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 [11] , галлий находится в 13-й группе периодической таблицы и похож на другие металлы этой группы ( алюминий , индий и таллий ).

Элементарный галлий — относительно мягкий серебристый металл при стандартной температуре и давлении . В жидком состоянии он становится серебристо-белым. При приложении достаточного усилия твердый галлий может расколоться раковисто . С момента своего открытия в 1875 году галлий широко использовался для изготовления сплавов с низкими температурами плавления. Он также используется в полупроводниках в качестве легирующей примеси в полупроводниковых подложках.

Температура плавления галлия (29,7646 °C, 85,5763 °F, 302,9146 K) [12] используется в качестве точки отсчета температуры. Сплавы галлия используются в термометрах как нетоксичная и экологически чистая альтернатива ртути и могут выдерживать более высокие температуры, чем ртуть. Температура плавления −19 °C (−2 °F), значительно ниже точки замерзания воды, заявлена ​​для сплава галинстан (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 свободном виде, а скорее в виде соединений галлия(III) в следовых количествах в цинковых рудах (таких как сфалерит ) и в бокситах . Элементарный галлий является жидкостью 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 в основном используется в электронике . Арсенид галлия , основное химическое соединение галлия в электронике, используется в микроволновых цепях, высокоскоростных коммутационных схемах и инфракрасных схемах. Полупроводниковый нитрид галлия и нитрид индия-галлия производят синие и фиолетовые светодиоды и диодные лазеры . Галлий также используется в производстве искусственного гадолиний-галлиевого граната для ювелирных изделий. Национальная медицинская библиотека США и Frontiers Media считают галлий критически важным элементом в технологии . [13] [14]

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

Физические свойства

Кристаллизация галлия из расплава

Элементарный галлий не встречается в природе, но его легко получить путем плавки . Очень чистый галлий — это серебристо-голубой металл, который ломается раковисто, как стекло . Объем галлия увеличивается на 3,10%, когда он переходит из жидкого состояния в твердое, поэтому следует соблюдать осторожность при его хранении в контейнерах, которые могут разорваться при изменении состояния. Галлий разделяет жидкое состояние с более высокой плотностью с небольшим списком других материалов, включающим воду , кремний , германий , висмут и плутоний . [15] : 222 

Жидкий галлий при 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 [16] и сталь , [17] вызывая экстремальную потерю прочности и пластичности, называемую жидкометаллической хрупкостью .

Температура плавления галлия, 302,9146 К (29,7646 °C, 85,5763 °F), немного выше комнатной температуры и примерно соответствует средней летней дневной температуре в средних широтах Земли. Эта точка плавления (т.пл.) является одной из официальных температурных точек отсчета в Международной шкале температур 1990 года (ITS-90), установленной Международным бюро мер и весов (BIPM). [18] [19] [20] Тройная точка галлия, 302,9166 К (29,7666 °C, 85,5799 °F), используется Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST) вместо точки плавления. [21]

Температура плавления галлия позволяет ему плавиться в человеческой руке, а затем затвердевать, если его удалить. Жидкий металл имеет сильную тенденцию к переохлаждению ниже своей точки плавления / точки замерзания : наночастицы Ga могут сохраняться в жидком состоянии ниже 90 К. [22] Затравка кристаллом помогает инициировать замерзание. Галлий является одним из четырех нерадиоактивных металлов (наряду с цезием , рубидием и ртутью ), которые, как известно, являются жидкими при нормальной комнатной температуре или около нее. Из этих четырех галлий является единственным, который не является ни высокореакционным (как рубидий и цезий), ни высокотоксичным (как ртуть) и, следовательно, может использоваться в высокотемпературных термометрах из металла 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 по абсолютной шкале , наибольшего соотношения между температурой плавления и температурой кипения любого элемента. [15] : 224  В отличие от ртути, жидкий металлический галлий смачивает стекло и кожу, а также большинство других материалов (за исключением кварца, графита, оксида галлия (III) [23] и ПТФЭ ), [15] : 221  что делает его механически более трудным в обращении, хотя он значительно менее токсичен и требует гораздо меньше мер предосторожности, чем ртуть. Галлий, нанесенный на стекло, представляет собой блестящее зеркало. [15] : 221  По этой причине, а также из-за проблем с загрязнением металлом и расширением 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 орторомбической 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 расстоянии 27, 30 и 39 пм дальше, и они сгруппированы в пары с одинаковым расстоянием. [25] Обнаружено множество стабильных и метастабильных фаз в зависимости от температуры и давления. [26]

Связь между двумя ближайшими соседями ковалентная ; поэтому димеры Ga 2 рассматриваются как основные 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 образовываться из-за взаимодействий между одиночными 4p-электронами атомов галлия, которые находятся дальше от ядра, чем 4s-электроны и ядро ​​[Ar]3d 10. Это явление повторяется с ртутью с ее «псевдо-благородным газом» [Xe]4f 14 5d 10 6s 2 электронной конфигурацией, которая является жидкой при комнатной температуре. [15] : 223  Электроны 3d 10 не очень хорошо экранируют внешние электроны от ядра, и поэтому первая энергия ионизации галлия больше, чем у алюминия. [15] : Димеры 222  Ga 2 не сохраняются в жидком состоянии, а жидкий галлий демонстрирует сложную низкокоординированную структуру, в которой каждый атом галлия окружен 10 другими, а не 11–12 соседями, типичными для большинства жидких металлов. [27] [28]

Физические свойства галлия сильно анизотропны , т.е. имеют различные значения вдоль трех основных кристаллографических осей a , b и c (см. таблицу), что приводит к существенной разнице между линейным (α) и объемным коэффициентами теплового расширения . Свойства галлия сильно зависят от температуры, особенно вблизи точки плавления. Например, коэффициент теплового расширения увеличивается на несколько сотен процентов при плавлении. [24]

Изотопы

Галлий имеет 30 известных изотопов, массовые числа которых варьируются от 60 до 89. Только два изотопа стабильны и встречаются в природе, галлий-69 и галлий-71. Галлий-69 более распространен: он составляет около 60,1% природного галлия, в то время как галлий-71 составляет оставшиеся 39,9%. Все остальные изотопы радиоактивны, причем галлий-67 является самым долгоживущим (период полураспада 3,261 дня). Изотопы легче галлия-69 обычно распадаются через бета-плюс-распад (испускание позитронов) или электронный захват в изотопы цинка , в то время как изотопы тяжелее галлия-71 распадаются через бета-минус-распад (испускание электронов), возможно, с задержкой нейтронного излучения , в изотопы германия . Галлий-70 может распадаться как через бета-минус-распад, так и через электронный захват. Галлий-67 уникален среди легких изотопов тем, что в качестве режима распада он использует только захват электронов, поскольку его энергия распада недостаточна для испускания позитронов. [29] Галлий-67 и галлий-68 (период полураспада 67,7 мин) используются в ядерной медицине .

