ge , что и было обнаружено. Этот эксперимент показал, что поток солнечных нейтрино на 40% меньше, чем предсказывала теория. Этот дефицит ( проблема солнечных нейтрино ) не был объяснен до тех пор, пока не были созданы более совершенные детекторы солнечных нейтрино и теории (см. SNO ). [98]

Источник ионов : Галлий также используется в качестве источника ионов жидкого металла для сфокусированного ионного луча . Например, сфокусированный луч ионов галлия был использован для создания самой маленькой в ​​мире книги « Маленький Тед из города Репы ». [99]

Смазочные материалы : Галлий служит добавкой в ​​воск для скольжения лыж и другие материалы с низким коэффициентом трения. [100]

Гибкая электроника . Ученые-материаловеды предполагают, что свойства галлия могут сделать его пригодным для разработки гибких и носимых устройств. [101] [102]

Выработка водорода : Галлий разрушает защитный оксидный слой алюминия, позволяя воде вступать в реакцию с алюминием в AlGa с образованием газообразного водорода. [103]

Юмор : Среди химиков широко известен розыгрыш : они изготавливают галлиевые ложки и используют их для подачи чая ничего не подозревающим гостям, поскольку галлий внешне похож на свой более легкий гомолог — алюминий. Затем ложки тают в горячем чае. [104]

Галлий в океане

Достижения в тестировании микроэлементов позволили ученым обнаружить следы растворенного галлия в Атлантическом и Тихом океанах [105] . В последние годы концентрации растворенного галлия были обнаружены в море Бофорта . [105] [106] Эти отчеты отражают возможные профили вод Тихого и Атлантического океана. [106] Для Тихого океана типичные концентрации растворенного галлия составляют 4–6 пмоль/кг на глубинах <~ 150 м. Для сравнения: для вод Атлантики 25–28 пмоль/кг на глубинах >~350 м. [106]

Галлий попал в океаны в основном через эоловые воды, но наличие галлия в наших океанах может быть использовано для решения проблемы распределения алюминия в океанах. [107] Причина этого в том, что галлий геохимически подобен алюминию, только менее реакционноспособен. Галлий также имеет немного большее время пребывания в поверхностной воде, чем алюминий. [107] Галлий имеет профиль растворения, аналогичный алюминию, благодаря чему галлий можно использовать в качестве индикатора алюминия. [107] Галлий также можно использовать в качестве индикатора эоловых примесей железа. [108] Галлий используется в качестве индикатора железа в северо-западной части Тихого океана, южной и центральной части Атлантического океана. [108] Например, в северо-западной части Тихого океана поверхностные воды с низким содержанием галлия в приполярном регионе предполагают низкий уровень поступления пыли, что впоследствии может объяснить следующее поведение в окружающей среде с высоким содержанием питательных веществ и низким содержанием хлорофилла . [108]

Меры предосторожности

Металлический галлий не токсичен. Однако некоторые соединения галлия токсичны.

Галогенидные комплексы галлия могут быть токсичными. [111] Ион Ga 3+ растворимых солей галлия имеет тенденцию образовывать нерастворимый гидроксид при введении в больших дозах; Осаждение этого гидроксида приводило к нефротоксичности у животных. В более низких дозах растворимый галлий хорошо переносится и не накапливается в виде яда, а выводится преимущественно с мочой. Выведение галлия происходит в две фазы: первая фаза имеет биологический период полураспада 1 час, а вторая имеет биологический период полураспада 25 часов. [95]

Вдыхаемые частицы Ga 2 O 3 вероятно токсичны. [112]

