ΙΣΤΟΛΟΓΙΟ ΥΠΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

16 Νοεμβρίου 2023

Γάλλιο: Έτοιμη η Ελλάδα να παράξει όλη την ποσότητα που χρειάζεται η Ευρώπη από την πρώτη ύλη που ψάχνει όλος ο πλανήτης. «Το Γάλλιο είναι απαραίτητο για πολυάριθμες εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας. Υπάρχει στα smartphones, στις ηλιακές κυψέλες, σε όλα τα σύγχρονα αυτοκίνητα, καθώς και σε τσιπ υπολογιστών». «Στα βουνά της Βοιωτίας υπάρχει ένας κρυμμένος θησαυρός». «Η Ελλάδα μπορεί να καλύψει τις ανάγκες της ΕΕ σε γάλλιο».

 



Πανοπλία από καρβίδιο του βορίου στα τουρκικά επιθετικά ελικόπτερα και άρματα. Το καρβίδιο του βορίου, πιο σκληρό και από το διαμάντι, θα αποτελεί βασικό στοιχείο για την προστασία των τουρκικών επιθετικών ελικοπτέρων. Στην Ελληνική Μικρά Ασία βρίσκεται το 73% των παγκοσμίων αποθεμάτων βορίου.




Κρύσταλλοι γαλλίου καθαρότητας 5N (99,999%)


Γάλλιο και Γερμάνιο: Τα μέταλλα που θα καθορίσουν τις ζωές μας στο μέλλον.

Γάλλιο: Έτοιμη η Ελλάδα να παράξει όλη την ποσότητα που χρειάζεται η Ευρώπη από την πρώτη ύλη που ψάχνει όλος ο πλανήτης, σύμφωνα με δήλωση του Ευάγγελου Μυτιληναίου.

Σύμφωνα με τηλεγράφημα του Reuters, η Κομισιόν κάλεσε παραγωγούς και αγοραστές από την Ευρώπη, ώστε να εκτιμηθούν οι δυνατότητες ενίσχυσης της ερωπαϊκής παραγωγής.

Στην συνάντηση βρέθηκε και ο Ευάγγελος Μυτιληναίος, ο οποίος υπογράμμισε πως το έργο για την παραγωγή όλου του γάλλιου που χρειάζεται η Ευρώπη θα μπορούσε να υλοποιηθεί σε 18 μήνες.

Να σημειωθεί πως η Ελλάδα θα μπορούσε να παράξει έως 45 μετρικούς τόνου του πολύτιμου αυτού μετάλλου κάθε χρόνο.

Το γάλλιο είναι μία απαραίτητη πρώτη ύλη για την επικοινωνία των δικτυών 5G, για την κατασκευή φορτιστών ηλεκτρικών οχημάτων, για την παραγωγή μικροτσιπ, για την κατασκευή ραντάρ αλλά και κρίσιμης αμυντικής τεχνολογίας τελευταίας γενιάς.

Σύμφωνα μάλιστα και με τον γερμανικό τύπο, η Ελλάδα, μπορεί να καλύψει την ανάγκες της όλης της Ε.Ε. σε γάλλιο.



Γερμανικός Τύπος: «Στα βουνά της Βοιωτίας υπάρχει ένας κρυμμένος θησαυρός».


«Η Ελλάδα μπορεί να καλύψει τις ανάγκες της ΕΕ σε γάλλιο».

 

Λόγω των ασταθών συνθηκών στο διεθνές εμπόριο, η Ε.Ε. επιδιώκει να καταστεί αυτάρκης στην προμήθεια ενέργειας και πρώτων υλών. Όσον αφορά τον δεύτερο τομέα, το παράδειγμα του γαλλίου δείχνει τόσο ότι η Ε.Ε. μπορεί πράγματι να γίνει ανεξάρτητη, όσο και ότι η Ελλάδα δύναται να διαδραματίσει κομβικό ρόλο σε αυτήν τη διαδικασία.

«Στα βουνά της Βοιωτίας υπάρχει ένας κρυμμένος θησαυρός. Εκεί η εταιρεία Αλουμίνιον της Ελλάδος λειτουργεί τα μεγαλύτερα ορυχεία βωξίτη στην Ευρώπη. Μάλιστα, ο βωξίτης που εξορύσσεται στην Ελλάδα είναι ιδιαίτερα πλούσιος όχι μόνο σε αλουμίνιο, αλλά και σε γάλλιο», παρατηρεί η οικονομική επιθεώρηση Handelsblatt.

«Μέχρι στιγμής, η Ε.Ε. καλύπτει το 71% των αναγκών της σε γάλλιο με εισαγωγές από την Κίνα. Λόγω των ασταθών συνθηκών στο διεθνές εμπόριο, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή αναζητά όμως ήδη εναλλακτικές λύσεις. Σε αυτό το σημείο μπαίνει στο παιχνίδι ο ελληνικός όμιλος Μυτιληναίος, στον οποίο ανήκει η Αλουμίνιον της Ελλάδος. “Τον Ιούλιο η Ευρωπαϊκή Επιτροπή μας προσέγγισε με το ερώτημα εάν είμαστε σε θέση να παράγουμε γάλλιο”, επιβεβαιώνει στην HB ο Ευάγγελος Μυτιληναίος, πρόεδρος, διευθύνων σύμβουλος και κύριος μέτοχος της Mytilineos Holdings, ο οποίος δηλώνει πως “θα μπορούσαμε να καλύψουμε τη ζήτηση σε γάλλιο ολόκληρης της Ε.Ε.”».

Το γερμανικό μέσο εξηγεί πως «το γάλλιο είναι απαραίτητο για πολυάριθμες εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας. Υπάρχει στα smartphones, στις ηλιακές κυψέλες, σε όλα τα σύγχρονα αυτοκίνητα, καθώς και σε τσιπ υπολογιστών. Γι’ αυτό και η Ευρωπαϊκή Επιτροπή το κατατάσσει ως “στρατηγικής σημασίας”. […] Ενώ οι περισσότεροι παραγωγοί αλουμινίου στην Ε.Ε. έχουν αποσυρθεί από την παραγωγή γαλλίου εξαιτίας του υψηλού ενεργειακού κόστους και του κινεζικού ανταγωνισμού, η Μυτιληναίος λειτουργεί εδώ και τέσσερα χρόνια ένα πιλοτικό έργο παραγωγής γαλλίου στον Άγιο Νικόλαο στην κεντρική Ελλάδα. Σήμερα, η εταιρεία Μυτιληναίος παράγει 900.000 τόνους αλουμίνας και 185.000 τόνους πρωτογενούς αλουμινίου ετησίως».

Η Handelsblatt αναφέρει τέλος πως «η ζήτηση της Ε.Ε. για γάλλιο ανέρχεται σε περίπου 40 τόνους ετησίως». Ταυτοχρόνως οι ειδικοί εκτιμούν ότι η Μυτιληναίος θα μπορούσε να εξορύττει περίπου 60 τόνους γαλλίου, «μία ποσότητα που θα έφτανε επομένως για την κάλυψη των ευρωπαϊκών αναγκών, δεδομένου επιπλέον ότι “ο ελληνικός βωξίτης είναι ιδιαίτερα πλούσιος σε γάλλιο και σπάνιες γαίες όπως το σκάνδιο, το λανθάνιο και άλλα”, όπως εξηγεί ο Ευάγγελος Μυτιληναίος».

Πηγή: Deutsche Welle

 

 

 «Πόλεμος» των τσιπ: Μάχη ΕΕ - Κίνας για το γερμάνιο και το γάλλιο.

 

Η Ευρώπη, μετά την απόλυτη εξάρτησή της από τη Ρωσία σε επίπεδο ενέργειας, που της στοιχίζει ακόμη ακριβά, εξαρτάται και από την Κίνα. 

Περιορισμούς στις εξαγωγές των μετάλλων γερμάνιο και γάλλιο βάζει η Κίνα από την 1η Αυγούστου, για να προστατεύσει τα συμφέροντα εθνικής ασφάλειας της, προκαλώντας μεγάλες ελλείψεις στον βιομηχανικό τομέα της Ευρώπης, η οποία εξαρτάται από το Πεκίνο για την πράσινη μετάβασή της.

Η Πράσινη Συμφωνία, στόχος της οποίας είναι να καταστήσει την Ευρώπη κλιματικά ουδέτερη έως το 2050, θα απαιτήσει πρόσβαση σε τεράστιες ποσότητες αυτών των κρίσιμων υλικών, κάνοντας την Ευρώπη απόλυτα εξαρτημένη από το Πεκίνο.

Τι είναι το γερμάνιο και το γάλλιο

Τα μεταλλεύματα γερμανίου, ένα λευκόγκριζο σπάνιο μέταλλο, με ιδιότητες παρόμοιες με το πυρίτιο χρησιμοποιείται ως ημιαγωγός (μικροτσιπ) σε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές, σε συστήματα οπτικών ινών και υπέρυθρες ακτίνες.

Συγκεκριμένα, το γερμάνιο είναι το κλειδί για τα καλώδια οπτικών ινών και χρησιμοποιείται σε τσιπ υπολογιστών υψηλής ταχύτητας, σε στρατιωτικές εφαρμογές όπως στις συσκευές νυχτερινής όρασης, αισθητήρες δορυφορικών εικόνων, τηλεκατευθυνόμενοι πύραυλοι με λέιζερ αλλά και στις ανεμογεννήτριες των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Είναι επίσης σημαντικό για τεχνολογίες χαμηλών εκπομπών άνθρακα, όπως τα ηλιακά κύτταρα.

Η Κίνα παράγει περίπου το 60% του παγκόσμιου γερμανίου με το υπόλοιπο 40% να προέρχεται από τον Καναδά, τη Φινλανδία, τη Ρωσία και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Το 2022 , εξήγαγε 43,7 μετρικούς τόνους ακατέργαστου και επεξεργασμένου γερμανίου, μεγάλο μέρος του οποίου χρησιμοποιήθηκε από τις ευρωπαικές βιομηχανίες.

 

Η Κίνα δείχνει την εμπορική της υπεροχή στην Ευρώπη.

Το γάλλιο βρίσκεται στα μεταλλεύματα ψευδαργύρου και στον βωξίτη, και παράγεται κατά την επεξεργασία του βωξίτη για την παραγωγή αλουμινίου, με την Κίνα να κατέχει το 80% της παγκόσμιας παραγωγής του και αυτό το μέταλλο χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικές συσκευές.

Το 2022 η Κίνα εξήγαγε 94 μετρικούς τόνους γαλλίου, σημειώνοντας αύξηση 25% σε σχέση με το προηγούμενο έτος.

Μικρότερες ποσότητες γαλλίου - περίπου 10.000 μετρικοί τόνοι – παρήγαγαν το 2021 στην Ιαπωνία, τη Ρωσία και τη Νότια Κορέα, ενώ Γερμανία και Καζακστάν σταμάτησαν την παραγωγή του εδω και δεκαετίες με το Βερολίνο να επιστρέφει στην παραγωγή του λόγο των υψηλών τιμών του.

Τα τσιπς που κατασκευάζονται με αρσενικό γάλλιο αντί για πυρίτιο μπορούν να λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες και είναι ανθεκτικά στη θερμότητα, σύμφωνα με την Αμερικανική εταιρεία Wafer World.

Παράγουν λιγότερο θόρυβο από τις συσκευές πυριτίου, ειδικά σε υψηλές συχνότητες λειτουργίας, καθιστώντας τες χρήσιμες σε ραντάρ και συσκευές ραδιοεπικοινωνίας, δορυφόρους και LED.

Η Κίνα έχει το «πάνω χέρι»

Η απόφαση αυτή του Πεκίνου έρχεται εβδομάδες αφότου η ΕΕ παρουσίασε μια νέα στρατηγική οικονομικής ασφάλειας, μέσω της εποπτείας των εξαγωγών κρίσιμης τεχνολογίας επικαλούμενη ζητήματα εθνικής ασφάλειας.

Στην ουσία η ΕΕ προσπαθεί να μειώσει την εξάρτησή της από την Κίνα και τη Ρωσία οι οποίες, σύμφωνα με τις Βρυξέλλες χρησιμοποιούν το εμπόριο και τις αλυσίδες εφοδιασμού για την προώθηση πολιτικών και στρατιωτικών στόχων.

«Η δράση της Κίνας είναι μια ισχυρή υπενθύμιση του ποιος έχει το πάνω χέρι σε αυτό το παιχνίδι», δήλωσε σε συνέντευξή της η Simone Tagliapietra, ερευνήτρια στο think-tank Bruegel στις Βρυξέλλες.

«Η σκληρή πραγματικότητα είναι ότι η Δύση θα χρειαστεί τουλάχιστον μια δεκαετία για να αποβάλει τον κίνδυνο από τις αλυσίδες εφοδιασμού ορυκτών της Κίνας, επομένως αυτό είναι πραγματικά μια ασύμμετρη εξάρτηση».

Σύμφωνα με το Bloomberg, η ΕΕ δέχθηκε το πρώτο γερό χαστούκι όταν η Ρωσία εισέβαλε στην Ουκρανία.

Η τεράστια εξάρτησή της από τη Μόσχα σε ενεργειακό επίπεδο οδήγησε σε εκτόξευση του πληθωρισμού στην ΕΕ με τον ισχυρό βιομηχανικό τομέα να είναι στα πρόθυρα της καταρρεύσεις λόγω της έλλειψης πετρελαίου και φυσικού αερίου.

Η Γερμανία δεν θέλει να χάσει την κινεζική αγορά

Την ίδια δυναμική ασκεί στην Ευρώπη και η Κίνα, αν και αρκετά ευρωπαϊκά κράτη, κυρίως τη Γερμανία, να αρνούνται, ή να μην είναι έτοιμα να θέσουν σε κίνδυνο την εμπορική τους σχέση με τη δεύτερη μεγαλύτερη οικονομία του κόσμου.

Η καταναλωτική αγορά της Κίνας αξίας 6,8 τρισεκατομμυρίων δολαρίων είναι ένας κρίσιμος προορισμός για τις ευρωπαϊκές εξαγωγές αυτοκινήτων, φαρμακευτικών προϊόντων και μηχανημάτων.

Οι γερμανικές αυτοκινητοβιομηχανίες Volkswagen AG, Mercedes-Benz AG και Bayerische Motoren Werke AG έχουν κατασκευάσει δεκάδες εργοστάσια στην Κίνα καθώς πωλούν πλέον περισσότερα οχήματα στην Κίνα από οποιαδήποτε άλλη αγορά.

Αντίθετα, η Ουάσιγκτον ασκεί μεγάλες πιέσεις ώστε η Ευρώπη να υιοθετήσει μια σκληρή γραμμή απέναντι στο Πεκίνο με την πρόεδρο της Ευρωπαϊκής Επιτροπής Ούρσουλα φον ντερ Λάιεν να υποστηρίζει ότι το μπλοκ πρέπει να «απομακρυνθεί» από την Κίνα, χωρίς να διακόψει πλήρως τις εμπορικές του σχέσεις..

 «Έχουμε δει μια σκόπιμη σκλήρυνση της στρατηγικής στάσης της Κίνας εδώ και αρκετό καιρό», είπε η φον ντερ Λάιεν σε ομιλία της υπογραμμίζοντας ότι «η Κίνα εντείνει τη στρατιωτική της στάση, τις πολιτικές της παραπληροφόρησης και του οικονομικού και εμπορικού εκβιασμού».

Πόσο αξίζουν

Το γάλλιο με καθαρότητα 99,99% που παράγει η Κίνα εκτιμήθηκε τελευταία φορά στα 245 δολάρια το κιλό, αυξημένο κατά 5,97% από τις 16 Μαΐου, σύμφωνα με στοιχεία του Χρηματιστηρίου Μετάλλων της Σαγκάης ενώ η τιμή του γερμανίου εκτιμάται στα 1.264 δολάρια ανά κιλό.

Το 2010, η Κίνα περιόρισε τις ποσοστώσεις εξαγωγής σπάνιων γαιών προς την Ιαπωνία μετά από την διπλωματική ένταση ανάμεσα στις δύο χώρες για εδαφικές διαφορές, εκτινάσσοντας τις τιμές τους στα ύψη με την Ιαπωνία να αναζητά άλλες πηγές προμήθειας.

(με πληροφορίες από Reuters, Bloomberg)



Γάλλιο και Γερμάνιο: Τα μέταλλα που θα καθορίσουν τις ζωές μας στο μέλλον.

 Οι περιορισμοί στις εξαγωγές γαλλίου και γερμανίου από την Κίνα έχουν τεθεί σε ισχύ βάζοντας “φωτιά” στον εμπορικό πόλεμο με τις ΗΠΑ. Η κίνηση της Κίνας έρχεται μετά την απόφαση των ΗΠΑ, Ιαπωνίας και Ολλανδίας, να περιορίσουν τις εξαγωγές τεχνολογιών κατασκευής chip στην Κίνα. Η απάντηση της Κίνας λοιπόν έχει επιπτώσεις για ολόκληρο τον κόσμο, καθώς τα δύο αυτά μέταλλα χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή ημιαγωγών, ενώ έχουν και στρατιωτικές εφαρμογές.

 Η Κίνα είναι ο μεγαλύτερος εξαγωγέας γαλλίου και γερμανίου, κατέχοντας το 80% του πρώτου και το 60% του δεύτερου στην παγκόσμια παραγωγή. Τα μέταλλα αυτά σπανίως βρίσκονται στη φύση και συνήθως παράγονται ως υποπροϊόντα άλλων διεργασιών. 