Химические свойства

Галлий в основном встречается в степени окисления +3 . Степень окисления +1 также встречается в некоторых соединениях, хотя она встречается реже, чем для более тяжелых сородичей галлия — индия и таллия . Например, очень стабильный GaCl2 содержит как галлий(I), так и галлий(III) и может быть сформулирован как GaIGaIIICl4 ; напротив , монохлорид нестабилен 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 может быть сформулирован как Ga24 + ( S2− ) 2 ) и диоксановый комплекс Ga2Cl4 ( C4H8O2 ) 2 . [ 15] : 240 

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+
. [30] : 1033  Гидроксид галлия(III) , Ga(OH)
3, может быть осажден из растворов галлия(III) путем добавления аммиака . Дегидратация Ga(OH)
3при 100 °C образует гидроксид оксида галлия, GaO(OH). [31] : 140–141 

Щелочные гидроксидные растворы растворяют галлий, образуя соли галлата (не путать с одноименными солями галловой кислоты ), содержащие Ga(OH)−
4анион. [32] [30] : 1033  [33] Гидроксид галлия, который является амфотерным , также растворяется в щелочи с образованием галлатных солей. [31] : 141  Хотя более ранние работы предполагали Ga(OH)3−
6как еще один возможный галлат-анион, [34] он не был обнаружен в более поздних работах. [33]

Оксиды и халькогениды

Галлий реагирует с халькогенами только при относительно высоких температурах. При комнатной температуре металлический галлий не реагирует с воздухом и водой, поскольку образует пассивный защитный оксидный слой. Однако при более высоких температурах он реагирует с кислородом воздуха , образуя оксид галлия (III) , Ga
2О
3. [32] Восстановление Ga
2О
3с элементарным галлием в вакууме при температуре от 500 °C до 700 °C дает темно-коричневый оксид галлия(I) , Ga
2О . [31] : 285  млрд лет
2O является очень сильным восстановителем , способным восстанавливать H
2ТАК
4в H2S . [31] : 207  При 800 °C он диспропорционирует обратно на галлий и Ga
2О
3. [35]

Сульфид галлия(III) , Ga
2С
3, имеет 3 возможные кристаллические модификации. [35] : 104  Его можно получить реакцией галлия с сероводородом ( H
2S ) при 950 °C. [31] : 162  Альтернативно, Ga(OH)
3можно использовать при 747 °C: [36]

2 Ga(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
2S в процессе. [35] : 104–105  Соль ртути, HgGa
2С
4, может быть использован в качестве фосфора . [37]

Галлий также образует сульфиды в более низких степенях окисления, такие как сульфид галлия (II) и зеленый сульфид галлия (I), последний из которых получают из первого путем нагревания до 1000 °C в потоке азота. [35] : 94 

Другие бинарные халькогениды, Ga
2Сэ
3и Га
2Те
3, имеют структуру цинковой обманки . Все они являются полупроводниками, но легко гидролизуются и имеют ограниченную полезность. [35] : 104 

Нитриды и пниктиды

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

Галлий реагирует с аммиаком при 1050 °C, образуя нитрид 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. [30] : 1034  GaP, GaAs и GaSb можно синтезировать прямой реакцией галлия с элементарным фосфором, мышьяком или сурьмой. [35] : 99  Они обладают более высокой электропроводностью, чем GaN. [35] : 101  GaP также можно синтезировать путем реакции Ga
2O с фосфором при низких температурах. [38]

Галлий образует тройные нитриды ; например: [35] : 99 

Ли
3Га + Н
2→ Ли
3GaN
2

Возможны аналогичные соединения с фосфором и мышьяком: Li
3Зазор
2и Ли
3GaAs
2. Эти соединения легко гидролизуются разбавленными кислотами и водой. [35] : 101 

Галогениды

Оксид галлия (III) реагирует с фторирующими агентами, такими как HF или F2для образования фторида галлия (III) , GaF
3. Это ионное соединение, сильно нерастворимое в воде. Однако оно растворяется в плавиковой кислоте , в которой образует аддукт с водой, GaF
3·3Ч
2O. Попытка дегидратировать этот аддукт образует GaF
2ОН· н Н
2O. Аддукт реагирует с аммиаком с образованием GaF
3·3NH
3, который затем можно нагреть для образования безводного GaF
3. [31] : 128–129 

Трихлорид галлия образуется в результате реакции металлического галлия с газообразным хлором . [32] В отличие от трифторида, хлорид галлия (III) существует в виде димерных молекул, Ga
2Кл
6, с температурой плавления 78 ° C. Эквивалентные соединения образуются с бромом и йодом, Ga
2Бр
6и Га
2я
6. [31] : 133 

Как и другие тригалогениды группы 13, галогениды галлия (III) являются кислотами Льюиса , реагирующими 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. [31] : 136–137 

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

2 Ga + GaCl
3⇌ 3 GaCl (г)

При более низких температурах равновесие смещается влево, и GaCl снова диспропорционирует до элементарного галлия и GaCl.
3. GaCl также может быть получен путем реакции Ga с HCl при 950 °C; продукт может быть сконденсирован в виде красного твердого вещества. [30] : 1036 

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

GaCl3 + AlCl3
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+
[ГаКС
4]−
. Например: [32] [30] : 1036  [39]

GaCl3 + GaCl3
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: [30] : 1031 

3 LiGaH
4+ GaCl
3→ 3 LiCl + 4 GaH
3

В присутствии диметилового эфира в качестве растворителя GaH
3полимеризуется в (GaH
3)
н. Если растворитель не используется, димер Ga
2ЧАС
6( дигаллан ) образуется в виде газа. Его структура похожа на диборан , имея два атома водорода, соединяющих два центра галлия, [30] : 1031  в отличие от α- AlH3в котором алюминий имеет координационное число 6. [30] : 1008 

Галлан нестабилен при температуре выше −10 °C и разлагается на элементарный галлий и водород . [40]

Галлийорганические соединения

Галлийорганические соединения имеют схожую реактивность с индийорганическими соединениями, менее реактивны, чем алюминийорганические соединения, но более реактивны, чем таллийорганические соединения. [15] : 262–5  Алкилгаллии являются мономерными. Кислотность Льюиса уменьшается в порядке Al > Ga > In, и в результате галлийорганические соединения не образуют мостиковые димеры, как это делают алюминийорганические соединения. Галлийорганические соединения также менее реактивны, чем алюминийорганические соединения. Они образуют стабильные пероксиды. [41] Эти алкилгаллии являются жидкостями при комнатной температуре, имеют низкие температуры плавления и довольно подвижны и воспламеняемы. Трифенилгаллий является мономерным в растворе, но его кристаллы образуют цепочечные структуры из-за слабых межмолекулярных взаимодействий Ga···C. [15] : 262–5 

Трихлорид галлия является распространенным исходным реагентом для образования органогаллиевых соединений, например, в реакциях карбогаллирования . [42] Трихлорид галлия реагирует с циклопентадиенидом лития в диэтиловом эфире с образованием тригонального плоского галлиевого циклопентадиенильного комплекса 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 объемные лиганды, такие как мезитилен, позволяют присоединить два лиганда к центральному атому галлия в изогнутой сэндвичевой структуре. Бензол еще менее объемист и допускает образование димеров: примером является [Ga(η 6 -C 6 H 6 ) 2 ] [GaCl 4 ]·3C 6 H 6 . [15] : 262–5 