Рекомендации

  1. ^ «Стандартные атомные массы: галлий». ЦИАВ . 1987.
  2. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; и другие. (04.05.2022). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  3. ^ Аб Чжан Ю; Эванс JRG; Чжан С. (2011). «Исправленные значения температур кипения и энтальпии испарения элементов в справочниках». Дж. Хим. англ. Данные . 56 (2): 328–337. дои : 10.1021/je1011086.
  4. ^ «Галлий (номер CAS 7440-55-3): Каталог продукции Strem» . Стрем Кемикалс Инк . Проверено 4 декабря 2023 г.
  5. ^ аб Арбластер, Джон В. (2018). Некоторые значения кристаллографических свойств элементов . Парк материалов, Огайо: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.
  6. ^ Ga(-3) наблюдался в LaGa, см. Dürr, Ines; Бауэр, Бритта; Рёр, Кэролайн (2011). «Лантан-Триэль/Тетрел-ид La(Al,Ga)x(Si,Ge)1-x. Experimentelle und theoretische Studien zur Stabilität intermetallischer 1:1-Phasen» (PDF) . З. Натурфорш. (на немецком). 66б : 1107–1121.
  7. ^ Хофманн, Патрик (1997). Колтура. Ein Programm zur interaktiven Visualisierung von Festkörperstrukturen sowie Synthese, Struktur und Eigenschaften von binären und ternären Alkali- und Erdalkalimetallgalliden (PDF) (Диссертация) (на немецком языке). Кандидатская диссертация, ETH Zurich. п. 72. дои : 10.3929/ethz-a-001859893. hdl : 20.500.11850/143357. ISBN 978-3728125972.
  8. ^ Уэст, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство компании Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  9. ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  10. ^ Шерри, Эрик (2020). Таблица Менделеева: ее история и значение . Издательство Оксфордского университета . п. 149. ИСБН 978-0-19-091436-3.
  11. ^ Кобело-Гарсия, А.; Филелла, М.; Крут, П.; Фраццоли, К.; Ду Лэнг, Г.; Оспина-Альварес, Н.; Раух, С.; Салаун, П.; Шефер, Дж.; Циммерманн, С. (2015). «Действие COST TD1407: сеть критически важных для технологии элементов (ВНИМАНИЕ) - от экологических процессов до угроз здоровью человека». Международное исследование наук об окружающей среде и загрязнении окружающей среды . 22 (19): 15188–15194. дои : 10.1007/s11356-015-5221-0. ISSN  0944-1344. ПМЦ 4592495 . ПМИД  26286804. 
  12. ^ Ромеро-Фрейре, Ана; Сантос-Эчеандия, Хуан; Нейра, Патрисия; Кобело-Гарсия, Антонио (2019). «Менее изученные технологически важные элементы (Nb, Ta, Ga, In, Ge, Te) в морской среде: обзор их концентраций в воде и организмах». Границы морской науки . 6 . дои : 10.3389/fmars.2019.00532 . hdl : 10261/307794 . ISSN  2296-7745.
  13. ^ ab Гринвуд и Эрншоу, с. 222
  14. ^ Цай, WL; Хву, Ю.; Чен, Швейцария; Чанг, ЛВ; Дже, Дж. Х.; Лин, ХМ; Маргаритондо, Г. (2003). «Визуализация границ зерен, диффузия галлия и поведение при разрушении сплава Al – Zn - исследование на месте». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Секция Б. 199 : 457–463. Бибкод : 2003NIMPB.199..457T. дои : 10.1016/S0168-583X(02)01533-1.
  15. ^ Линчеватель, GN; Тролано, Э.; Мосси, К. (июнь 1999 г.). «Жидкометаллическое охрупчивание оружейной стали ASTM A723 под действием индия и галлия». Центр оборонной технической информации . Проверено 7 июля 2009 г.
