Galij (Ga): lastnosti, tališče, uporaba in varnost

Odkrijte lastnosti galija: tališče, uporaba v elektroniki, varnost, fizikalne značilnosti in zanimivosti o tej nenavadni kovini.

Galij (kemijski simbol: Ga) je kemijski element z atomsko številko 31 v periodnem sistemu. Spada v skupino 13 elementov in je soroden aluminiju, indiju in taliju.

Osnovne lastnosti

• Atomska masa: približno 69,72 u.
• Elektronska konfiguracija: [Ar] 3d10 4s2 4p1.
• Gostota (trdno): približno 5,9 g/cm³.
• Tališče: približno 29,76 °C (to je okoli 85,58 °F). To pomeni, da se galij lahko stopi v roki pri običajni sobni temperaturi, če je roka dovolj topla.
• Vrelišče: zelo visoko (v rednem območju nekje nad 2000 °C), zato je galij tekoč le v ozkem temperaturnem območju med taljenjem in izparevanjem pri zelo visokih temperaturah.
• Videz: v najčistejši obliki ima galij kovinski, srebrno-sijajen videz; v trdni obliki je lahko modro-siv in krhek.
• Kristalna struktura: pri sobni temperaturi oblikuje ortorombično strukturo; ob zamrzovanju se galij rahlo razteza (podobno kot voda pri zmrzovanju).

Fizikalne in kemijske značilnosti

Galij je kovina, vendar ima nekatere nenavadne lastnosti za kovino. Njegovo nizko tališče omogoča, da se stopi pri običajni telesni temperaturi; tekoč galij ima visok sijaj in lahko naredi sijočo površino, zato se v nekaterih primerih uporablja za izdelavo ali oblaganje ogledal. Galij tekočina lahko vlaži in se prime površin, zato običajno tvori tanke plasti na steklenih ali kovinskih površinah.

Metalen galij prevaja elektriko kot kovina, vendar so mnoge njegove spojine in zlitine pomembne kot polprevodniki. Najpomembnejše spojine v elektroniki so galijev arzenid (GaAs) in galijev nitrid (GaN), ki se pogosto uporabljata v računalnikih in telekomunikacijski opremi ter v LED diodah, laserjih in visokofrekvenčnih napravah.

Uporaba

• Elektronika in polprevodniki: GaAs, GaN in druge galijeve spojine so ključne za visokofrekvenčne komponente, LED diode, laserske diode, RF naprave in sončne celice.
• Zlitine in tekoče zmesi: galij se uporablja v zlitinah (npr. galinstan — zlitina galija, indija in kositra) kot nadomestek za živo srebro v termometrih in drugih napravah, saj je netoksičen v primerjavi z živim srebrom.
• Ogledala in optika: tekoči galij in njegove zlitine se lahko uporabijo za izdelavo zelo sijočih površin in ogledal pri posebnih aplikacijah.
• Jemati ga kot legirni element za stabilizacijo kovin: galij je bil uporabljen za stabilizacijo kristalne strukture plutonija v starejših jedrskih napravah (kot dodatek v plutonijevih zlitinah za ohranjanje ustrezne faze materiala).
• Medicinske in raziskovalne uporabe: nekatere galijeve spojine se preučujejo ali uporabljajo v medicini (npr. galijev nitrát v določenih zdravilih in radiofarmaceutiki za slikovno diagnostiko ali terapevtske raziskave).
• Raziskave in specialne industrije: galij se uporablja v raziskavah materialov, nanotehnologiji in specialnih visokotemperaturnih aplikacijah.

Varnost in zdravje

• Elementarni galij: čisti kovinski galij ima relativno nizek primarni akuten toksikološki profil in kratkotrajni stik s kožo običajno ne povzroča hudih težav — vendar ga ne smemo jesti. Tekoči galij lahko pomeni termično nevarnost in lahko ob stiku pusti madeže na koži ali oblačilih.
• Spojne in praški: nekatere galijeve spojine, predvsem arzenidi (npr. GaAs) in nekateri drugi spojini, so strupene ali rakotvorne ter zahtevajo strog nadzor pri ravnanju. Inhalacija prahu ali dimov pri obdelavi teh spojin je nevarna.
• Interakcija z drugimi materiali: galij lahko prodre v aluminij in ga oslabi — zato je potreben previden odnos pri shranjevanju in uporabi v prisotnosti aluminija.
• Priporočila: pri rokovanju s galijem in njegovimi spojinami uporabljajte ustrezno varovalno opremo (rokavice, zaščitna očala, lokalno odsesavanje pri obdelavi praškov) in se držite varnostnih listov (SDS) za specifične spojine.

Pridobivanje in razširjenost

Galij se v naravi redko pojavlja v elementarni obliki; običajno ga pridobivajo kot stranski produkt pri predelavi boksita (pri proizvodnji aluminija) ali pri rafinaciji cinkove rude. Globalna oskrba je odvisna od industrijskih virov in povpraševanja v polprevodniški industriji.

Zanimivosti

• Galij ima tako nizko tališče, da ga je mogoče stopiti v dlani ob običajni telesni temperaturi — pri tem pa pazite, da ne uporabljate kožnih oblog, ki bi se lahko poškodovale ob dolgotrajnem stiku s kovino ali zlitino.
• Galij se pogosto uporablja v polprevodnikih, ki poganjajo sodobne komunikacijske in optoelektronske naprave — brez galijevih spojin bi mnoge LED in visoko zmogljive radijske komponente bile manj učinkovite ali sploh neizvedljive.
• Čeprav je sam element manj toksichen, je ravnanje s specifičnimi galijevimi spojinami tisto, kar zahteva največ previdnosti zaradi toksičnosti ali karcinogenosti pri dolgotrajni izpostavljenosti.

Galij je zaradi svojih nenavadnih fizičnih lastnosti in pomembnosti v elektronski industriji zanimiv in tehnološko pomemben element, kljub temu pa zahteva premišljeno in varno ravnanje pri industrijski proizvodnji in uporabi.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je galij?

V: Kakšna je nenavadna lastnost galija?

V: Ali je galij varen za držanje?

V: Ali se galij lahko uporablja v računalnikih?

V: Kakšna je barva najčistejšega pridobljenega galija?

V: Kako se uporablja galij v tekoči obliki?

V: S čim je galij povezan?

Išči po črki