الغاليوم (أو الجاليوم) عنصر كيميائي في الجدول الدوري، ورمزه Ga ، ورقمه الذري 31، ويعتبر من الفلزات .[1][2][3] ولا يتواجد الغاليوم حراً في الطبيعة ولكن على صورة ملح كاليوم(III) بكميات قليلة في مناجم البوكسيت والزنك. الغاليوم فلز ويكون على شكل صلب هش في درجات الحرارة المنخفضة، ينصهر الغاليوم في درجة حرارة أعلى من درجة حرارة الغرفة بقليل، لذا يذوب هذا المعدن إذا أمسك باليد لفترة قصيرة. وتستخدم درجة انصهاره كدرجة قياسية، ومنذ اكتشافه في 1875 وإلى عصر أشباه الموصلات، كان الاستخدام الرئيسي للغاليوم في أجهزة قياس درجات الحرارة المرتفعة، وفي تحضير سبائك معادن ذات خصائص غير اعتيادية من ناحية الثباتية، أو سهولة الصهر، وبعضها سائل في درجة حرارة الغرفة أو أقل. درجة انصهار سبيكة كالينستان (المكونة من 68.5% من الغاليوم و 21.5% من الانديوم و 10% من القصدير) حوالي -19 درجة مئوية (-2 فهرنهايت).
| المظهر | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
أبيض فضي
| |||||||||||||||||||
| الخواص العامة | |||||||||||||||||||
| الاسم، العدد، الرمز | غاليوم، 31، Ga | ||||||||||||||||||
| تصنيف العنصر | فلز بعد انتقالي | ||||||||||||||||||
| المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي | 13، 4، p | ||||||||||||||||||
| الكتلة الذرية | 69.723 غ·مول−1 | ||||||||||||||||||
| توزيع إلكتروني | Ar]; 4s2 3d10 4p1] | ||||||||||||||||||
| توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ | 2, 8, 18, 3 (صورة) | ||||||||||||||||||
| الخواص الفيزيائية | |||||||||||||||||||
| الطور | صلب | ||||||||||||||||||
| الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) | 5.91 غ·سم−3 | ||||||||||||||||||
| كثافة السائل عند نقطة الانصهار | 6.095 غ·سم−3 | ||||||||||||||||||
| نقطة الانصهار | 302.9146 ك، 29.7646 °س، 85.5763 °ف | ||||||||||||||||||
| نقطة الغليان | 2477 ك، 2204 °س، 3999 °ف | ||||||||||||||||||
| حرارة الانصهار | 5.59 كيلوجول·مول−1 | ||||||||||||||||||
| حرارة التبخر | 254 كيلوجول·مول−1 | ||||||||||||||||||
| السعة الحرارية (عند 25 °س) | 25.86 جول·مول−1·كلفن−1 | ||||||||||||||||||
| ضغط البخار | |||||||||||||||||||
| الخواص الذرية | |||||||||||||||||||
| أرقام الأكسدة | 3, 2, 1 (أكاسيده مذبذبة) | ||||||||||||||||||
| الكهرسلبية | 1.81 (مقياس باولنغ) | ||||||||||||||||||
| طاقات التأين | الأول: 578.8 كيلوجول·مول−1 | ||||||||||||||||||
| الثاني: 1979.3 كيلوجول·مول−1 | |||||||||||||||||||
| الثالث: 2963 كيلوجول·مول−1 | |||||||||||||||||||
| نصف قطر ذري | 135 بيكومتر | ||||||||||||||||||
| نصف قطر تساهمي | 3±122 بيكومتر | ||||||||||||||||||
| نصف قطر فان دير فالس | 187 بيكومتر | ||||||||||||||||||
| خواص أخرى | |||||||||||||||||||
| البنية البلورية | نظام بلوري معيني قائم | ||||||||||||||||||
| المغناطيسية | مغناطيسية معاكسة | ||||||||||||||||||
| مقاومة كهربائية | 270 نانوأوم·متر (20 °س) | ||||||||||||||||||
| الناقلية الحرارية | 40.6 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن) | ||||||||||||||||||
| التمدد الحراري | 1.2 ميكرومتر·متر−1·كلفن−1 (25 °س) | ||||||||||||||||||
| سرعة الصوت (سلك رفيع) | 2740 متر/ثانية (20 °س) | ||||||||||||||||||
| معامل يونغ | 9.8 غيغاباسكال | ||||||||||||||||||
| نسبة بواسون | 0.47 | ||||||||||||||||||
| صلادة موس | 1.5 | ||||||||||||||||||
| صلادة برينل | 60 ميغاباسكال | ||||||||||||||||||
| رقم CAS | 7440-55-3 | ||||||||||||||||||
| النظائر الأكثر ثباتاً | |||||||||||||||||||
| المقالة الرئيسية: نظائر الغاليوم | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
وجوده في الطبيعة
الغاليوم مبعثر الانتشار في الطبيعة، ويعدّ عنصراً نادراً إذ إن نسبته المئوية في الصخور البركانية لا تتجاوز 10-11. ويكون بصورة شائبة في خامات الزنك والحديد والألمنيوم والكروم والنحاس. وقلما يصادف في أي خام بكميات أكبر من 0.01%. ويقدّر الإنتاج العالمي منه ببضعة آلاف الأطنان سنوياً.