  16. ^ Престон-Томас, Х. (1990). «Международная температурная шкала 1990 года (ITS-90)» (PDF) . Метрология . 27 (1): 3–10. Бибкод : 1990Метро..27....3П. дои : 10.1088/0026-1394/27/1/002. S2CID  250785635. Архивировано (PDF) из оригинала 18 июня 2007 г.
  17. ^ "Документы ITS-90 в Международном бюро Poids et Mesures" .
  18. ^ Магнум, BW; Фурукава, GT (август 1990 г.). «Руководство по использованию Международной температурной шкалы 1990 года (ITS-90)» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий. NIST TN 1265. Архивировано из оригинала (PDF) 4 июля 2003 г.
  19. ^ Страус, Грегори Ф. (1999). «Реализация тройной точки галлия в NIST». Учеб. ТЕМПМЕКО . 1999 (1): 147–152 . Проверено 30 октября 2016 г.
  20. ^ Парравичини, Великобритания; Стелла, А.; Гигна, П.; Спиноло, Г.; Мильори, А.; д'Акапито, Ф.; Кофман, Р. (2006). «Крайне переохлаждение (до 90К) наночастиц жидких металлов». Письма по прикладной физике . 89 (3): 033123. Бибкод : 2006ApPhL..89c3123P. дои : 10.1063/1.2221395.
  21. ^ Гринвуд и Эрншоу, с. 224
  22. ^ Чен, Зию; Ли, Чон-Бон (2019). «Плоская поверхность с покрытием из оксида галлия как несмачивающая поверхность для срабатывания капель жидкого металла». 2019 32-я Международная конференция IEEE по микроэлектромеханическим системам (MEMS) . стр. 1–4. doi : 10.1109/memsys.2019.8870886. ISBN 978-1-7281-1610-5.
  23. ^ abc Гринвуд и Эрншоу, с. 221
  24. ^ аб Роузбери, Фред (1992). Справочник по электронной трубной и вакуумной технике. Спрингер. п. 26. ISBN 978-1-56396-121-2.
  25. ^ Бернаскино, М.; и другие. (1995). «Неэмпирические расчеты структурных и электронных свойств твердотельных фаз галлия». Физ. Преподобный Б. 52 (14): 9988–9998. Бибкод : 1995PhRvB..52.9988B. doi : 10.1103/PhysRevB.52.9988. ПМИД  9980044.
  26. ^ «Фазовые диаграммы элементов», Дэвид А. Янг, UCRL-51902 «Подготовлено для Управления энергетических исследований и разработок США по контракту № W-7405-Eng-48». (1975)
  27. ^ Гринвуд и Эрншоу, с. 223
  28. ^ Ягафаров, ОФ; Катаяма, Ю.; Бражкин В.В.; Ляпин, А.Г.; Сайто, Х. (7 ноября 2012 г.). «Энергодисперсионная рентгеновская дифракция и обратное структурное исследование Монте-Карло жидкого галлия под давлением». Физический обзор B . 86 (17): 174103. Бибкод : 2012PhRvB..86q4103Y. doi :10.1103/PhysRevB.86.174103 – через APS.
  29. ^ Дрюитт, Джеймс МЫ; Турчи, Франческо; Хайнен, Бенедикт Дж.; Маклеод, Саймон Г.; Цинь, Фэй; Клеппе, Аннетт К.; Лорд, Оливер Т. (9 апреля 2020 г.). «Структурное упорядочение жидкого галлия в экстремальных условиях». Письма о физических отзывах . 124 (14): 145501. Бибкод : 2020PhRvL.124n5501D. doi : 10.1103/PhysRevLett.124.145501 . hdl : 1983/d385c37f-dc53-4177-985e-38875b57d8d9 . PMID  32338984. S2CID  216177238.
  30. ^ Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), «Оценка NUBASE свойств ядра и распада», Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729....3A, doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11. 001
  31. ^ Гринвуд и Эрншоу, с. 240
  32. ^ abcdefgh Виберг, Эгон; Виберг, Нильс; Холлеман, Арнольд Фредерик (2001). Неорганическая химия . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-352651-9.
  33. ^ abcdefgh Даунс, Энтони Джон (1993). Химия алюминия, галлия, индия и таллия . Спрингер. ISBN 978-0-7514-0103-5.
