Gálium (Ga, Z=31) – vlastnosti, použitie a bezpečnosť

Gálium (Ga) – objavte jeho unikátne vlastnosti, priemyselné a elektronické použitie, bezpečnostné riziká a praktické tipy na bezpečné zaobchádzanie.

Gálium (chemická značka: Ga) je 31. chemický prvok v periodickej tabuľke prvkov. Objavil ho v roku 1875 francúzsky chemik Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Gálium je mäkký, ťažší kov so striebristým leskom. Má niekoľko zaujímavých vlastností:

• Teplota topenia: približne 29,76 °C (85,58 °F). Pri teplote ruky sa skutočne môže roztaviť.
• Teplota varu: približne 2204 °C.
• Hustota pri 20 °C: ~5,91 g·cm−3.
• Atómová hmotnosť: približne 69,723 u; elektónová konfigurácia: [Ar] 3d10 4s2 4p1; bežný oxidačný stupeň: +3.
• V najčistejšej forme je lesklé a strieborné; v pevnej kryštalickej podobe môže mať mierne modrastý odtieň.
• Pevné gálium sa pri tuhnutí mierne rozpína, čo môže spôsobiť poškodenie sklenených nádob.

Elektrická vodivosť a polovodičové zlúčeniny

Aj keď je gálium kov a ako také dobre vedie elektrický prúd, jeho význam pre modernú elektroniku vychádza najmä zo zlúčenín. Niektoré zlúčeniny gália, napríklad oxid gália a hlavne polovodičové materiály ako gália arzenid (GaAs) či gália nitrid (GaN), majú vlastnosti ideálne pre vysokofrekvenčnú elektroniku, lasery a LED diódy. Preto sa často hovorí o gáliu v súvislosti s polovodičmi a ich použitím v počítačoch a iných elektronických zariadeniach.

Výskyt a výroba

Gálium sa v prírode nevyskytuje vo voľnom stave; nachádza sa v stopovom množstve v rúdach bóru, hliníka (bauxit) a zinku (sfalerit). Získava sa ako vedľajší produkt pri výrobe hliníka a zinku.

Použitie

• Elektronika a optoelektronika: polovodiče (GaAs, GaN) pre vysokofrekvenčné obvody, mikrovlnné zariadenia, LED diódy, lasery a fotodetektory.
• Solárne články: určité typy tandemových článkov a fotovoltaiky využívajú zlúčeniny gália.
• Medicína: rádioizotopy gália (napr. 67Ga, 68Ga) sa používajú pri zobrazovacích metódach (scintigrafia, PET). Niektoré zlúčeniny gália majú lekárske aplikácie (napr. pri liečbe hyperkalcémie alebo v klinickom výskume).
• Legované zliatiny: nízkotopivé zliatiny gália-indium-cín (napr. Galinstan) sú tekuté pri izbovej teplote a používajú sa ako náhrada za ortuť v teplomeroch a pri chladičoch.
• Zrkadlá a reflexné vrstvy: kvapalné alebo kovové povrchy gáliuma majú dobrý lesk, čo sa využíva pri špeciálnych zrkadlách.
• Metalurgia: historicky sa gálium používalo v malých množstvách na stabilizáciu kryštalickej formy plutónia v kontexte jadrových zbraní — ide o historický fakt súvisiaci s materiálovou vedou.

Bezpečnosť a ekologické aspekty

• Čistý kov je relatívne málo toxický pri bežnom kontakte s pokožkou; avšak nie je určený na požívanie.
• Niektoré zlúčeniny gália môžu byť nebezpečné alebo toxické a vyžadujú opatrné zaobchádzanie podľa bezpečnostných noriem v laboratóriách a pri priemyselnom použití.
• Gálium má schopnosť „zmáčať“ a prenikať do povrchov iných kovov, najmä do hliníka, čo spôsobuje jeho krehkosť (embrittlement). Preto sa musí zabrániť kontaktu tekutého gália s hliníkovými časťami.
• Rádioizotopy gália použité v medicíne podliehajú prísnym bezpečnostným a radiačným protokolom.

Zhrnutie

Gálium je zaujímavý prvok s nízkou teplotou topenia, pomeniteľný pre svoje použitie v moderných polovodičoch a optoelektronike. Hoci čistý kov nie je vysoko toxický, jeho zlúčeniny a rádioizotopy vyžadujú opatrné zaobchádzanie. Gálium ako priemyselný vedľajší produkt má dôležité uplatnenie v technológiách, ktoré určujú dnešnú elektroniku a medicínske zobrazovanie.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je gallium?

Otázka: Aká je neobvyklá vlastnosť gália?

Otázka: Je bezpečné držať gálium v ruke?

Otázka: Môže sa gálium používať v počítačoch?

Otázka: Akú farbu má najčistejšie extrahované gálium?

Otázka: Aké je použitie gália v jeho tekutej forme?

Otázka: S čím súvisí gálium?

Hľadajte podľa písmena