 

«Η χρονική στιγμή της ανακοίνωσης από την Κίνα δεν είναι τυχαία, δεδομένων των περιορισμών που ανακοίνωσαν οι δυτικοί. Πολύ απλά, λέει πως αν δε μας δίνετε chips, δε σας δίνουμε τα υλικά για να τα κατασκευάσετε. Βλέπουμε πλέον κυβερνήσεις να απομακρύνονται από την παγκοσμιοποίηση. Η ιδέα πως οι διεθνείς αγορές απλά θα προσφέρουν τα υλικά έχει καταργηθεί. Οι κυβερνήσεις προχωρούν σε εθνικισμό πόρων, συγκεντρώνοντας κρίσιμα υλικά για να ασκήσουν πίεση σε άλλες χώρες. Αν δούμε την ευρύτερη εικόνα, η δυτική βιομηχανία μπορεί να αντιμετωπίζει μία υπαρξιακή απειλή», δήλωσε ο Dr. Gavin Harper του University of Birmingham 

Το γάλλιο χρησιμοποιείται για chips υπολογιστών, για LEDs, για ηλιακά πάνελ, για 5G και για ραντάρ. Το γερμάνιο χρησιμοποιείται για μικροεπεξεργαστές, οπτικές ίνες, τεχνητή νοημοσύνη, βιοϊατρική και στα κυάλια νυχτερινής όρασης που χρησιμοποιεί ο στρατός. 

«Μάλλον θα υπάρχει αρκετή τοπική παροχή αυτών των μετάλλων για να προσφερθούν εναλλακτικές. Η σημασία βέβαια της ποιότητας των ημιαγωγών είναι δυσκολότερο να λυθεί, καθώς η Κίνα είναι κυρίαρχη. Ίσως να υπάρξει μία προσπάθεια για ανακύκλωση», είπε ο καθηγητής.  

Τον περασμένο μήνα το Πεντάγωνο των ΗΠΑ ανακοίνωσε πως έχει αποθέματα γερμανίου αλλά δεν έχει καθόλου αποθέματα γαλλίου. 

«Το Υπουργείο Άμυνας παίρνει προληπτικά βήματα για να αυξήσει την εγχώρια εξόρυξη και επεξεργασία αυτών των κρίσιμων υλικών για τα μικροηλεκτρονικά και την αλυσίδα προμηθευτών για το διάστημα, συμπεριλαμβανομένων των γαλλίου και γερμανίου», πρόσθεσε.  

Αναλυτές εκτιμούν όμως πως οι επιπτώσεις της απόφασης της Κίνας θα είναι περιορισμένες μακροπρόθεσμα. Πριν μία δεκαετία η Κίνα πήρε παρόμοια μέτρα για σπάνιες γαίες και σε λιγότερο από 10 χρόνια, αναδείχθηκαν περισσότεροι εξαγωγείς από άλλες χώρες, μειώνοντας το ποσοστό της Κίνας στην παγκόσμια αλυσίδα προμηθευτών από 98% στο 63%. 

«Αναμένουμε να δούμε την ανάπτυξη και την εκμετάλλευση εναλλακτικών πηγών γαλλίου και γερμανίου, καθώς και έντονες προσπάθειες ανακύκλωσής τους. Αυτά δεν αποτελούν μόνο αποτέλεσμα του περιορισμού των εξαγωγών της Κίνας. Είναι ένα αποτέλεσμα προσδοκιών για αυξανόμενη ζήτηση, εντεινόμενο γεωπολιτικό ανταγωνισμό και έλλειψη εμπιστοσύνης μεταξύ χωρών», επεσήμανε. 

Φυσικά κάτι τέτοιο θα χρειαστεί χρόνια και χώρες πλούσιες σε μέταλλα, όπως η Αυστραλία και ο Καναδάς, βλέπουν την κατάσταση ως ευκαιρία. 

Αυτό δεν είναι ένα εθνικό πρόβλημα. Αυτό είναι ένα πρόβλημα που αντιμετωπίζουμε ως ανθρώπινη φυλή. Ελπίζουμε οι νομοθέτες να έρθουν με καλές προθέσεις στο τραπέζι των συζητήσεων, να εξασφαλίσουν την πρόσβαση σε αυτά τα κρίσιμα υλικά τα οποία είναι σημαντικά για την ενεργειακή μετάβαση και να αρχίσουμε επιτέλους να αντιμετωπίζουμε τις προκλήσεις γύρω από τη μείωση εκπομπών του άνθρακα. 

«Τον απλό κόσμο δεν τον απασχολεί το γάλλιο και το γερμάνιο. Αλλά ενδιαφέρεται για το πόσο κοστίζει το αυτοκίνητό του ή πόσο θα κοστίσει να κάνει τη μετάβαση σε πράσινες τεχνολογίες. Μερικές φορές, αποφάσεις που λαμβάνουν χώρα στην άλλη πλευρά της Γης, έχουν τεράστιες επιπτώσεις στις ζωές μας».

 

Πηγή: Unboxholics.gr 

 



Γάλλιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Γάλλιο
Ψευδάργυρος ← Γάλλιο → Γερμάνιο
Αργίλιο

Ga

Ίνδιο


Κρύσταλλοι γαλλίου καθαρότητας 5N (99,999%)

Ιστορία
Ταυτότητα του στοιχείου
Όνομα, σύμβολοΓάλλιο (Ga)
Ατομικός αριθμός (Ζ)31
ΚατηγορίαΜέταλλα
ομάδα, περίοδος,
τομέας
13 (IIIA) ,4, p
Σχετική ατομική
μάζα (Ar)
69,723(1)
Ηλεκτρονική
διαμόρφωση
[Ar] 4s2 3d10 4p1
Αριθμός EINECS231-163-8
Αριθμός CAS7440-55-3
Ατομικές ιδιότητες
Ατομική ακτίνα135 pm
Ομοιοπολική ακτίνα122±3 pm
Ακτίνα van der Waals187 pm
Ηλεκτραρνητικότητα1,81
Κυριότεροι αριθμοί
οξείδωσης
+3
Ενέργειες ιονισμού1η:578,8 KJ/mol
2η:1979,3 KJ/mol
3η:2963 ΚJ/mol
Φυσικά χαρακτηριστικά
Κρυσταλλικό σύστημαορθορομβικό (α-Ga)[1]
Κρυσταλλικό πλέγμαμονοεδρικά κεντρωμένο[2]
Σημείο τήξης29,7646 °C (85,5763 °F)
(302,9146 K)[3][4]
Σημείο βρασμού2204 °C (3999 °F) (2477 K)
Τριπλό σημείο29,7666 °C (85,5799 °F)
(302,9166 K)
Πυκνότητα5,904 g/cm³[2][5]
Ενθαλπία τήξης5,59 KJ/mol
Ενθαλπία εξάτμισης254 KJ/mol
Ειδική θερμοχωρητικότητα25,86 J/mol·K
Μαγνητική συμπεριφοράδιαμαγνητικό[6]
Ειδική ηλεκτρική
αντίσταση
(20 °C) 270 nΩ·m
Ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα(20 °C) 11,95 ΜS/m
Ειδική θερμική
αγωγιμότητα
40,6 W/(m·K)
Σκληρότητα Mohs1,5-2,5[7]
Σκληρότητα Brinell60 MPa
Μέτρο ελαστικότητας
(Young's modulus)
9,81 GPa[7]
Μέτρο διάτμησης
(Shear modulus)
6,67 GPa
Λόγος Poison0,47
Ταχύτητα του ήχου2740 m/s (υγρό, 12 MHz)
εγκάρσια κύματα σε στερεό: 750 m/s
διαμήκη κύματα σε στερεό: 3030 m/s[7]
Επικινδυνότητα
ΔιαβρωτικόΕπιβλαβές
Φράσεις κινδύνου20, 21, 22, 34
Φράσεις ασφαλείας26, 36, 37, 39, 45
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704

0
1
 
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το χημικό στοιχείο γάλλιο (αγγλικάgallium) είναι σπάνιο, μαλακό, εύτηκτο, εύθρυπτο σε χαμηλές θερμοκρασίες, αργυρόλευκο μέταλλο με στιλπνή μεταλλική λάμψη. Ο ατομικός αριθμός του είναι 31 και η σχετική ατομική μάζα του 69,723(1)[8]. Το χημικό του σύμβολο είναι "Ga" και ανήκει στην ομάδα 13 (ομάδα του βορίου, IIIA, με την παλαιότερη αρίθμηση) του περιοδικού πίνακα, στην περίοδο 4 και στον τομέα p. Έχει θερμοκρασία τήξης 29,7646 °C και θερμοκρασία βρασμού 2204 °C.

Ανακαλύφθηκε το 1875 από τον Γάλλο χημικό Πολ-Εμίλ (Φρανσουά) Λεκόκ ντε Μπουαμποντράν με φασματοσκοπική μελέτη και πήρε το όνομά του από την Gallia, παλιά λατινική ονομασία της Γαλλίας. Ανεπιβεβαίωτες φήμες εκείνης της εποχής λένε ότι το όνομα γάλλιο μπορεί να προέρχεται από το όνομά του "Λε Κοκ" (Le Coq) που στα λατινικά (γκάλιουμ) σημαίνει πετεινός, αρσενική γαλοπούλα, γάλος. Στην ελληνική γλώσσα η ονομασία "Γάλλιον" όπως αποδόθηκε το "Γκάλιουμ", ή "Γκάλιαμ", αναφέρεται από το 1885 από τον Καθηγητή του Πανεπιστημίου Αθηνών Αναστάσιο Δαμβέργη (1857-1920)[9]

Το γάλλιο δεν υπάρχει σε ελεύθερη μορφή στη φύση. Τα λίγα ορυκτά με υψηλή περιεκτικότητα σ' αυτό, όπως ο γαλλίτης, αφενός είναι πολύ σπάνια για να χρησιμεύσουν ως βασική πηγή του στοιχείου ή των ενώσεών του και αφετέρου χωρίς οικονομική σπουδαιότητα. Η περιεκτικότητα του μετάλλου στο στερεό φλοιό της γης κυμαίνεται από 15 ppm (ή 0,0015 %) έως και 19 ppm (ή 0,0019 %).

Το μεγαλύτερο μέρος του μετάλλου παράγεται σήμερα ως παραπροϊόν κατά την επεξεργασία της αλουμίνας που προέρχεται από το βωξίτη. Μικρό ποσοστό παράγεται από την επεξεργασία των καταλοίπων της εξαγωγής ψευδαργύρου από το σφαλερίτη αλλά και από την ιπτάμενη τέφρα[Σημ. 1]. Κυριότερες χώρες παραγωγής καθαρού γαλλίου είναι η Κίνα, η Γερμανία, το Καζακστάν, η Ρωσία, η Ιαπωνία κ.ά.[10]. Ένα σημαντικό ποσοστό του μετάλλου προκύπτει επίσης από τη δευτερογενή παραγωγή, κυρίως από ανακύκλωση ηλεκτρονικών συσκευών που περιέχουν ενώσεις όπως το αρσενικούχο γάλλιο (GaAs)[11]. Τα βασικά κέντρα για τη δευτερογενή αυτή παραγωγή είναι ο Καναδάς, η Ιαπωνία, η Γερμανία, η Μεγάλη Βρετανία και οι Η.Π.Α.[12]

Το γάλλιο υγροποιείται λίγο πάνω από τη θερμοκρασία δωματίου και λιώνει εύκολα στο χέρι. Διαλύεται αργά στο υδροχλωρικό οξύ και στο υδροξείδιο του καλίου. Είναι διαβρωτικό για διάφορα μέταλλα ειδικά όταν είναι ζεστό. Σχηματίζει ένα οξείδιο, το Ga2O3, ενώ είναι γνωστά επίσης διάφορα χλωρίδια, σουλφίδια και νιτρικά άλατά του. Από μια ένωσή του, το θειικό γάλλιο, μπορούμε να παρασκευάσουμε στυπτηρία.

Το γάλλιο χρησιμοποιείται σε θερμομετρικές εφαρμογές και το τριπλό σημείο του[Σημ. 2] που είναι 29,767 °C[4] εφαρμόζεται στην υλοποίηση της Διεθνούς Θερμοκρασιακής Κλίμακας του 1990 (ITS-90) από το N.I.S.T. (National Institute of Standards and Technology)[13]. Επίσης, το γάλλιο χρησιμοποιείται και για την παρασκευή μεταλλικών κραμάτων με ασυνήθιστες ιδιότητες σταθερότητας και ευκολίας τήξης. Για παράδειγμα, το κράμα galinstan που περιέχει μεταξύ άλλων και Ga έχει σημείο τήξης -19 °C. Ενώσεις, όπως το αρσενίδιο και το νιτρίδιο του γαλλίου, χρησιμοποιούνται ευρύτατα ως ημιαγωγοί σε ολοκληρωμένα κυκλώματα, σε υπέρυθρες εφαρμογές, σε διόδους λέιζερ και γενικά σε πολύ μεγάλη ποικιλία οπτικοηλεκτρονικών εφαρμογών. Σχεδόν το 95 % του παραγομένου παγκοσμίως γαλλίου διοχετεύεται σε εφαρμογές ημιαγωγών, παρόλο που ανακαλύπτονται συνεχώς καινούργιες χρήσεις του μετάλλου σε νέα κράματα και κυψέλες καυσίμων.

Το καθαρό γάλλιο δεν αποτελεί επιβλαβή ουσία για τους ανθρώπους κατά την επαφή, αν και αφήνει σημάδι στα χέρια. Πολλές φορές αγγίζεται μόνο και μόνο για την απλή ευχαρίστηση που προκαλεί η παρατήρησή του όταν λειώνει από τη θερμότητα που εκπέμπεται από το ανθρώπινο χέρι.

Το φυσικό γάλλιο βρίσκεται με τη μορφή δύο σταθερών ισοτόπων, το 69Ga και το 71Ga.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Την ύπαρξη και ορισμένες από τις κυριότερες φυσικοχημικές ιδιότητες του γαλλίου είχε προβλέψει ήδη από το 1870 ο μεγάλος Ρώσος χημικός Ντμίτρι Μεντελέγιεφ (1834-1907). Είχε ονομάσει μάλιστα και το άγνωστο, ακόμη, χημικό στοιχείο έκα-αλουμίνιο (eka-aluminium) με σύμβολο Ea[14].

Ο Γάλλος φυσικοχημικός Πολ-Εμίλ Φρανσουά Λεκόκ ντε Μπουαμποντράν (1838–1912) στο Παρίσι ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε φασματοσκοπικά το 1875 το εκα-αλουμίνιο και το ονόμασε γάλλιο[14].

Ο Πολ-Εμίλ Φρανσουά Λεκόκ ντε Μπουαμποντράν ανακάλυψε το γάλλιο

Ο Μπουαμποντράν γεννήθηκε στις 18 Απριλίου του 1838 στην επαρχία Κονιάκ. Η οικογένειά του απασχολούνταν στα αποστακτήρια και από τη μητέρα του, που ήταν πολύ μορφωμένη, διδάχθηκε ξένες γλώσσες, τους κλασσικούς συγγραφείς και ιστορία και έτσι εύκολα έγινε δεκτός στην Πολυτεχνική Σχολή του Παρισιού όπου σπούδασε τα αγαπημένα του αντικείμενα, φυσική και χημεία. Ένας θείος του μάλιστα του προμήθευσε τα στοιχειώδη για ένα μικρό ιδιωτικό εργαστήριο μέσα στο οποίο ανακάλυψε το γάλλιο. Ο Μπουαμποντράν ανακάλυψε επίσης το σαμάριο (1879) και το δυσπρόσιο (1886), ενώ απομόνωσε και το στοιχείο γαδολίνιο (1886)[15].

Ο Μπουαμποντράν ενδιαφερόταν πολύ έντονα για τη φασματοσκοπία και στις αρχές της δεκαετίας του 1870, σκέφθηκε ότι, σύμφωνα με την άποψή του περί επαναλαμβανόμενων φασματικών γραμμών και σύμφωνα με το Μεντελέγιεφ, θα έπρεπε να υπάρχει ένα στοιχείο μεταξύ του αλουμινίου, που είχε ανακαλυφθεί το 1825 και του ινδίου που είχε ανακαλυφθεί το 1863. Το καλοκαίρι του 1868 προμηθεύτηκε από το ορυχείο Πιερρεφίτ της κοιλάδας Αργκελέ των Πυρηναίων ορέων 52 κιλά σφαλερίτη[16] και το καλοκαίρι του 1875 βρήκε ενδείξεις για την ύπαρξη ενός νέου χημικού στοιχείου την ανακάλυψη του οποίου ανακοίνωσε στις 30 Αυγούστου 1875. Σε σημειώσεις του Μπουαμποντράν που παρουσίασε ο Βουρτζ (Adolph Wurtz, 1817-1884) στη Γαλλική Ακαδημία Επιστημών, αναφέρει ο Γάλλος χημικός: [17]

Προχθές, Παρασκευή 27 Αυγούστου 1875, μεταξύ 3 και 4 το απόγευμα, βρήκα ενδείξεις για την πιθανή ύπαρξη ενός νέου απλού σώματος, στα προϊόντα της χημικής εξέτασης του σφαλερίτη από το ορυχείο Πιερφίτ, κοιλάδα Αρζελές (Πυρηναία).

Σε ένα πρόσθετο συμπλήρωμα στο τέλος αυτών των σημειώσεων, ο Μπουαμποντράν ονομάζει το στοιχείο χωρίς όμως να αναφέρει τους λόγους επιλογής του:[17]

Οι εμπειρίες που απέκτησα από τις 29 Αυγούστου μου επιβεβαιώνουν τη σκέψη ότι το παρατηρούμενο σώμα θα πρέπει να θεωρείται ως ένα νέο στοιχείο, για το οποίο προτείνω να δοθεί το όνομα Γάλλιο.