  34. ^ abcd Иглсон, Мэри, изд. (1994). Краткая энциклопедия по химии . Вальтер де Грюйтер. п. 438. ИСБН 978-3-11-011451-5.
  35. ^ аб Сипос, Польша; Мегиес, ​​Теннесси; Беркеси, О. (2008). «Структура галлия в сильнощелочных высококонцентрированных галлатных растворах — рамановский и71
    Га
    -ЯМР-спектроскопическое исследование». J Solution Chem . 37 (10): 1411–1418. doi : 10.1007/s10953-008-9314-y. S2CID  95723025.
  36. ^ Хэмпсон, Северная Каролина (1971). Гарольд Реджинальд Тирск (ред.). Электрохимия. Том 3: Специализированный периодический отчет. Великобритания: Королевское химическое общество. п. 71. ИСБН 978-0-85186-027-5.
  37. ^ abcdefghi Гринвуд, Нью-Йорк (1962). Гарри Юлиус Эмелеус ; Алан Дж. Шарп (ред.). Успехи неорганической химии и радиохимии . Том. 5. Академическая пресса. стр. 94–95. ISBN 978-0-12-023605-3.
  38. ^ Маделунг, Отфрид (2004). Полупроводники: справочник данных (3-е изд.). Биркхойзер. стр. 276–277. ISBN 978-3-540-40488-0.
  39. ^ Краусбауэр, Л.; Ниче, Р.; Уайлд, П. (1965). «Ртуть-галлий сульфид, HgGa
    2    С
    4    , новый люминофор». Physica . 31 (1): 113–121. Бибкод : 1965Phy....31..113K. doi : 10.1016/0031-8914(65)90110-2.
  40. ^ Мишель Дэвидсон (2006). Неорганическая химия . Лотос Пресс. п. 90. ИСБН 978-81-89093-39-6.
  41. ^ Арора, Амит (2005). Учебник неорганической химии . Издательство Дискавери. стр. 389–399. ISBN 978-81-8356-013-9.
  42. ^ Даунс, Энтони Дж.; Пулхэм, Колин Р. (1994). Сайкс, А.Г. (ред.). Достижения неорганической химии . Том. 41. Академическая пресса. стр. 198–199. ISBN 978-0-12-023641-1.
  43. ^ abc Гринвуд и Эрншоу, стр. 262–5.
  44. ^ Уль, В. и Халвагар, MR; и другие. (2009). «Восстановление связей Ga-H и Ga-C в непосредственной близости к окисляющим пероксогруппам: противоречивые свойства в одиночных молекулах». Химия: Европейский журнал . 15 (42): 11298–11306. doi : 10.1002/chem.200900746. ПМИД  19780106.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  45. ^ Амемия, Ре (2005). «GaCl 3 в органическом синтезе». Европейский журнал органической химии . 2005 (24): 5145–5150. дои : 10.1002/ejoc.200500512.
  46. ^ Болл, Филип (2002). Ингредиенты: экскурсия по элементам . Издательство Оксфордского университета. п. 105. ИСБН 978-0-19-284100-1.
  47. ^ abc Гринвуд и Эрншоу, с. 217.
  48. ^ Лекок де Буабодран, Поль Эмиль (1875). «Химические и спектроскопические характеристики нового металла, галлия, раскрытого в обманке шахты Пьерфит, долина д'Аржелес (Пиренеи)». Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences . 81 : 493–495.
  49. ^ ab Weeks, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. XIII. Некоторые элементы, предсказанные Менделеевым». Журнал химического образования . 9 (9): 1605–1619. Бибкод : 1932JChEd...9.1605W. дои : 10.1021/ed009p1605.
  50. ^ Петкоф, Бенджамин (1978). «Галлий» (PDF) . ГПО. Ежегодник полезных ископаемых Геологической службы США. Архивировано (PDF) из оригинала 02 июня 2021 г.
  51. ^ «Обзор галлия». AZoNetwork. 18 декабря 2001 г.
  52. ^ abc Френцель, Макс (2016). «Распределение галлия, германия и индия в традиционных и нетрадиционных ресурсах - последствия для глобальной доступности (доступна загрузка в формате PDF)». Исследовательские ворота . дои : 10.13140/rg.2.2.20956.18564 . Проверено 2 июня 2017 г.