خصائصه
الغاليوم معدن metal ذو لون أبيض، لين. ينصهر عند درجة أعلى من درجة حرارة الغرفة قليلاً (درجة انصهاره 29.8 ْس)، ومصهوره سائل أبيض فضي يشبه الزئبق السائل ضغط بخاره منخفض، ويزداد حجمه (مثل الماء) عندما يتصلب. يغلي عند الدرجة 2403 ْس؛ أي يبقى سائلاً في مجال حراري قدره نحو1500 درجة، وهذا أوسع مجال من درجات الحرارة يبقى فيه عنصر سائلاً بين عناصر الجدول الدوري جميعها. ولهذا يستعمل في موازين حرارة ذات استعمالات خاصة بدرجات الحرارة العالية. كما يستعمل نصف ناقل، مثال ذلك مع الفسفور والزرنيخ في صنع الديود diodes الضوئي.
الخصائص الكيميائيه
الوزن الذري للغاليوم 69.723 وله نظيران s69Ga وs71Ga، كمون تأينه، مقدراً بالكيلوجول/مول، الأول 578.3 والثاني 1969.3 والثالث 2950.0 والرابع 6149.7، نصف القطر الذري 126بيكومتر، نصف قطر الأيون Ga+ ت113 بيكومتر، نصف قطر الأيون Ga+3 ت62 بيكومتر، عدد الأكسدة الرئيس +3، كمون مسراه النظامي Ga+3/GaE0ت- 0.35 فولط، كثافته 5.904 غ/سم3، مقاومته الكهربائية النوعية (مقدرة بالأوم/سم ×610): 53 عند درجة حرارة الصفر المئوي (سلسيوس). طول الموجة الموافق للخطين الرئيسيين في طيفه (مقدراً بالسنتمتر × 810) 4172.2 و4033.2، كهرسلبيته 1.0.
التفاعلات
يستحصل بالتحليل الكهربائي لمحلول أحد أملاحه، وهو معدن فعّال نسبياً، ينحل في الحموض مباشرة وينطلق الهدروجين ويتشكل مـلح الشاردة (الأيـون) Ga+3 ويتأكسد، سطحياً فقط، بتسخينه لدرجة حرارة الاحمرار. وهو يتحد مع الأسس مشكلاً الغاليات –GaO2، كما يتفاعل مع الهالوجينات مشكلاً GaX3، ويتحد مع الكبريت مكوناً الكبريتيد Ga2S3، ومع السيلنيوم والكلور والفسفور والزرنيخ بصورة مشابهة لتفاعله مع الكبريت.
أيون الغاليوم Ga+3 لا لون له، وأملاحه بيضاء مع الأيونات السالبة التي لا لون لها. أكسيده Ga2O3 يشبه أكسيد الألمنيوم [ر].
وأكسيد الغاليوم Ga2O n(I)n غير ثابت يتحول إلى أكسيد الغاليوم (III) وغاليوم حر. يترسب هدروكسيده Ga(OH)3 بإضافة أساس (قاعدة) هدروكسيد الصوديوم على سبيل المثال أو هدروكسيد الأمونيوم وينحل بزيادة منهما مشكلاً الغاليات، كما يعرف له مركب كلوريد بدرجة أكسدة +2 GaCl2 .
مراجع
- Headlee, A. J. W. & Hunter, Richard G. (1953). "Elements in Coal Ash and Their Industrial Significance". Industrial and Engineering Chemistry. 45 (3): 548–551. doi:10.1021/ie50519a028.
- Moskalyk, R. R. (2003). "Gallium: the backbone of the electronics industry". Minerals Engineering. 16 (10): 921–929. doi:10.1016/j.mineng.2003.08.003.
- "Phase Diagrams of the Elements", David A. Young, UCRL-51902 "Prepared for the U.S. Energy Research & Development Administration under contract No. W-7405-Eng-48".(1975) نسخة محفوظة 23 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.