Λίγο μετά την ονομασία του στοιχείου, κυκλοφόρησαν φήμες ότι το όνομα "gallium" προήλθε από μέρος του ονόματος, Le Coq, του Μπουαμποντράν που στα γαλλικά σημαίνει πετεινός, κόκορας και η λατινική απόδοση είναι gallus που σημαίνει πετεινός, αρσενική γαλοπούλα, γάλος. Ο Μπουαμποντράν, κατά τη διάρκεια της ζωής του, ήταν πολύ αγχωμένος σχετικά με αυτή τη φήμη την οποία αρνούνταν, όπως αναφέρει ο Αρνώ ντε Γκραμόν (Arnaud de Gramont) στη νεκρολογία του Γάλλου χημικού[18].

Το 1877, σε άρθρο του ο Γάλλος επιστήμονας διευκρίνισε ότι ονόμασε το στοιχείο γάλλιο προς τιμή της πατρίδας του Γαλλίας[16] [Σημ. 3].

Εκα-αλουμίνιο (Ea) και γάλλιο (Ga)[14][19]
ΙδιότηταΠρόβλεψη για το
Ea
(Μεντελέγιεφ)
Βρέθηκε για το Ga
(Μπουαμποντράν)
Σημερινή τιμή
για το Ga
Ατομικό βάρος68 amu69,7 amu69,723 amu
Τύπος οξειδίουEa2O3Ga2O3Ga2O3
Πυκνότητα5,9 g/cm³5,91 g/cm³5,904 g/cm³
Σημείο τήξηςχαμηλό30,1 °C29,7646 °C
Σημείο βρασμούυψηλό1983 °C2204 °C
Άλλες ιδιότητεςμη πτητικό,
ανεπηρέαστο
από τον αέρα
μη πτητικό,
ανεπηρέαστο
από τον αέρα
μη πτητικό,
ανεπηρέαστο
από τον αέρα
Τύπος αλάτωνEaX3GaX3GaX3
ΑνακάλυψηΠιθανόν
φασματοσκοπικά
Έγινε
φασματοσκοπικά

Την τελευταία εβδομάδα του Σεπτεμβρίου του 1875 απέδειξε τελικά ότι το γάλλιο ήταν όντως καινούργιο χημικό στοιχείο. Μετά από επίπονες προσπάθειες, το Νοέμβριο του 1875, κατόρθωσε να παρασκευάσει παραπάνω από 1 γραμμάριο γαλλίου[14].

Στην ανακάλυψή του, ο Μπουαμποντράν, οδηγήθηκε βασιζόμενος περισσότερο στις δικές του απόψεις για την κανονικότητα των φασματικών γραμμών, παρά στον περιοδικό πίνακα και τις προβλέψεις του Μεντελέγιεφ. Ο τελευταίος, στις 22 Νοεμβρίου 1875, διατύπωσε την άποψη ότι το γάλλιο ήταν ταυτόσημο με το εκα-αλουμίνιο[14].

Εμφανίσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το γάλλιο δεν βρίσκεται ελεύθερο στη φύση. Είναι το 34ο αφθονότερο χημικό στοιχείο στο φλοιό της Γης. Η μέση περιεκτικότητα του μετάλλου στο στερεό φλοιό της Γης εκτιμάται από άλλους ερευνητές στα 15 ppm[1], από άλλους στα 16,9 ppm[20][21], και από ορισμένους στα 18-19 ppm[2][15][22]. Εμφανίζεται ως δευτερεύον συστατικό μαζί με ψευδάργυρο (Zn), με γερμάνιο (Ge) και με αργίλιο (Al)[1].

Το Ga στο γαλλίτη, στο γερμανίτη και στο σφαλερίτη. Το ορυκτό γαλλίτης είναι το σημαντικότερο ορυκτό του γαλλίου. Το ορυκτό γερμανίτης συνοδεύεται από 1.000 - 10.000 ppm Ga[1] ή κατ' άλλους 5.000 - 7.000 ppm[23] ενώ γερμανίτης από την περιοχή Τσουμέμπ (Tsumeb) της Ναμίμπια (νοτιοδυτική Αφρική) περιείχε 18.500 ppm Ga. Η περιεκτικότητα του σφαλερίτη σε γάλλιο γενικά κυμαίνεται μεταξύ 1 - 1000 ppm[24]. Αυτό που μπορεί να ανακτηθεί από τα ορυκτά του Zn εκτιμάται σε 6.500 τόννους παγκοσμίως[20].

Το Ga στο βωξίτη. Ο βωξίτης αποτελεί τη σημαντικότερη πηγή γαλλίου. Οι συγκεντρώσεις Ga σε αυτόν δεν είναι καθορισμένες και κυμαίνονται μεταξύ 10 ppm και 160 ppm[25] ανάλογα με τη περιοχή από την οποία προέρχεται ο βωξίτης. Οι πλουσιότεροι, σε γάλλιο, βωξίτες είναι αυτοί που εξορύσσονται στην Ουγγαρία και περιέχουν πάνω από 130 ppm, οι βωξίτες της Γκάνας με πάνω από 140 ppm γάλλιο και του Βιετνάμ με πάνω από 90 ppm[26]. Τα παγκόσμια αποθέματα γαλλίου που μπορούν να ανακτηθούν από το βωξίτη εκτιμώνται σε 1,6 εκατ. τόνους υπολογισμένα με βάση τα εκτιμώμενα παγκόσμια βωξιτικά αποθέματα και την περιεκτικότητά τους σε γάλλιο[20].

Το Ga στους ορυκτούς άνθρακες και στην ιπτάμενη τέφρα. Σε κοιτάσματα ορυκτών ανθράκων το εύρος περιεκτικότητας σε γάλλιο είναι 1 - 20 ppm (μέση τιμή ~ 7 ppm) και στην ιπτάμενη τέφρα η μέση περιεκτικότητα είναι περίπου 100 ppm[27]. Σε μερικές περιπτώσεις, η ιπτάμενη τέφρα μπορεί να περιέχει 10 - 500 ppm Ga και κάποιες φορές μέχρι 10.000 ppm Ga[24].

Το Ga σε διάφορα ορυκτά-πετρώματα-εδάφη. Το γάλλιο σε ρουμπίνια σε κάποιες εναποθέσεις στην Τανζανία και στο Μαλάουι βρέθηκε μεταξύ 10 - 500 ppm[24]. Η μέση περιεκτικότητα του μετάλλου στους βασάλτες βρέθηκε 17 ppm και στους γρανίτες 18,5 ppm, ενώ στα περισσότερα είδη επιφανειακών εδαφών περιέχεται σε μια μέση τιμή περίπου 21,1 ppm[22]. Υπολειμματικοί ψαμμίτες και άλλα ιζηματογενή πετρώματα είναι γενικά φτωχοί σε γάλλιο. Σε ανθρακικά πετρώματα το γάλλιο βρίσκεται σε ίχνη[21]. Σε θειικά, και φθοριούχα ορυκτά δε βρίσκεται σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 0,15 ppm ενώ αντιθέτως παρατηρούνται αυξημένες συγκεντρώσεις σε άστριους πηγματιτικής προέλευσης, οι οποίο είναι και οι βασικοί περιέκτες γαλλίου σε γρανιτικά πετρώματα, και σε μαρμαρυγίες[21]. Αυξημένη περιεκτικότητα σε Ga εμφανίζεται επίσης στις εκβολές των ποταμών στην ισημερινή ζώνη και στον Κόλπο της Βεγγάλης. Αυτό οφείλεται σε τροπικές διεργασίες αποσάθρωσης που παρατηρούνται σ' αυτές τις περιοχές. Επίσης λατεριτικοί σχηματισμοί, όπως στα νησιά της Χαβάης περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις σε Ga[28].

Το Ga στους μετεωρίτες. Στους μετεωρίτες, το γάλλιο βρίσκεται σε συγκέντρωση 7,8 ppb[5].

Γεωχημεία του γαλλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κομμάτι γαλλίου καθαρότητας > 99 %

Σε αντίθεση με το αργίλιο που είναι λιθόφιλο στοιχείο και τα ίνδιο-θάλλιο που είναι κυρίως χαλκόφιλα, το γάλλιο εμφανίζει ενδιάμεση συμπεριφορά με ελαφρά χαλκόφιλο προσανατολισμό κάτω από ορισμένες υδροθερμικές συνθήκες[29]. Έτσι, το γάλλιο απαντά και σε πυριτικά και σε θειούχα περιβάλλοντα, ως σουλφίδιο με ψευδάργυρο και γερμάνιο. Η συχνότητα εμφάνισής του αυξάνεται καθώς αυξάνεται και η αλκαλικότητα των πετρωμάτων[1]. Ακόμη, αντικαθιστά το αργίλιο ή το σίδηρο στους αμφιβόλους, στους αστρίους και στο μαρμαρυγία, τα δύο τελευταία μάλιστα ορυκτά είναι αυτά που κυρίως φιλοξενούν το γάλλιο σε πυριγενή και μεταμορφωσιγενή πετρώματα[29]. Πάντως, δεν υπάρχει στενή σχέση μεταξύ των περιεκτικοτήτων γαλλίου και σιδήρου σε γεωλογικά υλικά, επειδή το ιόν Fe3+ ανάγεται εύκολα προς Fe2+[29].

Σε ιζηματογενή περιβάλλοντα, το γάλλιο συγκεντρώνεται με το αργίλιο σε αργίλους κατά τις διεργασίες αποσάθρωσης αν και κάποιες ποσότητες μπορεί να παραμείνουν στους αστρίους. Έτσι, οι συγκεντρώσεις γαλλίου είναι γενικά υψηλότερες σε αργιλικούς σχιστόλιθους και ψαμμίτες παρά σε καθαρούς χαλαζίτες και ανθρακικά πετρώματα[29].

Στα αργιλιοπυριτικά κυρίως εδάφη αντικαθιστά ισόμορφα το αργίλιο στη δομή. Η γενική τάση του Ga να συγκεντρώνεται σε υπολειμματικά υλικά, αντικατοπτρίζεται στο γεγονός ότι σε πολλά εδαφικά προφίλ, η συγκέντρωση του Ga αυξάνεται καθώς μεγαλώνει η ποσότητα της αργίλου[22].

Το γάλλιο είναι περισσότερο ευκίνητο σε επιφανειακά εδάφη όταν οι συνθήκες είναι όξινες, ενώ απαντά σε σχετικά υψηλά επίπεδα σε όξινα υπόγεια νερά ορυχείων, όπου δημιουργείται από την αποσάθρωση των σουλφιδίων[29].

Ορυκτά του γαλλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο γαλλίτης ήταν το πρώτο ορυκτό του γαλλίου που περιγράφηκε το 1958

Μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα, δεν ήταν γνωστά ορυκτά του γαλλίου. Το 1958 περιγράφηκε για πρώτη φορά[30] το ορυκτό του γαλλίτης (CuGaS2), από τους Γερμανούς Στρουντς, Γκάιερ και Ζέελιγκερ. Τα δείγματα γαλλίτη βρέθηκαν στην περιοχή Τσουμέμπ (Tsumeb) της Ναμίμπια και στο ορυχείο Kipushi του Ζαίρ[31]. Σύμφωνα με τους προηγούμενους ερευνητές, το ορυκτό συνυπήρχε μαζί με τα ορυκτά γερμανίτηςρενιερίτηςσφαλερίτηςγαληνίτηςχαλκοπυρίτηςσιδηροπυρίτηςβορνίτης και χαλκοσίτης[32]. Ο γαλλίτης είναι γκρίζο, σχετικά μαλακό, μη μαγνητικό ορυκτό με μεταλλική λάμψη. Περιέχει 35,32 % Ga και ανήκει στην ομάδα του χαλκοπυρίτη[31]

Άλλα ορυκτά που περιέχουν γάλλιο σε ποσοστό πάνω από 1 % και βρέθηκαν επίσης στην περιοχή Tsumeb είναι ο τσουμγαλλίτης, ο σονγκεΐτης, ο κριεζελίτης, ο γαλλομπενταντίτης, ενώ περιεκτικότητα σε γάλλιο μικρότερη από 1 % περιέχουν τα ορυκτά ευζελίτηςοβαμποΐτηςκαλβερτίτηςσιδηροχογκμπομίτηςμαϊκαϊνίτης και ντισακισίτης-(La)[33]

Εξαγωγή του γαλλίου από τα μεταλλεύματα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Για την ανάκτηση του γαλλίου από τις φυσικές πηγές του, έχουν αναπτυχθεί σε όλο τον κόσμο αρκετές τεχνικές όπως η κατεργασία των υπολειμμάτων του βωξίτη με τη μέθοδο Μπάγιερ που είναι και η σχεδόν αποκλειστική πηγή γαλλίου σήμερα, η επεξεργασία των καταλοίπων ανάκτησης του ψευδαργύρου από το σφαλερίτη, η ανακύκλωση υλικών που περιέχουν γάλλιο[34] αλλά και η επεξεργασία της ιπτάμενης τέφρας.

Ανάκτηση γαλλίου από το βωξίτη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο βωξίτης είναι ιζηματογενές πέτρωμα το οποίο παράγεται από τη χημική αποσάθρωση αργιλοπυριτικών ορυκτών με υψηλό περιεχόμενο σε αστρίους όταν οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι τροπικές ή υποτροπικές. Ο βωξίτης δεν έχει καθορισμένη χημική σύσταση περιέχει όμως κυρίως οξείδιο του αργιλίου, Al2O3 ενώ περιέχει σε πολύ μικρότερα ποσοστά και διάφορα οξείδια όπως SiO2, Fe2O3, TiO2 κ.ά. καθώς και μεταλλικά στοιχεία όπως ζιρκόνιο, νιόβιο και γάλλιο[35].

Ο βωξίτης αποτελεί το κύριο μετάλλευμα από το οποίο εξάγεται το αργίλιο παγκοσμίως και σχεδόν όλη η ποσότητα του γαλλίου. Η παραγωγή άνυδρης αλουμίνας (α-Al2O3), από την οποία τελικά θα παραχθεί το Al πραγματοποιείται σχεδόν αποκλειστικά με την υδρομεταλλουργική εξαγωγική μέθοδο Μπάγιερ (Bayer process). Κατά τη διαδικασία αυτή, ο βωξίτης, εκχυλίζεται υπό πίεση μέσα σε αυτόκλειστα με πυκνό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου, NaOH, με αποτέλεσμα να δημιουργείται ένα υπέρκορο αργιλικό διάλυμα το οποίο περιέχει το γάλλιο μέχρι 0,25 g/L[36] αλλά και όλο το ένυδρο Al2O3 που στη συνέχεια καταβυθίζεται με την μορφή κρυστάλλων Al(OH)3.

Στο αργιλικό διάλυμα που απομένει το Ga βρίσκεται με τη μορφή Na[Ga(OH)42Ο)2] που σχηματίζεται από την αντίδραση[34] :

Ga2O3 + 2NaOH + 5H2Ο → 2Na[Ga(OH)4(H2O)2]

Μετά την καταβύθιση και την απομάκρυνση του Al(OH)3, μόνο ένα μικρό μέρος του γαλλίου συμπαρασύρεται κι αυτό επανακτάται κατά τη διάρκεια του ηλεκτρολυτικού εξευγενισμού των καταλοίπων του Al. Στη συνέχεια το διήθημα κατεργάζεται με σιδηροκυανιούχα άλατα, οπότε το Ga καταβυθίζεται ως σιδηροκυανιούχο άλας :

4Ga3+ + 3[Fe(CN)6]4- → Ga4[Fe(CN)6]3 ↓

Το προϊόν αποσυντίθεται με ισχυρή πύρωση παρουσία αέρα οπότε προκύπτουν οξείδια γαλλίου και σιδήρου :

Ga4[Fe(CN)6]3 + 21/2 O2 → 4Ga2O3 + 3Fe2O3 + 18(CN)2

τα οποία συντήκονται με όξινο θειικό κάλιο και έτσι προκύπτουν ευδιάλυτα θειικά άλατα :

Ga2O3 + 6KHSO4 → Ga2(SO4)3 +3K2SO4 + 3H2O
Fe2O3 + 6KHSO4 → Fe2(SO4)3 +3K2SO4 + 3H2O

Παρουσία NaOH, τα θειικά άλατα Ga3+ και Fe3+ μετατρέπονται αντίστοιχα σε άλας γαλλίου και ίζημα Fe(OH)3, που απομακρύνεται με διήθηση :

Ga2(SO4)3 +8ΝaOH + 4H2Ο → 2Na[Ga(OH)4(H2O)2] + 3Na2SO4
Fe2(SO4)3 + 6NaOH → 2Fe(OH)3 ↓ + 3Na2SO4

οπότε παραμένει εν διαλύσει το σύμπλοκο άλας του γαλλίου. Η περαιτέρω τελική κατεργασία και εξαγωγή του μεταλλικού γαλλίου μπορεί να γίνει με πολλούς τρόπους όπως άμεση ηλεκτρόλυση του διαλύματος, εκχύλιση με κατάλληλους διαλύτες και ιοντοανταλλαγή[34].

Στην άμεση ηλεκτρόλυση, που είναι και η μέθοδος που χρησιμοποιείται περισσότερο, το ηλεκτρόδιο καθόδου είναι από υδράργυρο ο οποίος όμως είναι εξαιρετικά τοξικός και επιβλαβής για το περιβάλλον. Έτσι, προηγείται μερικός εμπλουτισμός του αργιλικού διαλύματος σε γάλλιο. Αυτός επιτυγχάνεται με κλασματική καθίζηση του Al(ΟΗ)3 εξουδετερώνοντας το διάλυμα με CO2 ή με αφαίρεση μέρους της αλουμίνας με προσθήκη Ca(OH)2 και επακόλουθη ανάκτηση του γαλλίου με καταβύθιση με CO2. Βέβαια, το αργιλικό διάλυμα πλέον δε μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια της διαδικασίας Bayer χωρίς επανεπεξεργασία[34].