  53. ^ Бертон, JD; Калкин, Ф.; Райли, JP (2007). «Содержание галлия и германия в земных материалах». Geochimica et Cosmochimica Acta . 16 (1): 151–180. Бибкод : 1959GeCoA..16..151B. дои : 10.1016/0016-7037(59)90052-3.
  54. ^ Френцель, Макс; Хирш, Тамино; Гутцмер, Йенс (июль 2016 г.). «Галлий, германий, индий и другие микроэлементы и второстепенные элементы в сфалерите в зависимости от типа месторождения — метаанализ». Обзоры рудной геологии . 76 : 52–78. Бибкод : 2016ОГРв...76...52Ф. doi :10.1016/j.oregeorev.2015.12.017.
  55. ^ аб Крамер, Дебора А. «Краткий обзор минеральных товаров за 2006 год: галлий» (PDF) . Геологическая служба США. Архивировано (PDF) из оригинала 14 мая 2008 г. Проверено 20 ноября 2008 г.
  56. ^ Крамер, Дебора А. «Ежегодник минералов 2006: Галлий» (PDF) . Геологическая служба США. Архивировано (PDF) из оригинала 9 мая 2008 г. Проверено 20 ноября 2008 г.
  57. ^ Сяо-цюань, Шан; Вэнь, Ван и Бэй, Вэнь (1992). «Определение галлия в угле и угольной золе методом электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием отбора проб шлама и химической модификации никеля». Журнал аналитической атомной спектрометрии . 7 (5): 761. doi : 10.1039/JA9920700761.
  58. ^ «Галлий в углях Западной Вирджинии». Геолого-экономическая служба Западной Вирджинии. 2 марта 2002 г. Архивировано из оригинала 11 марта 2002 года.
  59. ^ Шрифт, О; Кероль, Ксавье; Хуан, Роберто; Касадо, Ракель; Руис, Кармен Р.; Лопес-Солер, Анхель; Кока, Пилар; Пенья, Франсиско Гарсия (2007). «Извлечение галлия и ванадия из золы-уноса газификации». Журнал опасных материалов . 139 (3): 413–23. дои : 10.1016/j.jhazmat.2006.02.041. ПМИД  16600480.
  60. ^ Хедли, AJW и Хантер, Ричард Г. (1953). «Элементы угольной золы и их промышленное значение». Промышленная и инженерная химия . 45 (3): 548–551. дои : 10.1021/ie50519a028.
  61. ^ abcd Френцель, Макс; Кетрис Марина П.; Зейферт, Томас; Гутцмер, Йенс (март 2016 г.). «О нынешней и будущей доступности галлия». Ресурсная политика . 47 : 38–50. Бибкод : 2016RePol..47...38F. doi :10.1016/j.resourpol.2015.11.005.
  62. ^ Френцель, Макс; Хирш, Тамино; Гутцмер, Йенс (2016). «Галлий, германий, индий и другие микроэлементы в сфалерите в зависимости от типа месторождения - метаанализ». Обзоры рудной геологии . 76 : 52–78. Бибкод : 2016ОГРв...76...52Ф. doi :10.1016/j.oregeorev.2015.12.017. ISSN  0169-1368.
  63. ^ аб Москалык, Р.Р. (2003). «Галлий: основа электронной промышленности». Минеральное машиностроение . 16 (10): 921–929. Бибкод : 2003MiEng..16..921M. doi : 10.1016/j.mineng.2003.08.003.
  64. ^ Френцель, М; Толосана-Дельгадо, Р.; Гутцмер, Дж (2015). «Оценка потенциала поставок высокотехнологичных металлов – общий метод». Ресурсная политика . 46 : 45–58. Бибкод : 2015RePol..46...45F. doi :10.1016/j.resourpol.2015.08.002.
  65. ^ Френцель, Макс; Миколайчак, Клэр; Рейтер, Маркус А.; Гутцмер, Йенс (июнь 2017 г.). «Количественная оценка относительной доступности металлов-побочных продуктов высоких технологий - примеры галлия, германия и индия». Ресурсная политика . 52 : 327–335. Бибкод : 2017RePol..52..327F. doi : 10.1016/j.resourpol.2017.04.008 .