История

Маленькие капельки галлия сливаются вместе

В 1871 году существование галлия было впервые предсказано русским химиком Дмитрием Менделеевым , который назвал его « экаалюминий » по его положению в периодической таблице . Он также предсказал несколько свойств экаалюминия, которые близко соответствуют реальным свойствам галлия, таким как его плотность , температура плавления , оксидный характер и связь в хлориде. [43]

Менделеев далее предсказал, что эка-алюминий будет открыт с помощью спектроскопа , и что металлический эка-алюминий 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, давая соли MX 3 , что соли эка-алюминия будут образовывать основные соли, что сульфат эка-алюминия должен образовывать квасцы , и что безводный MCl 3 должен иметь большую летучесть, чем ZnCl 2 : все эти предсказания оказались верными. [15] : 217 

Галлий был открыт с помощью спектроскопии французским химиком Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном в 1875 году по его характерному спектру (две фиолетовые линии) в образце сфалерита . [44] Позднее в том же году Лекок получил свободный металл электролизом гидроксида в растворе гидроксида калия . [45]

Он назвал элемент «галлия», от латинского Gallia, что означает Галлия , в честь своей родной страны Франции. [46] Позже утверждалось, что в многоязычной игре слов , которую так любили ученые в 19 веке, он также назвал галлий в свою честь: Le coq по-французски означает « петух », а латинское слово для «петуха» — gallus . В статье 1877 года Лекок опроверг эту гипотезу. [45]

Первоначально де Буабодран определил плотность галлия как 4,7 г/см 3 , единственное свойство, которое не совпало с предсказаниями Менделеева; затем Менделеев написал ему и предложил перемерить плотность, и де Буабодран получил правильное значение 5,9 г/см 3 , которое Менделеев предсказал в точности. [15] : 217 

С момента 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 ознаменовала собой важнейший этап в применении галлия. [15] : 221  В конце 1960-х годов электронная промышленность начала использовать галлий в коммерческих масштабах для изготовления светодиодов, фотоэлектрических устройств и полупроводников, в то время как металлургическая промышленность использовала его [47] для снижения температуры плавления сплавов . [48]

Происшествие

Галлий не существует как свободный элемент в земной коре, а несколько минералов с высоким содержанием, таких как галлит (CuGaS 2 ), слишком редки, чтобы служить в качестве первичного источника. [49] Содержание галлия в земной коре составляет приблизительно 16,9  частей на миллион . Это 34-й по распространенности элемент в земной коре. [50] Это сопоставимо с содержанием свинца , кобальта и ниобия в земной коре . Однако в отличие от этих элементов, галлий не образует собственных рудных месторождений с концентрациями > 0,1 мас.% в руде. Скорее, он встречается в следовых концентрациях, аналогичных коровому значению в цинковых рудах, [49] [51] и в несколько более высоких значениях (~ 50 частей на миллион) в алюминиевых рудах, из которых он извлекается как побочный продукт. Такое отсутствие независимых месторождений обусловлено геохимическим поведением галлия, не демонстрирующим сильного обогащения в процессах, имеющих отношение к образованию большинства рудных месторождений. [49]

Геологическая служба США ( USGS ) оценивает, что в известных запасах бокситов и цинковых руд содержится более 1 миллиона тонн галлия. [52] [53] Некоторые виды пыли угольных дымоходов содержат небольшое количество галлия, обычно менее 1% по весу. [54] [55] [56] [57] 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, запаянный в вакуумную ампулу

Галлий производится исключительно как побочный продукт при переработке руд других металлов. Его основным источником является боксит , главная руда алюминия , но небольшие количества также извлекаются из сульфидных цинковых руд ( сфалерит является основным минералом-хозяином). [58] [59] В прошлом некоторые угли были важным источником.

Во время переработки бокситов в глинозем в процессе Байера галлий накапливается в растворе гидроксида натрия . Из него его можно извлечь различными способами. Самым последним является использование ионообменной смолы . [58] Достижимая эффективность извлечения критически зависит от исходной концентрации в исходном боксите. При типичной концентрации исходного сырья 50 ppm извлекается около 15% содержащегося галлия. [58] Оставшаяся часть попадает 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 с помощью зонной плавки или извлечения монокристаллов из расплава ( процесс Чохральского ). Чистота 99,9999% обычно достигается и доступна в продаже. [60]

Бокситовая шахта на Ямайке (1984)

Его статус побочного продукта означает, что производство галлия ограничено количеством бокситов, сульфидных цинковых руд (и угля), добываемых в год. Поэтому его доступность необходимо обсуждать с точки зрения потенциала предложения. Потенциал предложения побочного продукта определяется как то количество, которое экономически извлекается из его исходных материалов в год при текущих рыночных условиях (т. е. технология и цена). [61] Запасы и ресурсы не имеют значения для побочных продуктов, поскольку они не могут быть извлечены независимо от основных продуктов. [62] Согласно последним оценкам, потенциал предложения галлия составляет минимум 2100 т/год из бокситов, 85 т/год из сульфидных цинковых руд и потенциально 590 т/год из угля. [58] Эти цифры значительно превышают текущее производство (375 т в 2016 году). [63] Таким образом, значительное будущее увеличение производства галлия в качестве побочного продукта будет возможно без значительного увеличения производственных затрат или цены. Средняя цена на низкосортный галлий составила 120 долларов за килограмм в 2016 году и 135–140 долларов за килограмм в 2017 году. [64]

В 2017 году мировое производство низкосортного галлия составило около  315 тонн, что на 15% больше, чем в 2016 году. Китай, Япония, Южная Корея, Россия и Украина были ведущими производителями, в то время как Германия прекратила первичное производство галлия в 2016 году. Выход высокочистого галлия составил около 180 тонн, в основном из Китая, Японии, Словакии, Великобритании и США. Годовая мировая производственная мощность в 2017 году оценивалась в 730 тонн для низкосортного и 320 тонн для очищенного галлия. [64]

Китай произвел около  250 тонн низкосортного галлия в 2016 году и около  300 тонн в 2017 году. На его долю также пришлось более половины мирового производства светодиодов. [64] По состоянию на июль 2023 года на долю Китая приходилось от 80% [65] до 95% его производства. [66]

Приложения

Полупроводниковые приложения доминируют в коммерческом спросе на галлий, составляя 98% от общего объема. Следующее важное применение — гадолиний-галлиевые гранаты . [67]

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, составили около 98% потребления галлия в Соединенных Штатах в 2007 году. Около 66% полупроводникового галлия используется в США в интегральных схемах (в основном арсенид галлия), таких как производство сверхбыстрых логических микросхем и MESFET для малошумящих микроволновых предусилителей в сотовых телефонах. Около 20% этого галлия используется в оптоэлектронике . [52]

Во всем мире арсенид галлия составляет 95% годового мирового потребления галлия. [60] В 2016 году он составил 7,5 млрд долларов, из которых 53% пришлось на мобильные телефоны, 27% на беспроводную связь, а остальное на автомобильные, потребительские, волоконно-оптические и военные приложения. Недавний рост потребления GaAs в основном связан с появлением смартфонов 3G и 4G , в которых используется в 10 раз больше GaAs, чем в старых моделях. [64]