Αν χρησιμοποιηθούν ηλεκτρόδια από ανοξείδωτο ατσάλι ή νικέλιο, η διεργασία δυσκολεύει λόγω της εμφάνισης ανεπιθύμητων προσμίξεων όπως FeVCr. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ακόμη κάθοδοι από κράματα SnPb, Sn-Pb αλλά και λεπτά φύλλα ή αλουμινόχαρτα πάχους 0,01 - 0,3 χιλιοστών. Ως ηλεκτρόδιο ανόδου μπορεί να χρησιμοποιηθεί λευκόχρυσος καλυμμένος με τιτάνιονικέλιο ή καθαρό αλουμίνιο το οποίο δεν επιμολύνει την όλη διεργασία και δεν εμποδίζει και την εναπόθεση του γαλλίου στην κάθοδο[34].

Η παραλαβή του γαλλίου από τις επιφάνειες των ηλεκτροδίων μπορεί να γίνει με διάφορες φυσικοχημικές διεργασίες οι οποίες ενδέχεται να επηρεάσουν οικονομικά την όλη βιομηχανική παραγωγή.

Το μεταλλικό γάλλιο που παράγεται με την παραπάνω διαδικασία είναι καθαρότητας 99,9 % - 99,99 %. Πολλές όμως εφαρμογές του μετάλλου, ειδικά στη βιομηχανία ημιαγωγών, απαιτούν καθαρότητα πολύ μεγαλύτερη (> 99,9999 %) που απαιτεί περαιτέρω εξευγενισμό. Γάλλιο καθαρότητας 99,999999 % μπορεί να επιτευχθεί με τήξη ζώνης[15].

Ανάκτηση γαλλίου από το σφαλερίτη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο σφαλερίτης κατεργάζεται με θειικό οξύ και το διάλυμα θειικού ψευδαργύρου που παράγεται απαλλάσσεται από την περίσσεια του οξέος με εξουδετέρωση. Έτσι καταβυθίζεται μια "μεταλλική λάσπη" που μπορεί να περιέχει μέχρι και 0,07 % γάλλιο. Η λάσπη αυτή εκπλύνεται με NaOH οπότε γίνεται μετατροπή του γαλλίου και του αργιλίου που συνυπάρχει στα αντίστοιχα υδροξείδια, τα οποία καταβυθίζονται στη συνέχεια με εξουδετέρωση με οξύ. Τα ιζήματα εκπλύνονται με HCl και έτσι προκύπτει ένα διάλυμα που περιέχει GaCl3 και λίγο Al. Το GaCl3 απομονώνεται με εκχύλιση με αιθέρα ο οποίος απομακρύνεται με απόσταξη και το χλωριούχο άλας διαλύεται σε πυκνό NaOH. Στο τελικό στάδιο, το γάλλιο ηλεκτροαποτίθεται από το γαλλικό νάτριο και καθαρίζεται είτε με ηλεκτροχημικό καθαρισμό είτε με κλασματική κρυστάλλωση[1].

Παραγωγή γαλλίου - Οικονομικά στοιχεία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από το βωξίτη και το σφαλερίτη μπορεί να ανακτηθεί μόνο ένα μέρος του γαλλίου που υπάρχει, οπότε δε μπορούν να γίνουν ακριβείς εκτιμήσεις των παγκόσμιων αποθεμάτων του μετάλλου. Πάντως επειδή τα παγκόσμια αποθέματα βωξίτη είναι πάρα πολύ μεγάλα και θα εξορύσσονται πολλές δεκαετίες ακόμη, τα αποθέματα γαλλίου δεν προβλέπεται να εξαντληθούν σύντομα[12].

Τα παγκόσμια αποθέματα βάσης (reserves base), δηλαδή αυτά που περιλαμβάνουν αποδεδειγμένους πόρους γαλλίου, που είναι επί του παρόντος οικονομικά πλήρως ή οριακά εκμεταλλεύσιμα ή προς το παρόν ασύμφορα για οικονομική εκμετάλλευση, ανέρχονται σε 430 χιλιάδες τόννους[24].

Το 2010 η παγκόσμια παραγωγή πρωτογενούς γαλλίου εκτιμήθηκε στους 106 τόννους (με ικανότητα παραγωγής 184 τόννους), 34 % περισσότερο από το 2009. Οι κυριότερες χώρες παραγωγής είναι η Κίνα, που προβλέπεται να αυξήσει το ρυθμό παραγωγής από 141 τόννους/έτος το 2010 σε 206 τόννους/έτος μέχρι το τέλος του 2011[11], η Γερμανία, το Καζακστάν και η Ουκρανία. Χώρες με μικρότερη παραγωγή είναι η Ουγγαρία, η Ιαπωνία, η Ρωσία και η Σλοβακία. Η παραγωγή επεξεργασμένου και εξευγενισμένου γαλλίου εκτιμήθηκε στους 161 τόννους και οι κυριότερες χώρες-παραγωγοί είναι η Κίνα, η Ιαπωνία και οι Η.Π.Α. Ανακύκλωση γαλλίου πραγματοποιεί ο Καναδάς, η Γερμανία, η Ιαπωνία, το Ηνωμένο Βασίλειο και οι Η.Π.Α[12].

Διακύμανση τιμών γαλλίου (11/2006 - 07/2012)[37]

Το γάλλιο παράγεται σε διάφορους βαθμούς καθαρότητας ανάλογα με τη χρήση για την οποία προορίζεται[38] :

  • Γάλλιο 4N[Σημ. 4] για μεταλλουργικές, χημικές και εφαρμογές ηλιακής τεχνολογίας.
  • Γάλλιο 6N και 7N για ηλεκτρονικές και εφαρμογές ημιαγωγών.
  • Γάλλιο 8N (βαθμός ΜΒΕ) για τεχνικές επιταξίας μοριακής δέσμης (molecular beam epitaxy). Η τεχνική αυτή παράγει πολύ λεπτά στρώματα υλικών εξαιρετικής καθαρότητας και χρησιμοποιείται σε ιδιαίτερα δαπανηρές διατάξεις μικροκυμάτων και οπτοηλεκτρονικές διατάξεις, πολύ μεγάλης ακρίβειας.

Οι τιμή πώλησης του γαλλίου σε μεγάλο βαθμό καθορίζεται από την προσφορά και τη ζήτηση και παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις εξαρτώμενη και από την ανάπτυξη ή την ύφεση των βιομηχανιών ηλεκτρονικών στις οποίες κυρίως χρησιμοποιείται το γάλλιο και οι ενώσεις του. Οι περισσότερες συναλλαγές γίνονται με μακροπρόθεσμες συμβάσεις εμπιστευτικού χαρακτήρα και επομένως, δεν είναι δυνατόν να καθοριστεί μια αξιόπιστη μέση τιμή για το γάλλιο[39].

Ενδεικτικά, η τιμή ράβδου γαλλίου καθαρότητας 4Ν στις 12 Ιουλίου 2012 ήταν προσφοράς 300 δολάρια/Kg και ζήτησης 350 δολάρια/Kg[37]

Φυσικά χαρακτηριστικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το γάλλιο είναι αργυρόλευκο, μαλακό (1,5 - 2,5 στη σκληρομετρική κλίμακα Μος) μέταλλο. Έχει δυναμικό ιξώδες n = 1,70 mPa·s[40]. Το στερεό μέταλλο έχει πυκνότητα περίπου 5,9 g/cm³ στους 25 °C, ενώ το υγρό περίπου 6,1 g/cm³ κοντά στο σημείο πήξης[41]. Γίνεται υπεραγωγός στους -272,067 °C[5]. Το στερεό μέταλλο θραύεται με κογχώδη θραυσμό δηλαδή τα κομμάτια που προκύπτουν από το σπάσιμο μοιάζουν με κελύφη οστράκων[42]. Είναι μέταλλο διαμαγνητικό με μαγνητική επιδεκτικότητα, χm = -21,6×10−6 cm³/mol[6]. Παρά την σχετικά υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητά του, πολλές φορές χαρακτηρίζεται ως ημιμέταλλο λόγω του σημείου τήξης του και της δομής του.

Κρυστάλλωση γαλλίου από τήξη

Η σταθερότερη κρυσταλλική του μορφή είναι η α-μορφή αλλά έχουν αναγνωριστεί αρκετές ακόμη μετασταθείς κρυσταλλικές δομές σε χαμηλές θερμοκρασίες ή σε ψηλές πιέσεις[43].

Το μεταλλικό γάλλιο καθαρότητας ≥ 99,99999 %, έχει ασυνήθιστα χαμηλό σημείο τήξης και λειώνει στη θερμοκρασία της παλάμης, 29,7646 °C[3], πολύ χαμηλότερο από τα άλλα στοιχεία της ίδιας ομάδας του περιοδικού πίνακα δηλαδή το βόριο (2075 °C), το αργίλιο (660,32 °C ), το ίνδιο (156,6 °C) και το θάλλιο (304 °C). Μόνο ο υδράργυρος (-38,83 °C) και το καίσιο (28,44 °C) έχουν χαμηλότερες θερμοκρασίες τήξης από το γάλλιο. Η τήξη μάλιστα του γαλλίου συνοδεύεται και από συστολή, πράγμα που αποτελεί ένδειξη του σχηματισμού διμερούς μορφής (Ga2) κοντά στο σημείο τήξης[44].

Μια άλλη ασυνήθιστη ιδιότητα είναι ότι μπορεί να υπερψυχθεί, δηλαδή να ψυχθεί κάτω από το σημείο ψύξης χωρίς στερεοποίηση[38].

Διαθέτει επίσης υψηλό σημείο βρασμού (2204 °C) και είναι το χημικό στοιχείο με το μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας μεταξύ σημείων τήξης και βρασμού, περίπου 2174 °C[38].

Το α-Ga, όπως και το νερό, το πυρίτιο, το βισμούθιο, το αντιμόνιο και το γερμάνιο[42], διαστέλλεται όταν στερεοποιείται γι' αυτό δεν πρέπει να φυλάσσεται σε γυάλινα δοχεία τα οποία μπορεί να σπάσουν με τη διαστολή[15]. Η πυκνότητά του κοντά στο σημείο τήξης είναι κατά περίπου 3,1 % υψηλότερη από την πυκνότητα σε θερμοκρασία δωματίου. Όπως αποδείχθηκε με μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας, αυτό οφείλεται στο ότι το στερεό γάλλιο σχηματίζει πολύ σταθερά διμερή Ga2 δηλαδή μοριακούς δεσμούς σε στερεά κατάσταση[44]. Γι'αυτό το λόγο ονομάζεται και "πολυμερικό" γάλλιο[41].

Το γάλλιο διαχέεται γρήγορα μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα ορισμένων μετάλλων και ειδικά του αργιλίου. Αν χαραχθεί μια γραμμή από κομμάτι στερεού γαλλίου πάνω σε αλουμινόχαρτο, το αλουμίνιο θα γίνει αμέσως εύθρυπτο στην περιοχή της γραμμής ως αποτέλεσμα της διάχυσης του Ga ανάμεσα στους πόρους του αλουμινίου. Γι'αυτό το λόγο η Διεθνής Ένωση Αεροπορικών Μεταφορών (International Air Transport Association, ΙΑΤΑ) ταξινόμησε το γάλλιο στα διαβρωτικά υλικά[24].

Κρυσταλλικές διαμορφώσεις του γαλλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Έχουν περιγραφεί επτά κρυσταλλικές δομές του γαλλίου, μία σταθερή (α-Ga) και έξι μετασταθείς που σχηματίζονται σε διάφορες θερμοκρασίες και πιέσεις. Η α-μορφή σχηματίζεται σε κανονική πίεση και θερμοκρασία, οι μορφές β-, γ-, και δ- σχηματίζονται από υπέρψυξη του γαλλίου σε κανονική πίεση αλλά χαμηλή θερμοκρασία, οι μορφές Ga-II, Ga-III σε υψηλές πιέσεις και πρόσφατα αναγνωρίστηκε και η μορφή Ga-IV που σχηματίζεται σε πολύ υψηλή πίεση[43].

Η ορθορομβική μορφή α-Ga είναι η συνηθέστερη και περιγράφηκε πλήρως για πρώτη φορά το 1932 από το Γερμανό χημικό Λάφς (Fritz Laves, 1906 - 1978)[45]. Είναι έντονα ανισότροπη, εμφανίζεται σε κανονική θερμοκρασία (< 29,7741 °C[46]) και πίεση, έχει αριθμό συναρμογής 1+2+2+2 και κάθε άτομο γαλλίου συναρμόζεται με επτά γειτονικά με χαρακτηριστικούς δεσμούς Ga-Ga μήκους 2,45 Å[43].

Η μονοκλινής μορφή β-Ga έχει θερμοκρασία τήξης -16,3 °C[47] και η μορφή γ-Ga έχει σημείο τήξης -35,6 °C[48]. Η δύο αυτές μετασταθείς μορφές λαμβάνονται από το υπερψυγμένο γάλλιο σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση[47].

Η στοιχειώδης κυψελίδα της ρομβοεδρικής μορφής δ-Ga αποτελείται 22 άτομα Ga. Η μετασταθής μορφή δ-Ga εμφανίζεται σε ατμοσφαιρική πίεση και στους -19,45 °C[49].

Στις διαμορφώσεις υψηλής πίεσης Ga-IIGa-III και Ga-IV που μελετήθηκαν με περίθλαση ακτίνων-Χ παρατηρήθηκαν μεγάλοι αριθμοί συναρμογής μεταξύ των ατόμων Ga[43]. Η ενδοκεντρωμένη κυβική μορφή Ga-ΙΙ σχηματίζεται στις 27.600 Αtm και η ενδοκεντρωμένη τετραγωνική μορφή Ga-III σχηματίζεται στις 25.700 Αtm ενώ έχει σημείο τήξης 48,7 °C[24]. Η ολοεδρικά κεντρωμένη κυβική μορφή Ga-IV είναι σταθερή σε πίεση τουλάχιστον 1.480.000 atm χωρίς αισθητή αλλαγή του όγκου[50].

Χημικά χαρακτηριστικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

ΖΣτοιχείοΗλεκτρόνια ανά στιβάδα
5Βόριο2, 3
13Αργίλιο2, 8, 3
31Γάλλιο2, 8, 18, 3
49Ίνδιο2, 8, 18, 18, 3
81Θάλλιο2, 8, 18, 32, 18, 3
113Νιχόνιο2, 8, 18, 32, 32, 18, 3

Το γάλλιο ανήκει στην 13η ομάδα (παλιότερος συμβολισμός ΙΙΙΑ) και στον τομέα p, δηλαδή το εξωτερικό του ηλεκτρόνιο ανήκει σε p-τροχιακό. Τα στοιχεία του τομέα p παρουσιάζουν μεταξύ τους μεγάλες διαφορές στις φυσικοχημικές ιδιότητες, διότι είναι ο μόνος τομέας που περιέχει μέταλλα, αμέταλλα και ευγενή αέρια[51].
Με βάση τον όξινο-βασικό χαρακτήρα των οξειδίων του, το γάλλιο, ανήκει στα ημιμέταλλα (μεταλλοειδή) αλλά με βάση την ηλεκτρική του αγωγιμότητα ταξινομείται στα μέταλλα[51]. Ανήκει επίσης και στα λεγόμενα πτωχά μέταλλα (poor metals), χημικός όρος που δεν είναι αναγνωρισμένος από την IUPAC. Αυτά είναι 14 στοιχεία του τομέα-p που δημιουργούν ένα τρίγωνο δεξιά των στοιχείων μετάπτωσης στον περιοδικό πίνακα και είναι το αργίλιο, το ίνδιο, το γάλλιο, το θάλλιο, το γερμάνιο, ο κασσίτερος, ο μόλυβδος, το αντιμόνιο, το βισμούθιο, το πολώνιο και τα στοιχεία 113, φλερόβιο, 115 και λιβερμόριο. Είναι ηλεκτραρνητικότερα των μεταβατικών μετάλλων, πιο μαλακά από αυτά και έχουν θερμοκρασίες τήξης και βρασμού γενικά χαμηλότερες. Διακρίνονται ωστόσο από τα μεταλλοειδή επειδή έχουν πολύ μεγαλύτερα σημεία βρασμού[51]. Το γάλλιο έχει επαμφοτερίζοντα χαρακτήρα και στην ηλεκτροχημική σειρά των μετάλλων (έχει κανονικό δυναμικό Ε0 = -0,529 V) βρίσκεται μακριά από το αργίλιο (Ε0 = -1,676 V) και είναι λιγότερο δραστικό από αυτό και πιο κοντά στον ψευδάργυρο (Ε0 = -0,763 V) που βρίσκεται ακριβώς αριστερά στον περιοδικό πίνακα[41].