  66. ^ Галлий - В: Обзоры минеральных товаров Геологической службы США (PDF) . Геологическая служба США. 2017. Архивировано (PDF) из оригинала 27 апреля 2017 г.
  67. ^ abcdef Галиум. Геологическая служба США (2018)
  68. ^ Харпал, Арджун (04 июля 2023 г.). «Что такое галлий и германий? Китай ограничивает экспорт металлов, имеющих решающее значение для производства чипов и других технологий». CNBC . Проверено 4 июля 2023 г.
  69. ^ Ламби-Шмитт, Ева. «Китайский контроль над металлом». Тагешау (на немецком языке) . Проверено 4 июля 2023 г.
  70. ^ Гребер, Дж. Ф. (2012) «Галлий и соединения галлия» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Weinheim, doi : 10.1002/14356007.a12_163.
  71. ^ Коулман, Джеймс Дж.; Джагадиш, Ченнупати; Катрина Брайс, А. (2 мая 2012 г.). Достижения в области полупроводниковых лазеров. Академическая пресса. стр. 150–151. ISBN 978-0-12-391066-0.
  72. ^ Крисп, Д.; Патаре, А.; Юэлл, RC (2004). «Работа солнечных элементов из арсенида галлия и германия на поверхности Марса». Акта Астронавтика . 54 (2): 83–101. Бибкод : 2004AcAau..54...83C. дои : 10.1016/S0094-5765(02)00287-4.
  73. ^ Альбертс, В.; Титус Дж.; Биркмайр Р.В. (2003). «Материальные и приборные свойства однофазных сплавов Cu(In,Ga)(Se,S) 2 , полученных селенизацией/сульфурированием металлических сплавов». Тонкие твердые пленки . 451–452: 207–211. Бибкод : 2004TSF...451..207A. дои : 10.1016/j.tsf.2003.10.092.
  74. ^ Сурманн, П; Зеят, Х. (ноябрь 2005 г.). «Вольтамперометрический анализ с использованием самовозобновляемого безртутного электрода». Аналитическая и биоаналитическая химия . 383 (6): 1009–13. дои : 10.1007/s00216-005-0069-7. ISSN  1618-2642. PMID  16228199. S2CID  22732411.
  75. ^ Найт, Уилл (5 мая 2005 г.). «Горячая щепа, охлажденная жидким металлом». Архивировано из оригинала 11 февраля 2007 г. Проверено 20 ноября 2008 г.
  76. ^ Мартин, Ив. «Высокоэффективный жидкометаллический термоинтерфейс для крупносерийного производства» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 марта 2020 г. Проверено 20 ноября 2019 г.
  77. ^ «Технология отверждения углекислого газа - ASME» . www.asme.org . Проверено 05 сентября 2022 г.
  78. ^ «Новый способ превратить углекислый газ в уголь может« повернуть часы выбросов вспять »» . www.science.org . Проверено 05 сентября 2022 г.
  79. ^ США. Управление военно-морских исследований. Комитет по основным свойствам жидких металлов Комиссии по атомной энергии США (1954). Справочник по жидким металлам. Правительство США. Распечатать. Выключенный. п. 128.
  80. ^ Хан, Мохаммад Рашед; Икер, Коллин Б; Боуден, Эдмонд Ф; Дики, Майкл Д. (2014). «Гигантская и переключаемая поверхностная активность жидкого металла посредством поверхностного окисления». Труды Национальной академии наук . 111 :14047--14051. дои : 10.1073/pnas.1412227111. ПМК 4191764 . 
  81. ^ Рассел, Лорен; Виссман, Джеймс; Маджиди, Кармель (18 декабря 2017 г.). «Жидкометаллический привод, приводимый в движение электрохимическим манипулированием поверхностным натяжением». Письма по прикладной физике . 111 (25): 254101. дои : 10.1063/1.4999113 .
  82. ^ Ляо, Цзяхэ; Маджиди, Кармель (2021). «Мягкие приводы электрохимическим оксидированием поверхностей жидких металлов». Мягкая материя . 17 (7): 1921–1928. дои : 10.1039/D0SM01851A.