Арсенид галлия и нитрид галлия также можно найти в различных оптоэлектронных устройствах, доля рынка которых составила 15,3 млрд долларов в 2015 году и 18,5 млрд долларов в 2016 году. [64] Алюминий-галлиевый арсенид (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 405 нм используются в качестве источника фиолетового света для компакт-дисков Blu-ray Disc с высокой плотностью записи. [68]

Другие основные применения нитрида галлия — кабельное телевидение, коммерческая беспроводная инфраструктура, силовая электроника и спутники. Рынок радиочастотных устройств GaN оценивался в 370 миллионов долларов в 2016 году и 420 миллионов долларов в 2016 году. [64]

Многопереходные фотоэлектрические элементы , разработанные для спутниковых энергетических приложений, изготавливаются методом молекулярно-лучевой эпитаксии или парофазной эпитаксии металлорганических соединений тонких пленок арсенида галлия, фосфида индия-галлия или арсенида индия-галлия . Марсоходы и несколько спутников используют трехпереходный арсенид галлия на германиевых элементах. [69] Галлий также является компонентом фотоэлектрических соединений (таких как сульфид меди-индия-галлия-селена Cu(In,Ga)(Se,S) 2 ), используемых в солнечных панелях в качестве экономически эффективной альтернативы кристаллическому кремнию . [70]

Галинстан и другие сплавы

Галинстан легко смачивает кусок обычного стекла
Благодаря низким температурам плавления галлий и его сплавы можно формировать в различные трехмерные 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 с торговым названием Galinstan (где «-stan» относится к олову, stannum на латыни) имеет низкую температуру плавления -19 °C (-2,2 °F). [71] Было высказано предположение, что это семейство сплавов может также использоваться для охлаждения компьютерных чипов вместо воды и часто используется в качестве замены термопасты в высокопроизводительных вычислениях. [72] [73] Сплавы галлия были оценены как заменители ртутных стоматологических амальгам , но эти материалы еще не получили широкого признания. Было обнаружено, что жидкие сплавы, содержащие в основном галлий и индий, осаждают газообразный CO2 в твердый углерод и исследуются в качестве потенциальных методологий для улавливания углерода и, возможно, удаления углерода . [74] [75]

Поскольку галлий смачивает стекло или фарфор , галлий может быть использован для создания блестящих зеркал . Когда смачивающее действие галлиевых сплавов нежелательно (как в стеклянных термометрах Galinstan), стекло должно быть защищено прозрачным слоем оксида галлия (III) . [76]

Благодаря высокому поверхностному натяжению и деформируемости [77] жидкие металлы на основе галлия могут использоваться для создания приводов путем управления поверхностным натяжением. [78] [79] [80] Исследователи продемонстрировали потенциал использования приводов из жидких металлов в качестве искусственных мышц в роботизированном приводе. [81] [82]

Плутоний , используемый в сердечниках ядерного оружия, стабилизирован в δ-фазе и стал пригодным для обработки путем легирования галлием . [83] [84]

Биомедицинские приложения

Хотя галлий не имеет естественной функции в биологии, ионы галлия взаимодействуют с процессами в организме аналогично железу(III) . Поскольку эти процессы включают воспаление , маркер многих болезненных состояний, несколько солей галлия используются (или находятся в разработке) в качестве фармацевтических препаратов и радиофармацевтических препаратов в медицине. Интерес к противораковым свойствам галлия возник, когда было обнаружено, что цитрат 67Ga (III), вводимый животным с опухолями, локализуется в местах опухоли. Клинические испытания показали, что нитрат галлия обладает противоопухолевой активностью против неходжкинской лимфомы и уротелиального рака. Появилось новое поколение комплексов галлия с лигандом, таких как трис(8-хинолинолято)галлий(III) (KP46) и мальтолат галлия. [85] 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 не дали результата. [86] Мальтолат галлия , пероральная, высокоусвояемая 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 в качестве потенциального средства для лечения ряда видов рака, инфекционных заболеваний и воспалительных заболеваний. [87]

Когда ионы галлия ошибочно поглощаются бактериями, такими как Pseudomonas , вместо железа (III) , ионы мешают дыханию, и бактерии погибают. Это происходит, потому что железо является окислительно-восстановительно активным, позволяя переносить электроны во время дыхания, в то время как галлий окислительно-восстановительно неактивен. [88] [89]

Комплексное амин - фенольное соединение Ga(III) MR045 избирательно токсично для паразитов, устойчивых к хлорохину , распространенному препарату против малярии . Как комплекс Ga(III), так и хлорохин действуют путем ингибирования кристаллизации гемозоина , продукта утилизации, образующегося при переваривании крови паразитами. [90] [91]

Соли радиогаллия

Соли галлия-67, такие как цитрат галлия и нитрат галлия, используются в качестве радиофармацевтических агентов в ядерной медицинской визуализации, известной как галлиевое сканирование . Используется радиоактивный изотоп 67 Ga, а соединение или соль галлия не важны. Тело обрабатывает Ga 3+ многими способами, 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 методами ядерного сканирования. [92]

Галлий-68 , излучатель позитронов с периодом полураспада 68 мин, в настоящее время используется в качестве диагностического радионуклида в ПЭТ-КТ при соединении с фармацевтическими препаратами, такими как DOTATOC , аналог соматостатина, используемый для исследования нейроэндокринных опухолей , и DOTA-TATE , более новый , используемый для нейроэндокринных метастазов и нейроэндокринного рака легких, такого как определенные типы микроцитомы . Приготовление галлия-68 в качестве фармацевтического препарата является химическим, и радионуклид извлекается путем элюирования из германия-68, синтетического радиоизотопа германия , в генераторах галлия-68 . [93]

Другие применения

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. [94] Другим экспериментом был нейтринный детектор 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 , которые были обнаружены. Этот эксперимент показал, что поток солнечных нейтрино на 40% меньше, чем предсказывала теория. Этот дефицит ( проблема солнечных нейтрино ) не был объяснен, пока не были построены лучшие детекторы солнечных нейтрино и теории (см. SNO ). [95]

Источник ионов : Галлий также используется как источник ионов жидкого металла для сфокусированного ионного пучка . Например, сфокусированный галлий-ионный пучок был использован для создания самой маленькой в ​​мире книги, Teeny Ted from Turnip Town . [96]

Смазки : Галлий используется в качестве добавки в мазь скольжения для лыж и других материалов с низким коэффициентом трения. [97]

Гибкая электроника : Материаловеды предполагают, что свойства галлия могут сделать его пригодным для разработки гибких и носимых устройств. [98] [99]

Генерация водорода : Галлий разрушает защитный оксидный слой на алюминии, позволяя воде реагировать с алюминием в AlGa с образованием газообразного водорода. [100]

Юмор : Известная шутка среди химиков — сделать галлиевые ложки и использовать их для подачи чая ничего не подозревающим гостям, поскольку галлий имеет сходство с его более легким гомологом алюминием. Затем ложки плавятся в горячем чае. [101]