Τα ιόντα γαλλίου σε υδατικά διαλύματα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μονοσθενές κατιόν Ga+ είναι γνωστό μόνο σε τήγματα, ενώ το δισθενές Ga2+ υπάρχει μόνο στο ιόν Ga2X62- (X = Cl, Br, I) που σχηματίζεται από την ηλεκτρόλυση μεταλλικού γαλλίου σε ισχυρό οξύ. Περιέχει δεσμό Ga—Ga αλλά εύκολα οξειδώνεται π.χ. από αλογόνα προς GaX4-[52]

Το τρισθενές ιόν Ga3+ είναι το σημαντικότερο για την υδατική χημεία του γαλλίου. Τα διαλύματα και η χημεία των ενώσεων συναρμογής του Ga3+ μοιάζουν κάπως με του Al3+ και In3+ αλλά είναι πολύ παρόμοια με του κατιόντος Fe3+ (υψηλού spin), όπως φαίνεται στο διπλανό πίνακα[53]

ΠαράμετροςGa3+Fe3+Al3+In3+
Ιονική ακτίνα (pm)
(οκταεδρική)
6264,553,580
Ιονική ακτίνα (pm)
(τετραεδρική)
47493962
Απόλυτη σκληρότητα (eV)
(Pearson)
1712,0845,7713
Ηλεκτραρνητικότητα1,811,831,611,78
Ενέργεια διάσπασης δεσμού
μετάλλου-οξυγόνου (KJ/mol)
353,5390,4511320

Σε διαλύματα το ιόν Ga3+ βρίσκεται με τη μορφή οκταεδρικού εφυδατωμένου συμπλόκου με έξι μόρια νερού, [Ga(H2O)6]3+, και συμπεριφέρεται ως "σκληρό οξύ" κατά Pearson[53]. Συνδέεται εύκολα και ισχυρά με ισχυρές βάσεις κατά Lewis, ιδιαιτέρως με ΟΗ-. Το ιόν Ga3+ αποτελεί μεταλλικό κέντρο με ισχυρή τάση για δημιουργία χηλικών ενώσεων με υποκαταστάτες που διαθέτουν Ο-δότες δηλαδή μέσω ατόμων οξυγόνου και, σε μικρότερο βαθμό, Ν-δότες (μέσω ατόμων αζώτου)[54]. Το [Ga(H2O)6]3+ υδρολύεται σχεδόν πλήρως, αντικαθιστώντας σταδιακά τα μόρια νερού με ΟΗ-, σε pH κοντά στην ουδέτερη περιοχή σχηματίζοντας εύκολα το δυσδιάλυτο άμορφο Ga(OH)3 που έχει σταθερά γινομένου διαλυτότητας Ksp = 7×10−36[55] :

[Ga(H2O)6]3+ + Η2Ο  [Ga(H2O)5(OH)]2+ + H3Ο+ (pK1 = 2,6)
[Ga(H2O)5(OH)]2+ + Η2Ο  [Ga(H2O)4(OH)2]+ + H3Ο+ (pK2 = 3,3)

Σε συγκεντρώσεις γαλλίου πάνω από 0,01 Μ και σε pH περίπου 2, καταβυθίζεται ένα μέρος του [Ga(H2O)4(OH)2]+ ως μια άμορφη φάση που μοιάζει στη δομή με το Ga(OH)3[53] :

[Ga(H2O)4(OH)2]+  Ga(OH)3(s) + H3O+ + 2H2O

ενώ το υπόλοιπο υδρολύεται:

[Ga(H2O)4(OH)2]+ + H2O  [Ga(H2O)3(OH)3]+ + H3O+ (pK3 = 4,4)

Το εν διαλύσει Ga(OH)3(aq) ιοντίζεται εν μέρει:

Ga(OH)3(aq) + Η2Ο  Ga(OH)4- + H+ (pK4 = 6,3)

Σε pH = 7,4 στους 25 °C η συνολική διαλυτότητα του γαλλίου στο νερό (σε ισορροπία με το στερεό GaO(OH)) είναι περίπου 10−6 mol/L, με το διαλυμένο γάλλιο κατά 98,4 % στη μορφή Ga(OH)4- και κατά 1,6 % στη μορφή Ga(OH)3. Το Ga(OH)3 και το GaO(OH) αποδεικνύουν τις επαμφοτερίζουσες ιδιότητες του γαλλίου, αυξάνοντας τη διαλυτότητα και σε υψηλές και σε χαμηλές τιμές pH. Η ελάχιστη διαλυτότητα (10-7,2 Μ) εμφανίζεται σε pH = 5,2. Ακόμη και σε pH = 2, ωστόσο, η συνολική διαλυτότητα των Ga(OH)3 και GaO(OH) είναι μόνο 10−2 Μ και σε pH = 10 είναι μόνο 10-3,3 Μ[56].
Εκτός από το υδροξείδιο και το οξείδιο-υδροξείδιο, το γάλλιο σχηματίζει και το πολύ δυσδιάλυτο φωσφορικό γάλλιο(ΙΙΙ), GaPO4, το οποίο σε pH κοντά στην ουδέτερη περιοχή έχει γινόμενο διαλυτότητας Ksp = 10−21[53].

Ηλεκτρονιακή δόμηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η συστολή της ατομικής ακτίνας του Ga
Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση Ga

Ορισμένες χημικές παράμετροι του γαλλίου παρουσιάζουν κάποιες ανωμαλίες σε σχέση με τις αντίστοιχες του αργιλίου (που βρίσκεται ακριβώς από πάνω στην ίδια ομάδα του περιοδικού πίνακα)[20]:

  • Το άτομο του γαλλίου έχει παρόμοιο μέγεθος με το άτομο του αργιλίου, και τα δύο έχουν ομοιοπολική ακτίνα 125 pm, αλλά το Ga έχει ηλεκτραρνητικότητα υψηλότερη από του Al, 1,81 έναντι 1,61 αντίστοιχα.
  • Το άθροισμα των τριών πρώτων ενεργειών ιονισμού του γαλλίου δηλαδή 578,8 + 1979,3 + 2963 = 5521,3 KJ/mol, είναι υψηλότερο από αυτό του αργιλίου (5138,8 KJ/mol). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να υπάρχουν και ενώσεις του γαλλίου στις οποίες αυτό εμφανίζεται με αριθμούς οξείδωσης +1 αλλά και +2 εκτός από τον κυριότερο που είναι ο +3.
  • Το υδρίδιο GaH3 έχει μικρότερη οξύτητα κατά Lewis σε σχέση με το AlH3.

Οι "ανωμαλίες" αυτές οφείλονται στο φαινόμενο της συστολής των στοιχείων του τομέα d (d-block contraction). Η αιτία της συστολής της ατομικής ακτίνας είναι η μικρή προστασία (θωράκιση) του πυρηνικού φορτίου από τα ηλεκτρόνια των d τροχιακών. Τα εξωτερικά ηλεκτρόνια σθένους έλκονται πιο έντονα από τον πυρήνα οπότε προκαλείται αύξηση των δυναμικών (ενεργειών) ιονισμού και κατά συνέπεια δυσκολία ιονισμού αλλά και συρρίκνωση των ιονικών ακτίνων[41].

Χημικές αντιδράσεις του μετάλλου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι ενέργειες ιονισμού (σε kJ/mol) των σταδιακών μετατροπών του γαλλίου σε ιόντα από Ga+ έως Ga10+ καθώς και τα δυναμικά ημιαντιδράσεων αναγωγής διαφόρων ενώσεων και ιόντων του Ga, βρίσκονται στους "κρυμμένους" πίνακες που ακολουθούν[57]:

Ενέργειες ιονισμού
ΜετατροπήΕνέργεια ιονισμού (KJ/mol)
Ga - Ga+578,8
Ga+ - Ga2+1979,3
Ga2+ - Ga3+2963
Ga3+ - Ga4+6200
Ga4+ - Ga5+8700
Ga5+ - Ga6+11400
Ga6+ - Ga7+14400
Ga7+ - Ga8+17700
Ga8+ - Ga9+22300
Ga9+ - Ga10+26100
Δυναμικά αναγωγής
ΗμιαντίδρασηΔυναμικό Ε0 (V)
Ga3+ + 2e- ⇆ Ga+-0,4
Ga3+ + 3e- ⇆ Ga(s)-0,56

Το γάλλιο είναι αδιάλυτο στο νερό αντιδρά όμως με αυτό και οξειδώνεται σε αυτόκλειστο στους 200 °C[24] :

2Ga + 3H2Ο  Ga2O3 + 3H2

Είναι σταθερό στον ξηρό αέρα εξαιτίας της δημιουργίας στην επιφάνειά του ενός στρώματος οξειδίου. Στους 1000 °C οξειδώνεται από τον αέρα και με έντονη φλόγα από το καθαρό οξυγόνο σε υψηλή πίεση προς οξείδιο[41] :

4Ga + 3O2  2Ga2O3

Όπως φαίνεται από την ημιαντίδραση Ga3+ + 3e- ⇆ Ga(s), Ε0 = -0,56 V, το γάλλιο βρίσκεται πριν το υδρογόνο στην ηλεκτροχημική σειρά των μετάλλων και επομένως το αντικαθιστά στα αραιά οξέα όπως επίσης αντικαθιστά και τα μέταλλα που βρίσκονται μετά από αυτό στις ενώσεις τους (αντιδράσεις απλής αντικατάστασης)[58]

2Ga + 3H2SO4 (αραιό)  Ga2(SO4)3 + 3H2
2Ga + 6HCl  2GaCl3 + 3H2
Ga + 3AgNO3  Ga(NO3)3 + 3Ag

Αντιδρά εν ψυχρώ με το χλώριο και το βρώμιο και εν θερμώ με το ιώδιο, σχηματίζοντας αλογονίδια του τύπου GaX3 (X =Cl, Br, I). Επίσης αντιδρά εν θερμώ με το θείο[23] :

2Ga + 3X2  2GaX3
4Ga + 3S2  2Ga2S3

Διαλύεται αργά στα υδροξείδια των αλκαλίων σχηματίζοντας άλατα γαλλικών ανιόντων (Ga(OH)4-)[52] :

2Ga + 2NaOH + 6H2Ο  2NaGa(OH)4 + 3H2

Το βασιλικό νερό οξειδώνει το γάλλιο το οποίο οξειδώνεται και από το υπεροξείδιο του νατρίου αλλά και από το χλωρικό κάλιο σύμφωνα με τις αντιδράσεις αντίστοιχα[58]:

3Ga + 3HNO3 + 9HCl  3GaCl3 + 3NO + 6H2O
3Na2O2 + 2Ga  2Na3GaO3 3
KClO3 + 2Ga  Ga2O3 + KCl

Από την επίδραση πυκνού νιτρικού οξέος, το γάλλιο μεταπίπτει σε παθητική κατάσταση δηλαδή επικαλύπτεται γρήγορα από οξείδιο το οποίο αποτρέπει την περαιτέρω διάβρωση του μετάλλου ενώ από την επίδραση πυκνού θερμού θειικού οξέος προκύπτει θειικό άλας[58] :

2Ga + 6H2SO4  Ga2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2Ο

Όταν διαβιβαστεί υδροχλώριο πάνω από Ga σε υψηλή θερμοκρασία (950 °C) και χαμηλή πίεση (< 20 KPa) σχηματίζεται αέριο χλωριούχο γάλλιο(Ι) το οποίο καταβυθίζεται με ψύξη με υγρό άζωτο ως κόκκινο στερεό που αποσυντίθεται στους 0 °C[41] :

2Ga + 2HCl  2GaCl + H2

Το άζωτο αντιδρά με το γάλλιο σε πολύ ειδικές συνθήκες, ενώ τα στοιχεία P, As, Sb αντιδρούν με θέρμανση :

Ga + A  GaA (A = P, As, Sb)

όπως και τα S, Se, Te :

Ga + A'  Ga2A'3 (A' = S, Se, Te)

Σε θερμοκρασίες μεταξύ 500 °C - 1000 °C ή μεγαλύτερες, το γάλλιο είναι πολύ διαβρωτικό για τα περισσότερα μέταλλα εκτός από το βολφράμιο, το μολυβδαίνιο και το νικέλιο[24]. Διαβρώνει πολύ γρήγορα λεπτό φύλλο αλουμινίου και χοντρό φύλλο μέσα σε λίγες ώρες σε θερμοκρασία δωματίου.

Ανίχνευση γαλλίου με φασματοσκοπικές μεθόδους[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κατά την ανίχνευση του μετάλλου με φλογοφασματοσκοπία εκπομπής (flame emission spectroscopy, FES), υπάρχουν δύο γραμμές εκπομπής, μέλη της ίδιας διπλής κορυφής, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν: στα 403,30 nm και 417,21 nm. Μια μικρή μείωση (3-mm κόκκινη ζώνη), της φλόγας υποξειδίου του αζώτου (N2O)-ακετυλενίου (C2H2) δίνει το καλύτερο όριο ανίχνευσης με το μέγιστο σήμα που εμφανίζεται κοντά στην άκρη του εσωτερικού κώνου. Στη φασματοσκοπία ατομικής εκπομπής (atomic absorption spectroscopy, AAS), το όριο ανίχνευσης[Σημ. 5] του γαλλίου σε υδατικό διάλυμα είναι 75 μg/L[59]. Στην AAS είναι προτιμότερη η χρήση πολύ λεπτής φλόγας N2O-(C2H2). Η γραμμή στα 287,42 nm είναι πιο ευαίσθητη αλλά εξίσου χρήσιμη είναι η διπλή κορυφή στα 294,4 nm και η γραμμή στα 417,21 nm[55].

Κατά τον προσδιορισμό του γαλλίου στα ορυκτά του, για να αυξηθεί η εκλεκτικότητα και η ευαισθησία της ΑΑS, το μέταλλο πρώτα εξάγεται με μορφή συμπλόκου με 8-οξυκινολίνη και Ν-κυνναμοϋλ-φαινυλ-υδροξυλαμινη (CAFHA) και μετά εισάγεται η ένωση αυτή στον ατομοποιητή[60].

Το γάλλιο μπορεί επίσης να ταυτοποιηθεί με χρωματομετρικές μεθόδους (με χρήση ροδαμίνης Β), φθορισμομετρικά (με χρήση 8-υδροξυ-κινολίνης) ή και συμπλοκομετρικά με τιτλοδότηση με δινάτριο άλας του αιθυλενο-διαμινο-τετραοξικού οξέος (EDTA)[24].

Ισότοπα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κύριο λήμμα: Ισότοπα του γαλλίου

Το φυσικό γάλλιο συντίθεται από μίγμα δύο σταθερών ισοτόπων : 69Ga σε ποσοστό 60,108 % και 71Ga σε ποσοστό 39,892 %[61].

Το ραδιοϊσότοπο 67Ga (χρόνος ημιζωής t1/2 = 3,2617 ημέρες)[62] και το 68Ga (χρόνος ημιζωής t1/2 = 67,71 λεπτά)[63] χρησιμοποιούνται στην πυρηνική ιατρική. Το 67Ga χρησιμοποιείται στην ιατρική απεικόνιση, διαδικασία που είναι γνωστή ως "σάρωση γαλλίου", στον εντοπισμό νεοπλασιών και στην ανίχνευση φλεγμονών[64]. Είναι το πλέον μακρόβιο ραδιοϊσότοπο του γαλλίου [65].

Το ραδιοϊσότοπο 68Ga διασπάται με εκπομπή ποζιτρονίων με προϊόν τον πυρήνα του ψευδαργύρου-68[66], παράγεται από το γερμάνιο-68 μέσα σε κατάλληλες γεννήτριες[67]. Παρόλο που είναι γνωστό στην πυρηνική ιατρική εδώ και 35 χρόνια, η πρόσφατη αξιοποίησή του με νέες επισημασμένες ουσίες όπως π.χ. το γάλλιο-68-1,4,7,10-τετρααζακυκλοδωδεκαν-N,N',N,N'-τετραοξικό οξύ (gallium-68-DOTA), δημιουργεί νέα δεδομένα στην απεικόνιση με τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) στην πυρηνική ιατρική[68].

Ενώσεις του γαλλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το γάλλιο έχει δομή εξωτερικής στιβάδας 4s2 4p1 και εμφανίζεται στις ενώσεις του με κύριο αριθμό οξείδωσης +3 εφόσον μπορεί να απολέσει και τα 3 ηλεκτρόνια. Υπάρχουν όμως και ενώσεις όπου παρουσιάζεται με αριθμό οξείδωσης +1 αν χάσει μόνο το 4p1 ηλεκτρόνιο εξαιτίας του φαινομένου της συστολής των στοιχείων του τομέα d. Αναφέρονται και διμερείς διαμαγνητικές ενώσεις που περιέχουν δεσμό Ga-Ga όπου το γάλλιο έχει αριθμό οξείδωσης +2[1].

Οξείδια - Υδροξείδια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κρυσταλλική δομή του β-Ga2O3

Ga2O3. Το κυριότερο οξείδιο του γαλλίου είναι το Ga2O3 το οποίο υπάρχει σε πέντε διαμορφώσεις. Το α-Ga2O3 είναι σταθερό σε υψηλές θερμοκρασίες, το β-Ga2O3 είναι η σταθερότερη μορφή. Είναι οξείδιο επαμφοτερίζον, πιο δραστικό από την αλουμίνα και μπορεί να αναχθεί προς μεταλλικό γάλλιο με Η2 ή με CO και θέρμανση στους 600 °C. Το γ-Ga2O3 παρασκευάζεται με ταχεία θέρμανση του υδροξειδίου στους 400˚C-500˚C. Το δ-Ga2O3 σχηματίζεται από την αποσύνθεση Ga(NO3)3 στους 250 °C το οποίο όταν θερμανθεί στιγμιαία στους 500 °C, μετατρέπεται σε ε-Ga2O3[1]. Το Ga2O3 χρησιμοποιείται σε εφαρμογές λέιζερ, σε κατασκευές υλικών που φωσφορίζουν ή φθορίζουν, σε αισθητήρες αερίου, στη νανοτεχνολογία, στην κατασκευή καταλυτών κ.ά.

Ga2O. Το οξείδιο του γαλλίου(Ι) ή υποξείδιο του γαλλίου είναι μαύρο στερεό σταθερό στον ξηρό αέρα και σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Παρασκευάζεται με αναγωγή υπό κενό μεταξύ 500 °C και 700 °C του Ga2O3 από Ga, προς τα οποία και αποσυντίθεται πάνω από τους 100 °C. Είναι ισχυρό αναγωγικό ικανό να ανάγει το H2SO4 προς H2S[1].

GaO. Το οξείδιο του γαλλίου(ΙΙ) δεν είναι σταθερό υπό φυσιολογικές συνθήκες και η ύπαρξή του έχει διαπιστωθεί φασματοσκοπικά μόνο στην αέρια φάση.