  83. ^ Ляо, Цзяхэ; Маджиди, Кармель (2022). «Линейные приводы, основанные на мышцах, путем электрохимического окисления мостиков из жидкого металла». Передовая наука . 9 (26): 2201963. doi :10.1002/advs.202201963. ПМЦ 9475532 . 
  84. ^ Ляо, Цзяхэ; Маджиди, Кармель; Ситти, Метин (2023). «Жидкометаллические приводы: сравнительный анализ срабатывания, управляемого поверхностным натяжением». Передовые материалы . 36 (1): 2300560. doi :10.1002/adma.202300560. hdl : 20.500.11850/641439 .
  85. ^ Ляо, Цзяхэ (2022). Жидкометаллические приводы (кандидатская диссертация). Университет Карнеги Меллон.
  86. ^ Sublette, Кэри (9 сентября 2001 г.). «Раздел 6.2.2.1». Часто задаваемые вопросы по ядерному оружию . Проверено 24 января 2008 г.
  87. ^ Бесманн, Теодор М. (2005). «Термохимическое поведение галлия в топливе смешанно-оксидных легководных реакторов (LWR) на основе оружейных материалов». Журнал Американского керамического общества . 81 (12): 3071–3076. doi :10.1111/j.1151-2916.1998.tb02740.x.
  88. ^ Читамбар, Кристофер Р. (2018). «Глава 10. Комплексы галлия как противораковые препараты». В Сигеле, Астрид; Сигель, Хельмут; Фрейзингер, Ева; Сигел, Роланд КО (ред.). Металло-лекарства: разработка и действие противораковых средств . Том. 18. Берлин: де Грюйтер ГмбХ. стр. 281–301. дои : 10.1515/9783110470734-016. ISBN 9783110470734. ПМИД  29394029. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  89. ^ «Нитрат галлия». Архивировано из оригинала 8 июня 2009 г. Проверено 7 июля 2009 г.
  90. ^ Бернштейн, ЛР; Таннер, Т.; Годфри К. и Нолл Б. (2000). «Химия и фармакокинетика мальтолата галлия, соединения с высокой биодоступностью галлия при пероральном приеме». Препараты на основе металлов . 7 (1): 33–47. дои : 10.1155/MBD.2000.33 . ПМК 2365198 . ПМИД  18475921. 
  91. ^ «Стратегия троянского коня, выбранная для борьбы с бактериями» . INFOniac.com. 16 марта 2007 г. Проверено 20 ноября 2008 г.
  92. ^ Смит, Майкл (16 марта 2007 г.). «Галлий может иметь свойства, подобные антибиотикам». МедПейдж сегодня . Проверено 20 ноября 2008 г.
  93. ^ Гольдберг Д.Э.; Шарма В.; Оксман А.; Глузман И.Ю.; Веллемс Т.Э.; Пивница-Вормс Д. (1997). «Исследование локуса устойчивости Plasmodium falciparum к хлорохину с помощью нового класса мультидентатных координационных комплексов металла (III)». Ж. Биол. Хим . 272 (10): 6567–72. дои : 10.1074/jbc.272.10.6567 . PMID  9045684. S2CID  3408513.
  94. ^ Био, Кристоф; Дайв, Дэниел (2010). «Биоорганометаллическая химия и малярия». Медицинская металлоорганическая химия . Темы металлоорганической химии. Том. 32. с. 155. дои : 10.1007/978-3-642-13185-1_7. ISBN 978-3-642-13184-4. S2CID  85940061.
  95. ^ аб Нордберг, Гуннар Ф.; Фаулер, Брюс А.; Нордберг, Моника (7 августа 2014 г.). Справочник по токсикологии металлов (4-е изд.). Академическая пресса. стр. 788–90. ISBN 978-0-12-397339-9.
  96. ^ Банерджи, Сангита Рэй; Помпер, Мартин Г. (июнь 2013 г.). «Клиническое применение галлия-68». Прил. Радиат. Изот . 76 : 2–13. doi :10.1016/j.apradiso.2013.01.039. ПМЦ 3664132 . ПМИД  23522791. 
  97. ^ "Русско-американский эксперимент с галлием". 19 октября 2001 г. Архивировано из оригинала 5 июля 2010 г. Проверено 24 июня 2009 г.