Галлий в океане

Достижения в области тестирования микроэлементов позволили ученым обнаружить следы растворенного галлия в Атлантическом и Тихом океанах. [102] В последние годы концентрации растворенного галлия были представлены в море Бофорта . [102] [103] Эти отчеты отражают возможные профили вод Тихого и Атлантического океанов. [103] Для Тихого океана типичные концентрации растворенного галлия составляют от 4 до 6 пмоль/кг на глубинах <~150 м. Для сравнения, для атлантических вод они составляют 25–28 пмоль/кг на глубинах >~350 м. [103]

Галлий попал в океаны в основном через эоловый приток, но наличие галлия в наших океанах может быть использовано для разрешения распределения алюминия в океанах. [104] Причина этого в том, что галлий геохимически похож на алюминий, просто менее реакционноспособен. Галлий также имеет немного большее время пребывания в поверхностной воде, чем алюминий. [104] Галлий имеет похожий профиль растворения, похожий на профиль алюминия, из-за этого галлий может быть использован в качестве трассера для алюминия. [104] Галлий также может быть использован в качестве трассера для эолового притока железа. [105] Галлий используется в качестве трассера для железа в северо-западной части Тихого океана, южной и центральной части Атлантического океанов. [105] Например, в северо-западной части Тихого океана поверхностные воды с низким содержанием галлия в приполярном регионе предполагают, что там низкий приток пыли, что может впоследствии объяснить следующее поведение окружающей среды с высоким содержанием питательных веществ и низким содержанием хлорофилла . [105]

Меры предосторожности

Металлический галлий нетоксичен. Однако некоторые соединения галлия токсичны.

Галлиевые галогенидные комплексы могут быть токсичными. [108] Ион Ga3 + 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 как яд, а выводится в основном с мочой. Выделение галлия происходит в две фазы: первая фаза имеет биологический период полураспада 1 час, тогда как вторая имеет биологический период полураспада 25 часов. [92]

Вдыхаемые частицы Ga 2 O 3 , вероятно, токсичны. [109]

Примечания

  1. ^ Тепловое расширение анизотропно : параметры (в диапазоне 280–302,9 К) равны α a  = 31,9 × 10−6 /К, α b  = 16,2 × 10−6 /К,  α  c =13,3 × 10−6 / К, а α среднее  = 20,5 × 10−6 /К. [ 5]