Ga(OH)3 και GaO(OH). Το υδροξείδιο του γαλλίου(ΙΙΙ) είναι πολύ δυσδιάλυτο στερεό, έχει σταθερά γινομένου διαλυτότητας Ksp = 7×10−36, και φαίνεται να έχει άμορφη δομή. Σχηματίζεται από την υδρόλυση του εφυδατωμένου Ga3+. Μετατρέπεται με την παραμονή προς την φαινομενικά σταθερή ορθορομβική κρυσταλλική φάση GaΟ(OH)(γάλλιο οξείδιο-υδροξείδιο), η οποία είναι κάπως λιγότερο διαλυτή σε ουδέτερο διάλυμα από το Ga(OH)3[53] :

GaO(OH) + H2Ο  Ga3+ + 3OH- (pK = 39,1)

αλλά σαφώς διαλυτή σε αλκαλικά διαλύματα με το σχηματισμό γαλλικών αλάτων[53] :

GaO(OH) + H2Ο + OH-  Ga(OH)4- (pK = 0,33)

Το GaO(OH) μπορεί να παρασκευαστεί και από τη θέρμανση του Ga(OH)3 στους 100 °C[20] ή με θέρμανση Ga με νερό σε αυτόκλειστο στους 200 °C[1]

GaOH. Το υδροξείδιο του γαλλίου(Ι) παρασκευάζεται από την αντίδραση ατόμων γαλλίου με Η2Ο ή Η2Ο2. Φασματοσκοπικές και θεωρητικές μελέτες έδειξαν ότι έχει γωνιώδη δομή[20].

Υδρίδια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μοντέλο του μορίου Ga2H6

Γαλλάνια, [GaH3]n. Από πολλές απόψεις, η χημεία των γαλλανίων προσομοιάζει περισσότερο με τη χημεία των βορανίων (BnHn+4, BnHn+6) παρά με αυτή των αλανίων ([AlH3]n) διότι η ηλεκτραρνητικότητα του γαλλίου (1,81) είναι μεγαλύτερη του αργιλίου (1,61) και πιό κοντά σε αυτήν του βορίου (2,04)[52].
Τα μοριακά είδη της μορφής [GaH3]n είναι γνωστά από το 1989 ενώ έχουν εντοπιστεί και οι μορφές Ga2H2 και GaH2. Υπάρχουν φασματοσκοπικές αποδείξεις ενός ολιγομερούς του τύπου [GaH3]n με n > 2 στη στερεά φάση και σε διάλυμα σε χαμηλή θερμοκρασία αλλά η μορφή Ga2H6 (διγαλλάνιο, digallane) φαίνεται ότι είναι η επικρατέστερη στην αέρια φάση[1]. Το διγαλλάνιο μελετήθηκε λεπτομερειακά στις αρχές της δεκαετίας του 1990 και μελέτες με περίθλαση ηλεκτρονίων έδειξαν ότι μοιάζει δομικά με το διβοράνιο, Β2Η6. Υπάρχει μόνο σε χαμηλή θερμοκρασία ως λευκό στερεό και αποσυντίθεται πάνω από τους -20,15 °C προς Ga και Η2. Παρασκευάζεται από GaCl3 και Me3SiH και αναγωγή του προϊόντος από LiAlH4 στους -33,15 °C[54]. Αντιδρά με υδροχλώριο στους -95 °C δίνοντας Ga2Cl6 αλλά και με άλλα αντιδραστήρια όπως αμμωνία, αιθυλένιο, φωσφίνη κ.ά. πάντα σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (< -20 °C)[1].

Το τριγαλλάνιο, Ga3H9 έχει μελετηθεί μόνο με θεωρητικές υπολογιστικές μεθόδους[1].

Γαλλιλένιο, GaH. Το μήκος δεσμού Ga-Η στο γαλλιλένιο (gallylene) είναι 1,67 Å και η ενθαλπία σχηματισμού + 239 KJ/mol. Σχηματίζεται με μορφή ασταθών σωματιδίων όταν ατομικό υδρογόνο διέλθει πάνω από Ga σε υψηλή θερμοκρασία ή κατά τη διάρκεια ηλεκτρικών εκκενώσεων μεταξύ ανοδικού ηλεκτροδίου από χαλκό και καθοδικού από γάλλιο σε ατμόσφαιρα Η2 [41].

Δυαδικές ενώσεις με Ν, P, As, Sb[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι δυαδικές ενώσεις του γαλλίου με τα στοιχεία της 13ης ομάδας του περιοδικού πίνακα, έχουν αποκτήσει ιδιαίτερο ενδιαφέρον εξαιτίας της χρήσης τους ως III-V ημιαγώγιμα υλικά όμοια με το πυρίτιο και το γερμάνιο[20].

Κομμάτι από ενιαίο κρύσταλλο GaN, μήκους ~ 3 mm

GaN. Το άχρωμο αζωτούχο γάλλιο(ΙΙΙ) ή νιτρίδιο του γαλλίου είναι αγωγός n-τύπου, κρυσταλλώνεται στο εξαγωνικό σύστημα με δομή βουρτσίτη και είναι σταθερό σε κανονική πίεση αλλά και στο κυβικό σύστημα με δομή σφαλερίτη όταν αναπτύσσεται με μεθόδους επιταξίας σε κυβικό υπόστρωμα[7]. Έχει πυκνότητα 6,15 g/cm³ που είναι η μεγαλύτερη από τις ενώσεις του Ga με τα στοιχεία της 15ης ομάδας[69]. Μαζί με το GaAs αντιπροσωπεύουν σχεδόν το 99 % του γαλλίου που καταναλώνεται στις Η.Π.Α. Χρησιμοποιείται για να κατασκευή διόδων λέιζερ και εκπομπής φωτός (LED)[10]. Κρύσταλλοι GaN μπορούν να αναπτυχθούν σε τήγμα Na/Ga αφού πρώτα το GaN παρασκευαστεί με επίδραση αμμωνίας σε Ga ή Ga2O3.

Έχει μελετηθεί και το αζίδιο του γαλλίου(ΙΙΙ), Ga(N3)3, το οποίο παρασκευάζεται με αποσύνθεση της ένωσης GaF3·NH3 στους 250 °C[24].

GaP. Το κίτρινο φωσφορούχο γάλλιο(ΙΙΙ) ή φωσφίδιο του γαλλίου κρυσταλλώνεται στο κυβικό σύστημα, έχει δομή σφαλερίτη και είναι σταθερό σε κανονική πίεση αλλά σε πίεση > 21 - 30 GPa αποκτά δομή β-Sn (λευκός κασσίτερος)[7]. Έχει πυκνότητα 4,138 g/cm³, σκληρότητα 5 και όταν εμφυτευθεί θείο ή τελλούριο σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις[Σημ. 6] μετατρέπεται σε αγωγό n-τύπου. Είναι άοσμο στερεό αδιάλυτο στο νερό. Έχει πορτοκαλί χρώμα παραλλαγές του οποίου εμφανίζονται ανάλογα με τις προσμίξεις. Χρησιμοποιείται ως υλικό τεχνολογίας LED από τη δεκαετία του 1960. Ως LED εκπέμπει φως διαφόρων χρωμάτων (πράσινο, κιτρινοπράσινο, κόκκινο) ανάλογα με το "ντοπάρισμα" που δέχεται[20].

Κρύσταλλοι GaAs, περίπου 2 mm. Γυαλισμένη (αριστερά) και τραχεία πλευρά

GaAs. Το σκουρόχρωμο αρσενικούχο γάλλιο(ΙΙΙ) ή αρσενίδιο του γαλλίου κρυσταλλώνεται στο κυβικό σύστημα, έχει δομή σφαλερίτη και είναι σταθερό σε κανονική πίεση αλλά σε πίεση > 17 GPa αποκτά ορθορομβική δομή[7]. Έχει σκληρότητα 4-5 της κλίμακας Mohs, πυκνότητα 5,317 g/cm³[69] και χρησιμοποιείται για να κατασκευή οπτοηλεκτρονικών συσκευών (δίοδοι λέιζερ, LED, φωτοανιχνευτές και ηλιακά κύτταρα) και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων[10]. Αποτελεί το σημαντικότερο εμπορικό III-V ημιαγωγό παγκοσμίως, πολυτιμότερο ακόμη και από το πυρίτιο για ηλεκτρονικά κυκλώματα υψηλής ταχύτητας[54].

GaSb. Το σκουρόχρωμο αντιμονιούχο γάλλιο(ΙΙΙ) ή αντιμονίδιο του γαλλίου κρυσταλλώνεται στο κυβικό σύστημα, έχει δομή σφαλερίτη και είναι σταθερό σε κανονική πίεση αλλά σε πίεση > 8 - 10 GPa αποκτά δομή β-Sn (λευκός κασσίτερος)[7]. Έχει πυκνότητα 5,61 g/cm³, σκληρότητα 4,5[69] και μετατρέπεται σε ημιαγωγό p-τύπου όταν "ντοπαριστεί" με αλκυλοπαράγωγα του κασσιτέρου(ΙV) όπως ο τετραμεθυλο- και τετραβουτυλο-κασσίτερος, Me4Sn και Bu4Sn αντίστοιχα, με ψευδάργυρο αλλά και με έρβιο[54].

Δυαδικές ενώσεις με S, Se, Te[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το θειούχο γάλλιο(ΙΙ), GaS

Ενώσεις του Ga(III). Το θειούχο γάλλιο(ΙΙΙ), Ga2S3, είναι κίτρινο στερεό μέτρια διαλυτό στο νερό και στα οξέα, που έχει τρεις πολυμορφικές μορφές α-, β- και γ-Ga2S3. Οι δύο πρώτες έχουν τη δομή του βουρτσίτη και η άλλη του σφαλερίτη στον οποίο το 1/3 των θέσεων των ιόντων Zn2+ είναι μη κατειλημμένες. Το σεληνιούχο και τελλουριούχο γάλλιο(ΙΙΙ), G2Se3 και Ga2Te3 αντίστοιχα, έχουν τη δομή του γ-Ga2S3[41]. Είναι p-ημιαγωγοί τύπου III-IV και χρησιμοποιούνται σε διόδους λέιζερ και φωτοβολταϊκά[70].

Ενώσεις του Ga(I). Το γκριζόμαυρο στερεό θειούχο γάλλιο(Ι), Ga2S, και το σεληνιούχο γάλλιο(Ι), Ga2Se μπορούν να παρασκευαστούν από την αντίδραση του Ga με το Ga2S3 και το Ga2Se3 αντίστοιχα. Δεν έχουν μελετηθεί όμως επαρκώς ακόμη. Σε υδατικά διαλύματα όλα αποσυνθέτονται προς μεταλλικό Ga και αντίστοιχη ένωση Ga(III) [41].

Ενώσεις του Ga(II). Είναι γνωστές οι δομές των GaS, GaSe, GaTe που παρασκευάζονται με ανάλογους τρόπους με τις αντίστοιχες ενώσεις του Ga(I). Το GaS είναι κίτρινο στερεό μέτρια διαλυτό στο νερό και στα οξέα που λειώνει στους 970 °C και το GaSe είναι σκούρο κόκκινο και χρησιμοποιείται ως ένα μη γραμμικό φωτοαγώγιμο οπτικό υλικό. Το GaTe είναι ημιαγωγός του III-VI τύπου[70]. Σε υδατικά διαλύματα όλα αποσυνθέτονται προς μεταλλικό Ga και αντίστοιχη ένωση Ga(III)[41].

Αλογονίδια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στερεοχημικό μοντέλο του GaF3
Στερεοχημικό μοντέλο των ενώσεων GaΧ3 με Χ = Cl, Br, I

GaX3. Όλα τα τριαλογονίδια είναι ισχυρότατα οξέα κατά Λιούις και σχηματίζουν σύμπλοκα του τύπου GaX3L (L= ligand δηλαδή υποκαταστάτης)[52]. To GaF3 είναι μη πτητικό στερεό με υψηλό σημείο τήξης που παρασκευάζεται με απευθείας αντίδραση του γαλλίου με φθόριο ή υδροφθόριο. Είναι ένωση αδιάλυτη στο νερό και σε ένυδρη ή άνυδρη μορφή έντυπα αποτελεί πηγή γαλλίου για εφαρμογές ευαίσθητες σε οξυγόνο, όπως η παραγωγή μετάλλων[70]. Τα άλλα GaΧ3 (Χ = Cl, Br, I) προκύπτουν επίσης με απευθείας αντίδραση του Ga με τα αλογόνα. Είναι σχετικώς πτητικά σώματα και στη στερεά κατάσταση έχουν κρυσταλλικά πλέγματα που περιέχουν διμερή Ga2X6. Οι ατμοί αποτελούνται από μόρια διμερών τα οποία είναι επίσης παρόντα σε διαλύματα των ενώσεων σε ανόργανους διαλύτες. Μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες εμφανίζονται τα μονομερή GaΧ3. Τα GaCl3, GaBr3 σχηματίζουν σύμπλοκα ιόντα με αριθμούς συναρμογής 4, 5, 6[54]. Το GaCl3 σε πολύ ξηρή κατάσταση χρησιμοποιείται σε ημιαγωγούς και σε εφαρμογές που απαιτούν ενώσεις υψηλής καθαρότητας[70].

GaX. Τα μονοαλογονίδια είναι ασταθή ενώ το GaF δεν είναι γνωστό. Το GaCl σχηματίζεται με θέρμανση του GaCl3 στους 1097 °C αλλά δεν έχει απομονωθεί ως καθαρή ένωση. Πάνω από τους 0 °C αυτοοξειδώνεται προς Ga(0) και Ga(III). Το GaBr επίσης σχηματίζεται σε υψηλή θερμοκρασία[54]. Τόσο το GaCl όσο και το GaΒr είναι σταθερά μόνο σε κατάλληλους διαλύτες και τα μετασταθή αυτά διαλύματα χρησιμοποιούνται για την παρασκευή άλλων ενώσεων του γαλλίου.

GaX2. Το GaF2 δεν είναι γνωστό. Όταν τα GaΧ3 θερμαίνονται με γάλλιο σχηματίζονται ενώσεις με τύπο "GaΧ2" αλλά κρυσταλλογραφικά και μαγνητικά δεδομένα έδειξαν ότι έχουν τη δομή Ga+[GaΧ4] το γάλλιο δηλαδή περιέχεται με αριθμούς οξείδωσης +1 και +3[54]. Παρασκευάζονται με ηλεκτρόλυση μεταλλικού γαλλίου μέσα σε ισχυρό οξύ[52]

Άλλα αλογονίδια. Υπάρχουν και ενδιάμεσα χλωρίδια, βρωμίδια και ιωδίδια όπου το γάλλιο έχει αριθμούς οξείδωσης +1, +2, +3. Για παράδειγμα το Ga3Cl7 έχει παραπλήσια δομή με το διχρωμικό ανιόν, Cr2O72-, και ανταποκρίνεται περισσότερο στον τύπο GaIGaIII2Cl7[71]. Τα Ga2Br3 και Ga2I3 έχουν δομές GaI2 GaII2Br6 and GaI2 GaII2I6 αντίστοιχα και περιέχουν δεσμούς Ga-Ga όπου το γάλλιο έχει αριθμό οξείδωσης +2.

Σύμπλοκα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το γάλλιο εμφανίζει αριθμούς συναρμογής από 1 έως 6 με πιο συνηθισμένους το 4 και το 6[41].

Το GaCl3 και το GaBr3 σχηματίζουν σύμπλοκα ιόντα αλλά με αριθμούς συναρμογής 4, 5 ή 6 : [GaCl6]3-, [GaBr6]3—, [GaCl5]2—, [GaCl4] και [GaBr4] οπότε έτσι δημιουργούνται και ενώσεις της μορφής L·GaX3 με L = ουδέτερη βάση κατά Lewis και X = Cl, Br[54].

Το χηλικό σύμπλοκο με EDTA, Ga(EDTA) γίνεται πάντα με αναλογία 1:1 ανεξάρτητα από το φορτίο του μετάλλου. Χρησιμοποιείται για δέσμευση ιόντων σε κονσερβοποιημένα τρόφιμα και ως αντίδοτο σε δηλητηριάσεις από Pb2+[72]

Κράματα και διμεταλλικές ενώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κράμα galinstan από σπασμένο θερμόμετρο πάνω σε γυαλί

Το γάλλιο αναμιγνύεται πλήρως σε υγρή κατάσταση με το αργίλιο, το ίνδιο, τον κασσίτερο και τον ψευδάργυρο και δε σχηματίζονται ενώσεις αλλά τα κράματα αυτά έχουν τη δυαδική μορφή απλών ευτηκτικών συστημάτων[Σημ. 7] που περιέχουν πάνω από 90 % Ga (το κράμα με In περιέχει 76 % Ga) και λιώνουν σε θερμοκρασίες μικρότερες των 30 °C[24]. Αναφέρονται πολλές διμεταλλικές ενώσεις του γαλλίου της μορφής MxGay όπου M = σχεδόν όλα τα μεταβατικά μέταλλα αλλά και αλκάλια και αλκαλικές γαίες και x, y = ακέραιοι αριθμοί π.χ. AgGa, Au7Ga2, Ir3Ga5, SrGa4, Ti2Ga, Li3Ga2, KGa4, Na5Ga8 κ.ά. που κρυσταλλώνονται σε διάφορα κρυσταλλικά συστήματα. Επίσης είναι γνωστές ενώσεις με τα στοιχεία των λανθανιδών π.χ. DyGa2, LaGa2, ErGa3 κ.ά. και των ακτινιδών π.χ. UGa2, PuGa6 κ.ά.[24]

Από τη δεκαετία του 1980 έχουν παρασκευαστεί και μελετηθεί διάφορα κράματα του γαλλίου με τα άλλα στοιχεία της ίδιας ομάδας του περιοδικού πίνακα, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως ως ημιαγωγοί. Οι ενώσεις αυτές αποδίδονται με μη στοιχειομετρικούς τύπους και περιέχουν επίσης και κάποιο αμέταλλο όπως αρσενικό, αντιμόνιο, φωσφόρο[69]. Παραδείγματα: GaxIn1-xAsySb1-y, GaxIn1-xAs, GaxIn1-xP, GaxIn1-xSb, GaxIn1-xAsyP1-y, AlxGa1-xAs κ.ά. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες των ενώσεων αυτών εξαρτώνται από τις τιμές των παραμέτρων x, y που δεν είναι πάντα ακέραιες π.χ. οι πυκνότητες των ενώσεων Ga0,47In0,53AsyP1-y και Ga0,47In0,53AsyP1-y δίνονται από τον τύπο (4,81 + 0,552·y + 0,138·y2) g/cm³ όπου για την πρώτη ένωση είναι y = 0,24 και για τη δεύτερη είναι y = 0,6. Άρα η 1η ένωση γίνεται Ga0,47In0,53As0,24P0,76 με πυκνότητα d = 4,95 g/cm³ και η 2η γίνεται Ga0,47In0,53As0,6P0,4 με d = 5,19 g/cm³[69].