  98. ^ «Эксперименты с детекторами нейтрино: GALLEX» . 26 июня 1999 г. Проверено 20 ноября 2008 г.
  99. ^ «Нанолаборатория производит самую маленькую книгу в мире». Архивировано 13 октября 2015 г. в Wayback Machine . Университет Саймона Фрейзера. 11 апреля 2007 г. Проверено 31 января 2013 г.
  100. ^ США 5069803, Сугимура, Кентаро; Хасимото, Сёдзи и Оно, Такаюки, «Использование композиции синтетической смолы, содержащей частицы галлия, в материале скользящего покрытия лыж и других применений», выпущено в 1995 г. 
  101. ↑ Кляйнер, Курт (3 мая 2022 г.). «Галлий: жидкий металл, который может изменить мягкую электронику». Знающий журнал . doi : 10.1146/knowable-050322-2 . Проверено 31 мая 2022 г.
  102. ^ Тан, Ши-Ян; Табор, Кристофер; Калантар-Заде, Курош; Дики, Майкл Д. (26 июля 2021 г.). «Жидкий металл Галлий: эликсир дьявола». Ежегодный обзор исследований материалов . 51 (1): 381–408. Бибкод : 2021AnRMS..51..381T. doi : 10.1146/annurev-matsci-080819-125403 . ISSN  1531-7331. S2CID  236566966.
  103. ^ Амберчан, Габриэлла; и другие. (14 февраля 2022 г.). «Алюминиевые наночастицы из композита Ga-Al для расщепления воды и генерации водорода». ACS Прикладные наноматериалы . 5 (2): 2636–2643. doi : 10.1021/acsanm.1c04331. ISSN  2574-0970.
  104. ^ Кин, Сэм (2010). Исчезающая ложка: и другие правдивые истории о безумии, любви и мировой истории из периодической таблицы элементов . Бостон: Литтл, Браун и компания. ISBN 978-0-316-05164-4.
  105. ^ аб Орианс, К.Дж.; Бруланд, К.В. (апрель 1988 г.). «Растворенный галлий в открытом океане». Природа . 332 (21): 717–19. Бибкод : 1988Natur.332..717O. дои : 10.1038/332717a0. S2CID  4323435.
  106. ^ abc Макалистер, Джейсон А.; Орианс, Кристин Дж. (20 декабря 2015 г.). «Растворенный галлий в море Бофорта в западной части Северного Ледовитого океана: круиз GEOTRACES в Международный полярный год». Морская химия . 177 (Часть 1): 101–109. Бибкод : 2015Март.177..101М. дои :10.1016/j.marchem.2015.05.007 . Проверено 29 августа 2021 г. - через ScienceDirect .
  107. ^ abc Шиллер, AM (июнь 1998 г.). «Растворенный галлий в Атлантическом океане». Морская химия . 61 (1): 87–99. Бибкод : 1998Март..61...87С. дои : 10.1016/S0304-4203(98)00009-7.
  108. ^ abc Шиллер, AM; Байрамаджи, гр. (август 2006 г.). «Растворенный галлий в северо-западной части Тихого океана, а также в южной и центральной частях Атлантического океана: последствия поступления эолового железа и пересмотр профилей». Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (8): н/д. Бибкод : 2006GGG.....7.8M09S. дои : 10.1029/2005GC001118 . S2CID  129738391.
  109. ^ "Галлий 203319" . Сигма Олдрич.
  110. ^ "Паспорт безопасности - 203319" . Сигма Олдрич.
  111. ^ Иванов, CS; Иванов А.Е.; Хоттель, TL (февраль 2012 г.). «Отравление галлием: сообщение о редком случае». Пищевая хим. Токсикол . 50 (2): 212–5. дои : 10.1016/j.fct.2011.10.041. ПМИД  22024274.
  112. ^ Ю, Х.-С.; Ляо, В.-Т. (01.01.2011), «Галлий: загрязнение окружающей среды и воздействие на здоровье», в Нриагу, Дж. О. (редактор), Энциклопедия гигиены окружающей среды , Берлингтон: Elsevier, стр. 829–833, doi : 10.1016/b978-0- 444-52272-6.00474-8, ISBN 978-0-444-52272-6, получено 3 апреля 2023 г.

Библиография

Внешние ссылки