Ссылки

  1. ^ "Стандартные атомные веса: Галлий". CIAAW . 1987.
  2. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 мая 2022 г.). "Стандартные атомные веса элементов 2021 г. (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  3. ^ ab Zhang Y; Evans JRG; Zhang S (2011). «Исправленные значения точек кипения и энтальпий испарения элементов в справочниках». J. Chem. Eng. Data . 56 (2): 328–337. doi :10.1021/je1011086.
  4. ^ "Галлий (номер CAS 7440-55-3): Каталог продукции Strem". Strem Chemicals Inc. Получено 4 декабря 2023 г.
  5. ^ abcd Арбластер, Джон У. (2018). Избранные значения кристаллографических свойств элементов . Materials Park, 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 языке). 66б : 1107–1121.
  7. ^ ab Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 28. ISBN 978-0-08-037941-8.
  8. ^ 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.
  9. ^ Уист, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  10. ^ Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  11. ^ Шерри, Эрик (2020). Периодическая таблица: ее история и ее значение . Oxford University Press . стр. 149. ISBN 978-0-19-091436-3.
  12. ^ "Галлий – информация об элементе, свойства и применение | Периодическая таблица". www.rsc.org .
  13. ^ Cobelo-García, A.; Filella, M.; Croot, P.; Frazzoli, C.; Du Laing, G.; Ospina-Alvarez, N.; Rauch, S.; Salaun, P.; Schäfer, J.; Zimmermann, S. (2015). "COST action TD1407: network on technology-critical elements (NOTICE)—from environmental processes to human health threats". Environmental Science and Pollution Research International . 22 (19): 15188–15194. Bibcode : 2015ESPR...2215188C. doi : 10.1007/s11356-015-5221-0. ISSN  0944-1344. PMC 4592495. PMID 26286804  . 
  14. ^ 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.
  15. ^ abcdefghijklmn Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  16. ^ Tsai, W. L; Hwu, Y.; Chen, CH; Chang, LW; Je, JH; Lin, HM; Margaritondo, G. (2003). «Визуализация границ зерен, диффузия галлия и поведение разрушения сплава Al–Zn – исследование in situ». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях, раздел B. 199 : 457–463. Bibcode : 2003NIMPB.199..457T. doi : 10.1016/S0168-583X(02)01533-1.
  17. ^ Виджиланте, GN; Тролано, E.; Мосси, C. (июнь 1999 г.). «Охрупчивание жидкометаллической стали ASTM A723 индием и галлием». Defense Technical Information Center . Получено 7 июля 2009 г.
  18. ^ Preston–Thomas, H. (1990). «Международная температурная шкала 1990 года (ITS-90)» (PDF) . Metrologia . 27 (1): 3–10. Bibcode :1990Metro..27....3P. doi :10.1088/0026-1394/27/1/002. S2CID  250785635. Архивировано (PDF) из оригинала 18 июня 2007 г.
  19. ^ "Документы ITS-90 в Международном бюро Poids et Mesures" .
  20. ^ Magnum, BW; Furukawa, GT (август 1990 г.). "Руководящие принципы реализации Международной температурной шкалы 1990 г. (ITS-90)" (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий. NIST TN 1265. Архивировано из оригинала (PDF) 4 июля 2003 г.
  21. ^ Страуз, Грегори Ф. (1999). "Реализация NIST тройной точки галлия". Proc. TEMPMEKO . 1999 (1): 147–152 . Получено 30 октября 2016 г.
  22. ^ Parravicini, GB; Stella, A.; Ghigna, P.; Spinolo, G.; Migliori, A.; d'Acapito, F.; Kofman, R. (2006). "Экстремальное переохлаждение (до 90 К) жидких металлических наночастиц". Applied Physics Letters . 89 (3): 033123. Bibcode : 2006ApPhL..89c3123P. doi : 10.1063/1.2221395.
  23. ^ Чен, Зию; Ли, Чон-Бон (2019). «Плоская поверхность с покрытием из оксида галлия как несмачиваемая поверхность для приведения в действие капель жидкого металла». 2019 IEEE 32-я Международная конференция по микроэлектромеханическим системам (MEMS) . стр. 1–4. doi :10.1109/memsys.2019.8870886. ISBN 978-1-7281-1610-5.
  24. ^ ab Rosebury, Fred (1992). Справочник по электронным лампам и вакуумной технике. Springer. стр. 26. ISBN 978-1-56396-121-2.
  25. ^ Бернаскони, М.; Кьяротти, Гвидо Л.; Тосатти, Э. (октябрь 1995 г.). «Расчеты ab initio структурных и электронных свойств твердотельных фаз галлия». Physical Review B. 52 ( 14): 9988–9998. Bibcode : 1995PhRvB..52.9988B. doi : 10.1103/PhysRevB.52.9988. PMID  9980044.
  26. ^ Янг, Дэвид А. (11 сентября 1975 г.). Фазовые диаграммы элементов (Отчет). doi :10.2172/4010212. OSTI  4010212.
  27. ^ Ягафаров, О.Ф.; Катаяма, Ю.; Бражкин, В.В.; Ляпин, АГ; Сайто, Х. (7 ноября 2012 г.). "Энергодисперсионная рентгеновская дифракция и структурное исследование методом обратного Монте-Карло жидкого галлия под давлением". Physical Review B. 86 ( 17): 174103. Bibcode :2012PhRvB..86q4103Y. doi :10.1103/PhysRevB.86.174103.
  28. ^ Дрюитт, Джеймс У. Э.; Турчи, Франческо; Хайнен, Бенедикт Дж.; Маклеод, Саймон Г.; Цинь, Фэй; Клеппе, Аннет К.; Лорд, Оливер Т. (9 апреля 2020 г.). «Структурное упорядочение в жидком галлии в экстремальных условиях». Physical Review Letters . 124 (14): 145501. Bibcode : 2020PhRvL.124n5501D. doi : 10.1103/PhysRevLett.124.145501 . hdl : 1983/d385c37f-dc53-4177-985e-38875b57d8d9 . PMID  32338984. S2CID  216177238.
  29. ^ 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
  30. ^ abcdefgh Виберг, Эгон; Виберг, Нильс; Холлеман, Арнольд Фредерик (2001). Неорганическая химия . Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
  31. ^ abcdefgh Даунс, Энтони Джон (1993). Химия алюминия, галлия, индия и таллия . Springer. ISBN 978-0-7514-0103-5.
  32. ^ abcd Иглсон, Мэри, ред. (1994). Краткая энциклопедия химии . Вальтер де Грюйтер. стр. 438. ISBN 978-3-11-011451-5.
  33. ^ ab Sipos, PL; Megyes, TN; Berkesi, O. (2008). «Структура галлия в сильнощелочных, высококонцентрированных растворах галлата — Рамановское и71
    Га
    -ЯМР-спектроскопическое исследование". J Solution Chem . 37 (10): 1411–1418. doi :10.1007/s10953-008-9314-y. S2CID  95723025.
  34. ^ Hampson, NA (1971). Гарольд Реджинальд Тирск (ред.). Электрохимия — Том 3: Специальный периодический отчет. Великобритания: Королевское химическое общество. стр. 71. ISBN 978-0-85186-027-5.
  35. ^ abcdefghi Greenwood, NN (1962). Гарри Джулиус Эмелеус ; Алан Г. Шарп (ред.). Достижения в неорганической химии и радиохимии . Том 5. Academic Press. С. 94–95. ISBN 978-0-12-023605-3.
  36. ^ Маделунг, Отфрид (2004). Полупроводники: справочник данных (3-е изд.). Биркхойзер. стр. 276–277. ISBN 978-3-540-40488-0.
  37. ^ Краусбауэр, Л.; Ниче, Р.; Уайлд, П. (1965). «Ртуть-галлий сульфид, HgGa
    2    С
    4    , новый фосфор». Physica . 31 (1): 113–121. Bibcode :1965Phy....31..113K. doi :10.1016/0031-8914(65)90110-2.
  38. ^ Мишель Дэвидсон (2006). Неорганическая химия . Lotus Press. стр. 90. ISBN 978-81-89093-39-6.
  39. ^ Арора, Амит (2005). Учебник неорганической химии . Discovery Publishing House. С. 389–399. ISBN 978-81-8356-013-9.
  40. ^ Даунс, Энтони Дж.; Пулхэм, Колин Р. (1994). Сайкс, А. Г. (ред.). Достижения в неорганической химии . Т. 41. Academic Press. С. 198–199. ISBN 978-0-12-023641-1.