Galinstan. Ο όρος αυτός χρησιμοποιείται για οικογένεια ευτηκτικών κραμάτων αποτελούμενων από γάλλιο (από το αγγλικό gallium), ίνδιο (από το αγγλικό indium) και κασσίτερο (από το λατινικό όνομα stannum του κασσιτέρου) τα οποία είναι άοσμα υγρά σε θερμοκρασία δωματίου αδιάλυτα στο νερό και τυπικά έχουν σημείο πήξης −19 °C και σημείο βρασμού πάνω από 1300 °C. Μια τυπική σύνθεση galinstan είναι 68,5 % Ga, 21,5 % In και 10 % Sn. Τα ιατρικά θερμόμετρα με galinstan θεωρούνται πιο ακριβή και ασφαλέστερα από τα παραδοσιακά θερμόμετρα υδραργύρου γιατί τα κράματα galinstan είναι μη τοξικά και δε δημιουργούν σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα όπως ο υδράργυρος[73].

Φάσεις Zintl. Με τον όρο φάσεις Τσιντλ (Zintl phases) χαρακτηρίζεται μια μεγάλη ομάδα ουσιών που αποτελούν, κατά κάποιο τρόπο, τη γέφυρα-μετάβαση μεταξύ ιοντικών και πολυμεταλλικών ενώσεων. Ο όρος εισήχθη για πρώτη φορά από το Γερμανό χημικό Φριτς Λάφες (Fritz Laves, 1906 – 1978) το 1941 σε αναγνώριση του έργου του επίσης Γερμανού χημικού Έντουαρντ Τσιντλ (Eduard Zintl, 1898 – 1941) που είχε αποβιώσει την ίδια χρονιά και τις μελέτησε πρώτος τη δεκαετία του 1930. Οι φάσεις Τσιντλ αποτελούνται από μέταλλο των ομάδων 1η (αλκάλια) και 2η (αλκαλικές γαίες) και ένα ή περισσότερα στοιχεία του τομέα p του περιοδικού πίνακα π.χ. NaTl, CaSi2, NaGe, Ba4SiAs4, Ba3AlSb3 κ.ά. Είναι ουσίες ιοντικές όπου κατιόν είναι το πλέον ηλεκτροθετικό μέταλλο της ένωσης, εύθρυπτες, ημιαγώγιμες, διαμαγνητικές ή ελαφρά παραμαγνητικές ανάλογα με τη θερμοκρασία. Διακρίνονται γενικά τρεις τυπικές ομάδες φάσεων Τσιντλ : α) με μη-εντοπισμένους δεσμούς, β) με εντοπισμένους δεσμούς όπως π.χ. K3Ga3As4 και γ) με διασυνδεδεμένες συστάδες (clusters) όπου έχουν περιγραφεί αρκετές ενώσεις με γάλλιο[46].

Οργανικές ενώσεις του γαλλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στερεοχημικό μοντέλο του (CH3)3Ga

Δεν υπάρχουν δυαδικές ενώσεις του γαλλίου με άνθρακα. Έχουν μελετηθεί όμως κάποια τριαδικά καρβίδια με έμφαση κυρίως στη δομή και τις μαγνητικές τους ιδιότητες όπως Mn3GaC, Nd3GaC και Mo2GaC[24].
Έχουν μελετηθεί πάνω από 1000 οργανικές ενώσεις του γαλλίου. Μεταξύ αυτών υπάρχουν οργανικά οξέα (οξικό, οξαλικό, κιτρικό), αλκοξείδια και παράγωγά τους π.χ. Ga(OCH3), Ga(OC6H5)3 κ.ά.

Από το 1980 και μετά, το ενδιαφέρον για τις οργανομεταλλικές ενώσεις του Ga έχει αυξηθεί, κυρίως επειδή αυτές χρησιμοποιούνται ως πρόδρομες ουσίες για να ημιαγωγικά υλικά όπως το GaAs. Έχουν μελετηθεί ενώσεις όπως το τριμεθυλο-γάλλιο, (CH3)3Ga (σημείο τήξης -16 °C, σημείο βρασμού 56 °C) και το τριαιθυλο-γάλλιο (CH3CH2)3Ga που περιέχουν δεσμό Ga-C μήκους 196 pm. Είναι μονομερή και σε διάλυμα και σε αέρια φάση και είναι άχρωμα πυροφορικά υγρά δηλαδή αναφλέγονται εύκολα όταν έρθουν σε επαφή με τον αέρα. Παρασκευάζονται από αντιδραστήρια Γκρινιάρ με αντιδράσεις όπως[54] :

GaBr3 + 3RMgBr  R3Ga + 3MgBr2
GaCl3 + 3RLi  R3Ga + 3LiCl
2Ga + 3R2Hg  2R3Ga + 3Hg

Με δότες ηλεκτρονίων (D) σχηματίζουν ενώσεις της μορφής GaR3·D.

Το υδροξείδιο της μορφής (CH3)2GaOH που μπορεί να παρασκευαστεί από υδρόλυση του Ga(CH3)3, έχει ελαφρά αλκαλικό χαρακτήρα. Αντιδρά με υδατικά διαλύματα ανόργανων οξέων όπως υπερχλωρικό, θειικό ή νιτρικό και σχηματίζει άλας (CH3)3Ga(H2O)2+ που περιέχει το εφυδατωμένο κατιόν Ga(CH3)2+[41].

Τοξικότητα - Προφυλάξεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Επαγγελματικές ασθένειες που οφείλονται στο γάλλιο δεν έχουν αναφερθεί και ο βιολογικός ρόλος του μετάλλου και των ενώσεών του έχουν μελετηθεί μόνο πειραματικά. Οι εργαζόμενοι στις βιομηχανίες ηλεκτρονικών όπου χρησιμοποιείται το αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs) μπορεί να εκτεθούν σε επικίνδυνες ουσίες προερχόμενες από αυτό, όπως είναι το αρσενικό και η αρσίνη. Το GaAs συσσωρεύεται κυρίως στους πνεύμονες και στα νεφρά και έχει χαρακτηριστεί καρκινογόνο για τους ανθρώπους από το "Διεθνές Γραφείο Ερευνών για τον Καρκίνο" (International Agency for Research on Cancer, IARC) παρόλο που δεν υπάρχουν δεδομένα και οι αποδείξεις καρκινογένεσης σε πειραματόζωα είναι οριακές[74]. Το νιτρικό γάλλιο είναι πολύ επιβλαβές για το δέρμα και τα μάτια ενώ η υψηλή τοξικότητα του οξικού και του κιτρικού γαλλίου έχει αποδειχθεί από θανάτους πειραματόζωων από παράλυση του αναπνευστικού συστήματος[23].

Η τοξικότητα του γαλλίου και των ενώσεών του εξαρτάται από τον τρόπο εισαγωγής τους στο σώμα. Πειράματα σε κουνέλια για μακρά περίοδο (4 έως 5 μήνες) έδειξαν ασήμαντες διαταραχές στις πρωτεΐνες και μικρή αναστολή της δράσης των ενζύμων που οφείλονταν στη μικρή απορρόφηση του γαλλίου από το σώμα[23]. Επίσης, η απορρόφηση γαλλίου μετά από κατάποση σωματιδίων GaAs από πειραματόζωα, ήταν πάρα πολύ μικρή.

Η κύρια οδός απέκκρισης του γαλλίου από το σώμα είναι μέσω των ούρων, με μικρότερες ποσότητες να αποβάλλονται με τα κόπρανα. Στους ανθρώπους, το 67Ga έχει αναφερθεί στο γάλα θηλασμού μητέρων που είχαν υποβληθεί σε θεραπεία με το ραδιοϊσότοπο ενώ σε βρέφη που θήλαζαν αυτό εντοπίστηκε μόνο στο γαστρεντερικό σωλήνα. Πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι το γάλλιο έχει υψηλό συντελεστή μεταφοράς από κατάποση τροφής στο γάλα των μητέρων[74]. Οι ατμοί γαλλίου είναι επιβλαβείς όταν εισπνέονται και το μέταλλο δεν πρέπει να έρχεται σε επαφή με το δέρμα ή να καταπίνεται. Σε περίπτωση επαφής με τα μάτια, πρέπει αυτά να πλυθούν αμέσως με άφθονο νερό και να ζητηθεί ιατρική συμβουλή. Οι χειριστές γαλλίου πρέπει να φοράνε κατάλληλη προστατευτική ενδυμασία και κατάλληλα γάντια και γυαλιά[75].

Εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το γάλλιο και οι ενώσεις του βρίσκουν πολλές εφαρμογές ιδιαίτερα σε τεχνολογίες αιχμής. Έτσι, το μεταλλικό γάλλιο χρησιμοποιείται σε θερμόμετρα, σε ανιχνευτές ροής ηλιακών νετρίνων, σε κράματα συγκόλλησης και στη δημιουργία "υγρών" κραμάτων, σε οδοντιατρικά κράματα κ.ά. Οι ενώσεις του, κυρίως με N, As, P όπως GaN, GaAs κλπ. χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ως ημιαγωγοί, σε διόδους laser και LED, σε στρατιωτικές εφαρμογές, σε φωτοβολταϊκά κ.ά. Πολλά άλατα όπως το γαλλικό νάτριο και σύμπλοκα όπως το μαλτολικό γάλλιο χρησιμοποιούνται στην καταπολέμηση κακοηθών όγκων. Το οξείδιο του γαλλίου χρησιμοποιείται ως ενισχυτικό καταλυτών στην πετροχημική βιομηχανία.

Σχεδόν το 95 % του παραγομένου παγκοσμίως γαλλίου διοχετεύεται σε εφαρμογές ημιαγωγών, παρόλο που ανακαλύπτονται συνεχώς καινούργιες χρήσεις του μετάλλου σε νέα κράματα και κυψέλες καυσίμων. Το 2010, στις Η.Π.Α. περίπου το 64% του γαλλίου που καταναλώθηκε χρησιμοποιήθηκε σε ολοκληρωμένα κυκλώματα (Integrated Circuits). Σε οπτικοηλεκτρονικές συσκευές, οι οποίες περιλαμβάνουν διόδους λέιζερ, διόδους LED, φωτοανιχνευτές και ηλιακά κύτταρα, χρησιμοποιήθηκε το 35 % και το υπόλοιπο 1% χρησιμοποιήθηκε στην έρευνα και ανάπτυξη, σε κράματα και άλλες εφαρμογές[12].

Ημιαγωγοί[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μπλε LED βασισμένα σε γάλλιο
Κρύσταλλος GaN

Το μεταλλικό γάλλιο χρησιμοποιείται ευρέως ως πρόσμιξη σε ημιαγωγούς. Το υπερκαθαρό πυρίτιο αλλά και το γερμάνιο μπορούν να "ντοπαριστούν" με γάλλιο για να χρησιμοποιηθούν σε διάφορα μικροεξαρτήματα στερεάς κατάστασης, όπως τρανζίστορ[40]. Οι πιο κοινές εφαρμογές του γαλλίου είναι με τη μορφή των ημιαγωγών p-τύπου αρσενικούχου και αζωτούχου γαλλίου(ΙΙΙ), GaAs και GaN αντίστοιχα των οποίων η ζήτηση αυξάνεται συνεχώς. Πάνω από το 90 % των εφαρμογών του γαλλίου σε βιομηχανικές χώρες γίνεται μέσω του GaAs[15]. Οι δύο αυτές ενώσεις χρησιμοποιούνται σε αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα, σε ενισχυτές για την καλωδιακή τηλεόραση και ασύρματους σταθμούς βάσης επικοινωνιών[76], σε οπτοηλεκτρονικές συσκευές, σε διόδους εκπομπής φωτός (LED), σε διόδους λέιζερ, σε φωτοανιχνευτές, σε ηλιακά κύτταρα αλλά και σε “smartphones” 3ης και 4ης γενιάς[11] τα οποία χρησιμοποιούν τέσσερις φορές περισσότερο GaAs από παλαιότερα κινητά τηλέφωνα[10]. Ήδη αναπτύσσεται νέα γενιά LED με νιτρίδιο γαλλίου-ινδίου, GaInN. Αυτά τα νέα LED λέγεται ότι θα μπορούν να προσφέρουν εξαιρετική φωτεινότητα σε διάφορα χρώματα του φάσματος[15]. Το Σεπτέμβριο του 2009, επιστήμονες στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο Μασαχουσέτης κατασκεύασαν υβριδικό μικροτσίπ με GaN-πυρίτιο που αναμένεται να είναι μικρότερο, πιο γρήγορο και πιο αποδοτικό από τους μικροεπεξεργαστές που βασίζονται μόνο στο πυρίτιο. Η αυξημένη ζήτηση σε GaAs και GaN οφείλεται επίσης σε νέες ασύρματες εφαρμογές επικοινωνιών και tablet PC[10]. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα που βασίζονται στο GaAs χρησιμοποιούνται σε πολλές στρατιωτικές εφαρμογές λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους, και δεν υπάρχουν ουσιαστικά υποκατάστατα του υλικού αυτού στις εφαρμογές αυτές[12]. Δίοδοι λέιζερ 405 nm από GaN χρησιμοποιούνται ως πηγές ιώδους φωτός για ανάγνωση δίσκων Blu-ray.

Το γάλλιο αποτελεί συστατικό των νέων φωτοβολταϊκών ενώσεων, όπως τα μονοφασικά κράματα χαλκού-ινδίου-γαλλίου-σεληνίου-θείου, Cu(In,Ga)(Se,S)2, που ανακοινώθηκαν από ερευνητές της Νότιας Αφρικής και των Η.Π.Α. για χρήση σε ηλιακούς συλλέκτες ως εναλλακτική λύση του κρυσταλλικού πυριτίου, του οποίου η προμήθεια είναι προς το παρόν μειωμένη[77].

Αρκετοί δορυφόροι αλλά και οχήματα εξερεύνησης της επιφάνειας του πλανήτη Άρη, χρησιμοποιούν τριπλή επίστρωση GaAs σε ηλιακά κύτταρα από γερμάνιο[78].

Ανιχνευτές νετρίνων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πολύ ενδιαφέρουσα από επιστημονικής άποψης εφαρμογή του γαλλίου είναι η χρήση του ισοτόπου 71Ga σε δύο πειράματα ανίχνευσης της ροής των ηλιακών νετρίνων. Τα δύο πειράματα στηρίζονταν στη μετατροπή του ισοτόπου 71Ga στο ισότοπο 71Ge, το οποίο μπορεί να ανιχνευθεί, σύμφωνα με την αντίδραση :

71Ga + νe → 71Ge + e-.
  • Στο Παρατηρητήριο Νετρίνων με Γάλλιο στο Γκραν Σάσσο, ανατολικά της Ρώμης, το σχέδιο GALLEX συνέλεγε συνεχώς στοιχεία από το 1991 έως το 1997 χρησιμοποιώντας δεξαμενή με 12,2 τόννους ενυδατωμένου γαλλίου[79]. Τον Απρίλιο του 1998 ξεκίνησε νέο σχέδιο παρατήρησης των ηλιακών νετρίνων που διήρκεσε μέχρι τον Ιανουάριο του 2002. Χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 83 τόννοι διαλύματος GaCl3-HCl[80], που περιείχαν 30 τόννους καθαρού Ga, και τοποθετήθηκαν σε τούνελ στο Grand Sasso, περιμένοντας κάποια επιτυχημένη μετατροπή του 71Ga σε 71Ge από τη διέλευση των νετρίνων μέσα από τη Γη[15].
  • Ένα άλλο πείραμα ανίχνευσης της ροής ηλιακών νετρίνων, με την επωνυμία SAGE (Soviet–American Gallium Experiment - μετάφραση: Σοβιετοαμερικανικό πείραμα γαλλίου, ή μερικές φορές Russian-American Gallium Experiment - μετάφραση: Ρωσοαμερικανικό πείραμα γαλλίου) ξεκίνησε με τη συνεργασία Ρώσων και Αμερικανών επιστημόνων στο Παρατηρητήριο νετρίνων του Μπακσάν (Baksan) στον Καύκασο της Ρωσίας από το Δεκέμβριο του 1989 και μέχρι τον Ιανουάριο του 2010 συνεχιζόταν κανονικά με ελάχιστες διακοπές. Χρησιμοποιήθηκαν 50 τόνοι λιωμένου 71Ga[80] μέσα σε 10 αντιδραστήρες και τα άτομα 71Ge που παράγονταν συγκεντρώνονται σε αέριο μίγμα γερμανίου-ξένου. Τα άτομα 71Ge στη συνέχεια μετρούνταν ένα-ένα σε μικρό αναλογικό μετρητή καθώς μετατρέπονταν και πάλι σε 71Ga[81].