  41. ^ Uhl, Werner; Reza Halvagar, Mohammad; Claesener, Michael (26 октября 2009 г.). «Восстановление связей Ga-H и Ga-C в непосредственной близости от окисляющих пероксогрупп: противоречивые свойства отдельных молекул». Chemistry – A European Journal . 15 (42): 11298–11306. doi :10.1002/chem.200900746. PMID  19780106.
  42. ^ Амемия, Рё (2005). «GaCl 3 в органическом синтезе». Европейский журнал органической химии . 2005 (24): 5145–5150. doi :10.1002/ejoc.200500512.
  43. ^ Болл, Филип (2002). Ингредиенты: Экскурсия по элементам . Oxford University Press. стр. 105. ISBN 978-0-19-284100-1.
  44. ^ 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.
  45. ^ ab Weeks, Mary Elvira (1932). «Открытие элементов. XIII. Некоторые элементы, предсказанные Менделеевым». Journal of Chemical Education . 9 (9): 1605–1619. Bibcode : 1932JChEd...9.1605W. doi : 10.1021/ed009p1605.
  46. ^ "Галлий (Ga) | AMERICAN ELEMENTS ®". American Elements: The Materials Science Company . Получено 27 февраля 2024 г.
  47. ^ Petkof, Benjamin (1978). "Галлий" (PDF) . GPO. Ежегодник по минералам USGS. Архивировано (PDF) из оригинала 2 июня 2021 г.
  48. ^ "Обзор галлия". AZoNetwork. 18 декабря 2001 г.
  49. ^ abc Френцель, Макс (2016). Распределение галлия, германия и индия в традиционных и нетрадиционных ресурсах — последствия для глобальной доступности (диссертация). doi :10.13140/rg.2.2.20956.18564.[ нужна страница ]
  50. ^ Бертон, Дж. Д.; Калкин, Ф.; Райли, Дж. П. (2007). «Распространенность галлия и германия в земных материалах». Geochimica et Cosmochimica Acta . 16 (1): 151–180. Bibcode : 1959GeCoA..16..151B. doi : 10.1016/0016-7037(59)90052-3.
  51. ^ Френцель, Макс; Хирш, Тамино; Гуцмер, Йенс (июль 2016 г.). «Галлий, германий, индий и другие следовые и второстепенные элементы в сфалерите как функция типа месторождения — метаанализ». Обзоры геологии руд . 76 : 52–78. Bibcode :2016OGRv...76...52F. doi :10.1016/j.oregeorev.2015.12.017.
  52. ^ ab Kramer, Deborah A. "Mineral Commodity Summary 2006: Gallium" (PDF) . Геологическая служба США. Архивировано (PDF) из оригинала 14 мая 2008 г. . Получено 20 ноября 2008 г. .
  53. ^ Крамер, Дебора А. "Mineral Yearbook 2006: Gallium" (PDF) . Геологическая служба США. Архивировано (PDF) из оригинала 9 мая 2008 г. . Получено 20 ноября 2008 г. .
  54. ^ Сяо-цюань, Шань; Вэнь, Ван и Бэй, Вэнь (1992). «Определение галлия в угле и угольной летучей золе методом электротермической атомной абсорбционной спектрометрии с использованием отбора проб шлама и химической модификации никеля». Журнал аналитической атомной спектрометрии . 7 (5): 761. doi :10.1039/JA9920700761.
  55. ^ "Галлий в углях Западной Вирджинии". Геологическая и экономическая служба Западной Вирджинии. 2 марта 2002 г. Архивировано из оригинала 11 марта 2002 г.
  56. ^ 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. Бибкод : 2007JHzM..139..413F. дои : 10.1016/j.jhazmat.2006.02.041. ПМИД  16600480.
  57. ^ Headlee, AJW & Hunter, Richard G. (1953). «Элементы в угольной золе и их промышленное значение». Industrial and Engineering Chemistry . 45 (3): 548–551. doi :10.1021/ie50519a028.
  58. ^ abcd Френцель, Макс; Кетрис, Марина П.; Сейферт, Томас; Гутцмер, Йенс (март 2016 г.). «О текущей и будущей доступности галлия». Политика ресурсов . 47 : 38–50. Bibcode :2016RePol..47...38F. doi :10.1016/j.resourpol.2015.11.005.
  59. ^ Френцель, Макс; Хирш, Тамино; Гуцмер, Йенс (июль 2016 г.). «Галлий, германий, индий и другие следовые и второстепенные элементы в сфалерите как функция типа месторождения — метаанализ». Обзоры геологии руд . 76 : 52–78. Bibcode :2016OGRv...76...52F. doi :10.1016/j.oregeorev.2015.12.017.
  60. ^ ab Moskalyk, RR (2003). «Галлий: основа электронной промышленности». Minerals Engineering . 16 (10): 921–929. Bibcode :2003MiEng..16..921M. doi :10.1016/j.mineng.2003.08.003.
  61. ^ Френцель, М.; Толосана-Дельгадо, Р.; Гуцмер, Дж. (2015). «Оценка потенциала поставок высокотехнологичных металлов — общий метод». Политика ресурсов . 46 : 45–58. Bibcode : 2015RePol..46...45F. doi : 10.1016/j.resourpol.2015.08.002.
  62. ^ Френцель, Макс; Миколайчак, Клэр; Рейтер, Маркус А.; Гуцмер, Йенс (июнь 2017 г.). «Количественная оценка относительной доступности высокотехнологичных побочных металлов – случаи галлия, германия и индия». Политика ресурсов . 52 : 327–335. Bibcode : 2017RePol..52..327F. doi : 10.1016/j.resourpol.2017.04.008 .
  63. ^ Галлий – В: USGS Mineral Commodity Summaries (PDF) . Геологическая служба США. 2017. Архивировано (PDF) из оригинала 27 апреля 2017 г.
  64. ^ abcdef Галлий. USGS (2018)
  65. ^ Kharpal, Arjun (4 июля 2023 г.). «Что такое галлий и германий? Китай ограничивает экспорт металлов, критически важных для чипов и других технологий». CNBC . Получено 4 июля 2023 г.
  66. ^ Ламби-Шмитт, Ева. «Китайский контроль над металлом». Тагешау (на немецком языке) . Проверено 4 июля 2023 г.
  67. ^ Гребер, Дж. Ф. (2012) «Галлий и соединения галлия» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Вайнхайм, doi :10.1002/14356007.a12_163.
  68. ^ Коулмен, Джеймс Дж.; Джагадиш, Ченнупати; Катрина Брайс, А. (2 мая 2012 г.). Достижения в области полупроводниковых лазеров. Academic Press. стр. 150–151. ISBN 978-0-12-391066-0.
  69. ^ Крисп, Д.; Патэр, А.; Эвелл, Р.С. (2004). «Характеристики солнечных элементов из арсенида галлия/германия на поверхности Марса». Acta Astronautica . 54 (2): 83–101. Bibcode : 2004AcAau..54...83C. doi : 10.1016/S0094-5765(02)00287-4.
  70. ^ Альбертс, В.; Титус Дж.; Биркмайр Р.В. (2003). «Свойства материалов и устройств из однофазных сплавов Cu(In,Ga)(Se,S) 2 , полученных селенизацией/сульфуризацией металлических сплавов». Тонкие твердые пленки . 451–452: 207–211. Bibcode : 2004TSF...451..207A. doi : 10.1016/j.tsf.2003.10.092.
  71. ^ Surmann, P; Zeyat, H (ноябрь 2005 г.). «Вольтамперометрический анализ с использованием самообновляемого нертутного электрода». Аналитическая и биоаналитическая химия . 383 (6): 1009–13. doi :10.1007/s00216-005-0069-7. ISSN  1618-2642. PMID  16228199. S2CID  22732411.
  72. ↑ Knight, Will (5 мая 2005 г.). «Горячие чипсы, охлажденные жидким металлом». Архивировано из оригинала 11 февраля 2007 г. Получено 20 ноября 2008 г.
  73. ^ Мартин, Ив. «Высокопроизводительный жидкометаллический термический интерфейс для крупносерийного производства» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 марта 2020 г. . Получено 20 ноября 2019 г. .
  74. ^ «Технология затвердевает углекислый газ – ASME». www.asme.org . Получено 5 сентября 2022 г. .
  75. ^ «Новый способ превращения углекислого газа в уголь может «перемотать часы выбросов»». www.science.org . Получено 5 сентября 2022 г. .
  76. ^ США. Управление военно-морских исследований. Комитет по основным свойствам жидких металлов, Комиссия по атомной энергии США (1954). Справочник по жидким металлам. Правительство США. Печать. Офф. стр. 128.
  77. ^ Хан, Мохаммад Рашед; Икер, Колин Б.; Боуден, Эдмонд Ф.; Дики, Майкл Д. (30 сентября 2014 г.). «Гигантская и переключаемая поверхностная активность жидкого металла через поверхностное окисление». Труды Национальной академии наук . 111 (39): 14047–14051. Bibcode : 2014PNAS..11114047K. doi : 10.1073/pnas.1412227111 . PMC 4191764. PMID  25228767 . 
  78. ^ Рассел, Лорен; Виссман, Джеймс; Маджиди, Кармел (18 декабря 2017 г.). «Жидкометаллический актуатор, управляемый электрохимическим манипулированием поверхностным натяжением». Applied Physics Letters . 111 (25). Bibcode : 2017ApPhL.111y4101R. doi : 10.1063/1.4999113 .
  79. ^ Ляо, Цзяхэ; Маджиди, Кармель (2021). «Мягкие актуаторы с электрохимическим окислением жидких металлических поверхностей». Soft Matter . 17 (7): 1921–1928. Bibcode : 2021SMat...17.1921L. doi : 10.1039/D0SM01851A. PMID  33427274.
  80. ^ Ляо, Цзяхэ; Маджиди, Кармель (сентябрь 2022 г.). «Линейные актуаторы, созданные на основе мускулов с помощью электрохимического окисления мостов из жидкого металла». Advanced Science . 9 (26): e2201963. doi :10.1002/advs.202201963. PMC 9475532 . PMID  35863909. 
  81. ^ Ляо, Цзяхэ; Маджиди, Кармель; Ситти, Метин (январь 2024 г.). «Жидкометаллические актуаторы: сравнительный анализ актуаторов, управляемых поверхностным натяжением». Advanced Materials . 36 (1): e2300560. Bibcode :2024AdM....3600560L. doi :10.1002/adma.202300560. hdl : 20.500.11850/641439 . PMID  37358049.
  82. ^ Ляо, Цзяхэ (2022). Жидкометаллические актуаторы (диссертация доктора философии). Университет Карнеги-Меллона.
  83. ^ Sublette, Cary (9 сентября 2001 г.). "Раздел 6.2.2.1". FAQ по ядерному оружию . Получено 24 января 2008 г.
  84. ^ Бесманн, Теодор М. (2005). «Термохимическое поведение галлия в топливе для легководных реакторов (LWR) на основе смешанных оксидов, полученном из оружейных материалов». Журнал Американского керамического общества . 81 (12): 3071–3076. doi :10.1111/j.1151-2916.1998.tb02740.x.
  85. ^ Denoyer, Delphine; Clatworthy, Sharnel AS; Cater, Michael A. (2018). "16. Комплексы меди в терапии рака". Металло-препараты: разработка и действие противораковых агентов . Ионы металлов в науках о жизни. Том 18. стр. 469–506. doi :10.1515/9783110470734-016. ISBN 978-3-11-047073-4. PMID  29394029.
  86. ^ "нитрат галлия". Архивировано из оригинала 8 июня 2009 года . Получено 7 июля 2009 года .
  87. ^ Бернстайн, Л.Р.; Таннер, Т.; Годфри, К. и Нолл, Б. (2000). «Химия и фармакокинетика мальтолата галлия, соединения с высокой пероральной биодоступностью галлия». Лекарственные препараты на основе металлов . 7 (1): 33–47. doi : 10.1155/MBD.2000.33 . PMC 2365198. PMID  18475921. 
  88. ^ "Стратегия троянского коня, выбранная для борьбы с бактериями". INFOniac.com. 16 марта 2007 г. Получено 20 ноября 2008 г.
  89. ^ Смит, Майкл (16 марта 2007 г.). «Галлий может обладать свойствами, подобными свойствам антибиотиков». MedPage Today . Получено 20 ноября 2008 г.
  90. ^ Goldberg DE; Sharma V.; Oksman A.; Gluzman IY; Wellems TE; Piwnica-Worms D. (1997). «Исследование локуса устойчивости к хлорохину у Plasmodium falciparum с помощью нового класса многозубчатых координационных комплексов металлов (III)». J. Biol. Chem . 272 ​​(10): 6567–72. doi : 10.1074/jbc.272.10.6567 . PMID  9045684. S2CID  3408513.
  91. ^ Биот, Кристоф; Дайв, Даниэль (2010). "Биоорганометаллическая химия и малярия". Медицинская органометаллическая химия . Темы по органометаллической химии. Том 32. С. 155. doi :10.1007/978-3-642-13185-1_7. ISBN 978-3-642-13184-4. S2CID  85940061.
  92. ^ ab Нордберг, Гуннар Ф.; Фаулер, Брюс А.; Нордберг, Моника (7 августа 2014 г.). Справочник по токсикологии металлов (4-е изд.). Academic Press. стр. 788–90. ISBN 978-0-12-397339-9.
  93. ^ Баннерджи, Сангита Рэй; Помпер, Мартин Г. (июнь 2013 г.). «Клиническое применение галлия-68». Appl. Radiat. Isot . 76 : 2–13. Bibcode :2013AppRI..76....2B. doi :10.1016/j.apradiso.2013.01.039. PMC 3664132 . PMID  23522791. 
  94. ^ "Российско-американский галлиевый эксперимент". 19 октября 2001 г. Архивировано из оригинала 5 июля 2010 г. Получено 24 июня 2009 г.
  95. ^ "Эксперименты с нейтринными детекторами: GALLEX". 26 июня 1999 г. Получено 20 ноября 2008 г.
  96. ^ "Nano lab produce world's smallstitch book" Архивировано 13 октября 2015 г. в Wayback Machine . Университет Саймона Фрейзера. 11 апреля 2007 г. Получено 31 января 2013 г.
  97. ^ US 5069803, Sugimura, Kentaro; Hasimoto, Shoji & Ono, Takayuki, «Использование синтетической смоляной композиции, содержащей частицы галлия, в скользящем поверхностном материале лыж и других применений», выдан в 1995 г. 
  98. ^ Кляйнер, Курт (3 мая 2022 г.). «Галлий: жидкий металл, который может преобразовать мягкую электронику». Knowable Magazine . doi : 10.1146/knowable-050322-2 . Получено 31 мая 2022 г. .
  99. ^ Тан, Ши-Ян; Табор, Кристофер; Калантар-Заде, Курош; Дики, Майкл Д. (26 июля 2021 г.). «Галлий жидкий металл: эликсир дьявола». Annual Review of Materials Research . 51 (1): 381–408. Bibcode : 2021AnRMS..51..381T. doi : 10.1146/annurev-matsci-080819-125403 . ISSN  1531-7331. S2CID  236566966.
  100. ^ Амберчан, Габриэлла; Лопес, Исай; Элке, Беатрис; Барнетт, Джереми; Бао, Нео Й.; Аллен, А'Лестер; Сингарам, Бактан; Оливер, Скотт Р.Дж. (25 февраля 2022 г.). «Алюминиевые наночастицы из композита Ga–Al для расщепления воды и генерации водорода». ACS Applied Nano Materials . 5 (2): 2636–2643. doi :10.1021/acsanm.1c04331.
  101. ^ Кин, Сэм (2010). Исчезающая ложка: и другие правдивые истории о безумии, любви и истории мира из Периодической таблицы элементов . Бостон: Little, Brown and Company. ISBN 978-0-316-05164-4.
  102. ^ ab Orians, KJ; Bruland, KW (апрель 1988 г.). «Растворенный галлий в открытом океане». Nature . 332 (21): 717–19. Bibcode :1988Natur.332..717O. doi :10.1038/332717a0. S2CID  4323435.
  103. ^ abc Макалистер, Джейсон А.; Орианс, Кристин Дж. (20 декабря 2015 г.). «Растворенный галлий в море Бофорта западной части Северного Ледовитого океана: круиз GEOTRACES в Международный полярный год». Морская химия . 177 (часть 1): 101–109. Bibcode : 2015MarCh.177..101M. doi : 10.1016/j.marchem.2015.05.007.
  104. ^ abc Shiller, AM (июнь 1998). "Растворенный галлий в Атлантическом океане". Marine Chemistry . 61 (1): 87–99. Bibcode :1998MarCh..61...87S. doi :10.1016/S0304-4203(98)00009-7.
  105. ^ abc Шиллер, AM; Байрамаджи, GR (август 2006 г.). «Растворенный галлий в северо-западной части Тихого океана и в южной и центральной части Атлантического океана: последствия для эолового поступления железа и пересмотр профилей». Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (8): н/д. Bibcode : 2006GGG.....7.8M09S. doi : 10.1029/2005GC001118 . S2CID  129738391.
  106. ^ "Галлий 203319". Sigma Aldrich.
  107. ^ "MSDS – 203319". Sigma Aldrich.
  108. ^ Иванофф, CS; Иванофф, AE; Хоттел, TL (февраль 2012 г.). «Отравление галлием: редкий случай». Food Chem. Toxicol . 50 (2): 212–5. doi :10.1016/j.fct.2011.10.041. PMID  22024274.
  109. ^ Ю, Х.-С.; Ляо, В.-Т. (2011). «Галлий: загрязнение окружающей среды и воздействие на здоровье». Энциклопедия здоровья окружающей среды . С. 829–833. doi :10.1016/b978-0-444-52272-6.00474-8. ISBN 978-0-444-52272-6.

Внешние ссылки