Ιατρικές εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα ραδιονουκλίδια του γαλλίου, και ειδικότερα το κιτρικό γάλλιο επισημασμένο με 68Ga αλλά και το 67Ga, μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διάγνωση ασθενειών των οστών αλλά και του εγκεφάλου όπως η ασθένεια Hodgkin, το λέμφωμα και η ενδιάμεση πνευμονοπάθεια[82]. Άλατα γαλλίου, όπως το κιτρικό ή το νιτρικό γάλλιο που περιέχουν ραδιενεργό ισότοπο του γαλλίου, έχουν χρησιμοποιηθεί στην πυρηνική ιατρική απεικόνιση. Αυτή η χρήση, ωστόσο, έχει σε μεγάλο βαθμό αντικατασταθεί από τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) με χρήση της 2-δεοξυ-2-φθορογλυκόζης που περιέχει το ισότοπο 18F.

Οι θεραπευτικές ιδιότητες του Ga3+ έχουν αναγνωριστεί πριν από περίπου 80 χρόνια όταν βρέθηκε ότι το θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη θεραπεία της σύφιλης[83]. Η αποτελεσματικότητα του κατιόντος Ga3+ φαίνεται να οφείλεται στο γεγονός ότι λόγω της μεγάλης χημικής ομοιότητας που παρουσιάζει με το κατιόν Fe3+, προσκολλάται στα ίδια σημεία του οργανισμού και είναι εξίσου βιοσυμβατό με αυτό [56]. Στα επόμενα χρόνια, αποδείχθηκε ότι το ένυδρο νιτρικό γάλλιο(ΙΙΙ), Ga(NO3)3·9H2O, παρά την τοξικότητά του[74], θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως αντικαρκινικό φάρμακο για το καρκινοσάρκωμα Walker 256 και για τη λευχαιμία L1210 επειδή το ιόν απορροφάται από τον όγκο μέσω της κυκλοφορίας του αίματος. Το άλας αυτό είναι αποτελεσματικό ακόμη και αν εγχυθεί σε σημείο του σώματος μακριά από τον όγκο. Το νιτρικό ανιόν δε φαίνεται να παίζει ιδιαίτερο ρόλο οπότε το ίδιο αποτελεσματικά είναι και το χλωριούχο (GaCl3) αλλά και το θειικό γάλλιο(ΙΙΙ) (Ga2(SO4)3)[84]. Το Ga(NO3)3 επίσης μπορεί να αντιστρέψει τον εκφυλισμό των οστών ή/και τον καρκίνο, την υπερασβεστιαιμία, την οστεοπόρωση και το σύνδρομο Παζέ. Στην περίπτωση θεραπευτικής δράσης, το γάλλιο σταματά την οστική απορρόφηση, ομαλοποιεί τα επίπεδα ασβεστίου, προσθέτει οστική μάζα και σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα[85].

Μια άλλη ένωση του γαλλίου που χρησιμοποιείται για θεραπευτικούς σκοπούς είναι το σύμπλοκο με τρία μόρια μαλτόλης (μαλτολικό γάλλιο)[83], που λαμβάνεται από το στόμα, και σε κλινικές και δοκιμές έδωσε θετικά αποτελέσματα ως πιθανή θεραπεία για διάφορους τύπους καρκίνου, λοιμώδεις νόσους και φλεγμονές[56]. Το μαλτολικό γάλλιο είναι σε θέση να προμηθεύσει γάλλιο με υψηλή βιοδιαθεσιμότητα[Σημ. 8] που είναι πολλές φορές υψηλότερη από εκείνη των αλάτων γαλλίου όπως το νιτρικό ή το χλωριούχο γάλλιο[86].

Σε οδοντιατρικές εφαρμογές τα κράματα με γάλλιο-παλλάδιο-κασσίτερο δεν υφίστανται χρώση και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή και επισκευή ειδών οδοντικής προσθετικής. Αυτά τα κράματα παρουσιάζουν αρκετά υψηλή θερμοκρασία συγκόλλησης που επιτρέπει την προ-συγκόληση του κράματος χωρίς παραμόρφωση της αποκατάστασης[87].

Εφαρμογές κραμάτων γαλλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Γρανάτης γαδολινίου-γαλλίου (Gadolinium Gallium Garnet, GGG) με χημικό τύπο Gd3Ga5O12 και με εμπορικά ονόματα όπως Galliant ή Diamonique II χρησιμοποιείται ως υποκατάστατο του διαμαντιού γιατί είναι σχεδόν άχρωμος, έχει υψηλό δείκτη διάθλασης, λάμπει σαν διαμάντι και είναι σκληρός και κατεργάσιμος[88].
  • Κράμα βαναδίου-γαλλίου χρησιμοποιείται στην παρασκευή υπεραγώγιμου μαγνήτη πεδίου 17,5 Τ[40].
  • Το κράμα galinstan, αποτελούμενο από γάλλιο, ίνδιο και αντιμόνιο, είναι ρευστό δε θερμοκρασία δωματίου και επειδή έχει χαμηλή τοξικότητα αντικαθιστά τον υδράργυρο στα θερμόμετρα. Το κράμα αυτό έχει επίσης υψηλότερο ανακλαστικότητα και μικρότερη πυκνότητα από τον υδράργυρο, γι' αυτό τον αντικαθιστά και στους υγρούς καθρέπτες των τηλεσκοπίων της αστρονομίας[89].
  • Πολλά κράματα γαλλίου με στοιχεία της 13ης και 15ης ομάδας του περιοδικού πίνακα χρησιμοποιούνται ευρέως ως ημιαγωγοί. Οι ενώσεις αυτές αποδίδονται με μη στοιχειομετρικούς τύπους όπως π.χ. GaxIn1-xAsySb1-y, GaxIn1-xP κ.ά.[69]

Στρατιωτικές εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι ενώσεις GaAs ή GaN, λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους, χρησιμοποιούνται σε στρατιωτικές εφαρμογές και μάλιστα δεν υπάρχουν επί του παρόντος αποτελεσματικά υποκατάστατα. Για παράδειγμα, στα ραντάρ, τρία ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του GaN το καθιστούν ιδιαίτερα πολύτιμο: πολύ υψηλή αντίσταση εξόδου, ​​καλό υπόστρωμα θερμικής αγωγιμότητας και κατανομή ηλεκτρικού πεδίου που είναι δέκα φορές μεγαλύτερο από αυτό του GaAs. Επιπλέον, μια σειρά από σύγχρονες ενεργές κεραίες που χρησιμοποιούν GaN σε μαχητικά και περιπολικά αεροσκάφη, έχουν το κατάλληλο εύρος ζώνης και την ισχύ για επικοινωνίες και εκτέλεση επίθεσης παρεμβολών. Σε αυτό το πλαίσιο, η χρήση του GaN είναι ιδιαίτερα σημαντική για την ανάπτυξη των ενισχυτών που έχουν τόσο πολύ υψηλό εύρος ζώνης και μεγάλη ισχύ[76].

Το γάλλιο είναι επίσης σημαντικό για αμυντικούς σκοπούς, επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξειδικευμένες φωτογραφικές μηχανές που λειτουργούν σε υπεριώδη μήκη κύματος και φωτογραφίζουν εκτοξεύσεις πυραύλων ή εντοπίζουν εργοστάσια παραγωγής βιολογικών όπλων και επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ειδικά διαμορφωμένες, συμπαγείς υπέρυθρες κάμερες για τη χρήση σε μη επανδρωμένα οχήματα[76].

Στο παρελθόν, το γάλλιο είχε χρησιμοποιηθεί στη μηχανική κατεργασία του πλουτωνίου των πυρηνικών όπλων, για τη σταθεροποίηση των αλλοτροπικών μορφών του[76].

Άλλες εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Το γάλλιο έχει χρησιμοποιηθεί σε καταλύτες στην πετροχημική βιομηχανία. Η μετατροπή του προπανίου σε βενζολικά παράγωγα (βενζόλιοτολουόλιοξυλόλιο) βελτιώνεται με χρήση ζεολίθων ως καταλύτες που έχουν εμποτιστεί με διάλυμα νιτρικού γαλλίου. Η δραστική ουσία φαίνεται να είναι το οξείδιο του γαλλίου που είναι διάσπαρτο στο ζεόλιθο παρά τα κατιόντα του μετάλλου σε θέση ανταλλαγής[90].
  • Το γαλλικό μαγνήσιο, που περιέχει προσμίξεις όπως Mn2+, έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται σε υπεριώδεις ακτίνες που ενεργοποιούνται από σκόνη φωσφόρου.
  • Επειδή το γάλλιο μπορεί να υγράνει το γυαλί ή την πορσελάνη, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία πολύ λαμπρών καθρεπτών.
  • Όταν το γάλλιο προστίθεται σε ποσότητες έως 2 % στο υλικό κοινών συγκολλήσεων, μπορεί να βελτιώσει τα χαρακτηριστικά τους. Χρησιμοποιείται ακόμη ως "κόλλα" πολυτίμων λίθων πάνω σε μεταλλικά κοσμήματα[91].

Δευτερογενής παραγωγή - Ανακύκλωση γαλλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το γάλλιο που ανακτάται από ανακύκλωση, κυρίως από το GaAs και από τα απόβλητα που προκύπτουν από την υγρή φάση της επιταξίας[11], αποτελεί σημαντική πηγή του μετάλλου και μπορεί να αποτελεί μέχρι και το μισό της προσφοράς στην παγκόσμια αγορά. Η ανακύκλωση μπορεί να γίνει είτε από τα κατάλοιπα της παραγωγής νέων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, είτε μετά το τέλος της ζωής χρησιμοποιημένων συσκευών. Από μια ράβδο GaAs μόνο το 15 % καταστρέφεται κατά τη χρήση· το υπόλοιπο 85 % μπορεί να ανακυκλωθεί[39]. Ωστόσο, ειδικοί εκτιμούν ότι είναι σχεδόν αδύνατο να αυξηθούν οι ανακυκλούμενες ποσότητες επειδή, λόγω της αξίας του Ga και της τοξικότητας του As, αυτές έχουν ήδη βελτιστοποιηθεί[76].

Όπως ήδη αναφέρθηκε[12], οι χώρες που ανακυκλώνουν γάλλιο είναι ο Καναδάς, οι Η.Π.Α., η Ιαπωνία, η Μεγάλη Βρετανία και η Γερμανία. Είναι πιθανό όμως ότι γίνεται σημαντική ανακύκλωση και στην Κίνα[39].

Σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1.  Το ελληνικό site για την ιπτάμενη τέφρα Αρχειοθετήθηκε 2012-11-29 στο Wayback Machine. (ΕΘΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΕΡΕΥΝΑΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ). Η ιπτάμενη τέφρα ορίζεται ως το λεπτόκοκκο υλικό αποτελούμενο από κυρίως σφαιρικά, υαλώδη σωματίδια, προερχόμενα από την καύση κονιορτοποιημένου άνθρακα. Λαμβάνεται από τα ηλεκτροστατικά ή μηχανικά φίλτρα, τα οποία την δεσμεύουν από τα απαέρια των λεβήτων καύσης κονιορτοποιημένου άνθρακα
  2.  Τριπλό σημείο καθαρής ουσίας είναι η θερμοκρασία στην οποία οι τρεις καταστάσεις — αέρια, στερεά και υγρή — βρίσκονται σε ισορροπία. Στο σημείο αυτό τέμνονται οι τρεις καμπύλες ισορροπίας αέριο–υγρό, υγρό–στερεό και αέριο–στερεό, αποτελεί αμετάβλητη θερμοκρασία, δηλαδή χαρακτηριστική ιδιότητα της κάθε ουσίας
  3.  Ο Aaron John Ihde στο βιβλίο του The development of modern chemistry, Courier Dover Publications, 1984, ISBN 0-486-64235-6 στη σελ. 248, αναφέρει ότι ήταν φυσικό να δοθεί το όνομα γάλλιο προς τιμή της Γαλλίας με σκοπό την ανύψωση του ηθικού της, καθώς είχε πρόσφατα ηττηθεί στο Γαλλο-Πρωσικό Πόλεμο (1870-1871)
  4.  Βαθμός καθαρότητας μετάλλου 4Ν σημαίνει τέσσερα εννιάρια δηλαδή 99.99 %, 5Ν σημαίνει πέντε εννιάρια 99,999 % κ.ό.κ.
  5.  Η ευαισθησία στην AAS, σχετίζεται με την κλίση της καμπύλης αναφοράς, και ορίζεται ως η συγκέντρωση του ελεγχόμενου στοιχείου σε υδατικό διάλυμα που παράγει απορρόφηση 1 %. Συνήθως εκφράζεται σε μg/mL ή μg/g ανά 1 % απορρόφηση
  6.  Η πρακτική της εμφύτευσης κάποιων χημικών στοιχείων, σε πολύ μικρή συγκέντρωση, σε ένα υλικό με σκοπό αυτό να γίνει ημιαγωγός ή να βελτιωθούν οι οπτοηλεκτρονικές του ιδιότητες είναι γνωστή ως "ντοπάρισμα"
  7.  Το ευτηκτικό σύστημα αποτελείται από δύο συστατικά με χαρακτηριστική αναλογία μεταξύ τους έτσι ώστε μόνο αυτή εξασφαλίζει μικρότερη θερμοκρασία τήξης από το σημείο τήξης κάθε συστατικού χωριστά
  8.  Ο ορισμός της βιοδιαθεσιμότητας όπως τον καθορίζει η ακαδημία των Φαρμακευτικών επιστημών είναι: "Η καταμέτρηση της σχετικής ποσότητας ενός χορηγημένου φαρμάκου που φθάνει στη γενική κυκλοφορία του αίματος σε συνάρτηση με το ρυθμό που συμβαίνει". Κατά την ενδοφλέβια χορήγηση ενός φαρμάκου έχουμε πλήρη βιοδιαθεσιμότητα του φαρμάκου, δηλαδή F = 1 ενώ οποιαδήποτε άλλη οδός χορήγησης και αν ακολουθηθεί, η βιοδιαθεσιμότητα θα είναι F < 1

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. ↑ Άλμα πάνω, στο:1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 Downs, A.J., επιμ. (1993). Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and ThalliumISBN 978-0-7514-0103-5.
  2. ↑ Άλμα πάνω, στο:2,0 2,1 2,2 The Photographic Periodic Table of the Elements. Technical data for Gallium
  3. ↑ Άλμα πάνω, στο:3,0 3,1 Gregory F. Strouse (August 2004). «Standard Reference Material 1751: Gallium Melting-Point Standard» (PDF). NIST Special Publication 260-157. Ανακτήθηκε στις 2011-07-09.
  4. ↑ Άλμα πάνω, στο:4,0 4,1 Preston–Thomas, H. (1990). «The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90)»Metrologia 27: 3–10. doi:10.1088/0026-1394/27/1/002.
  5. ↑ Άλμα πάνω, στο:5,0 5,1 5,2 WebElements. Gallium
  6. ↑ Άλμα πάνω, στο:6,0 6,1 Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Αρχειοθετήθηκε 2012-01-12 στο Wayback Machine., in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  7. ↑ Άλμα πάνω, στο:7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 Martienssen W., Warlimont H., επιμ. (2005). «Classes of materials». Springer handbook of condensed matter and materials data. Springer. ISBN 978-3-540-44376-6.
  8.  Michael E. Wieser and Tyler B. Coplen (December 2010). «Atomic weights of the elements 2009(IUPAC Technical Report)» (PDF). Pure Appl. Chem. 83 (2): 371. Ανακτήθηκε στις 8/7/2011.
  9.  Εγκυκλοπαίδεια Πάπυρος Larousse "Britannica" τομ. 16ος, σελ.169.
  10. ↑ Άλμα πάνω, στο:10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 Brian W. Jaskula (Απριλίου 2011). 2009 Minerals Yearbook. GALLIUM (ADVANCE RELEASE) (PDF). U.S. GEOLOGICAL SURVEY. Ανακτήθηκε στις 9 Ιουλίου 2011.
  11. ↑ Άλμα πάνω, στο:11,0 11,1 11,2 11,3 Gallium: Global Industry Markets and Outlook (8 έκδοση). Roskill Information Services, Ltd. Μάιος 2011. Ανακτήθηκε στις 9 Ιουλίου 2011.[νεκρός σύνδεσμος]
  12. ↑ Άλμα πάνω, στο:12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 Brian W. Jaskula (Ιανουαρίου 2011). Mineral Commodity Summaries. Gallium (PDF). U.S. Geological Survey. Ανακτήθηκε στις 9 Ιουλίου 2011.
  13.  Gregory F. Strouse. NIST REALIZATION OF THE GALLIUM TRIPLE POINT (PDF). National Institute of Standards and Technology Gaithersburg, Maryland. σελ. 1. Ανακτήθηκε στις 9 Ιουλίου 2011.
  14. ↑ Άλμα πάνω, στο:14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 Mary Elvira Weeks (1933) (2003). Discovery of the Elements (3 έκδοση). Kessinger Publishing. ISBN 0766138720.[νεκρός σύνδεσμος]
  15. ↑ Άλμα πάνω, στο:15,0 15,1 15,2 15,3 15,4 15,5 15,6 Per Enghag (2004). Encyclopedia of the elements: technical data, history, processing, applications (εικονογραφημένη έκδοση). John Wiley and Sons. ISBN 3527306668.
  16. ↑ Άλμα πάνω, στο:16,0 16,1 P.E. Lecoq de Boisbaudran (1877). «About a New Metal, Gallium (Απόδοση στα Αγγλικά)»Annales de Chimie 10 (5): 100-141. Ανακτήθηκε στις 13/7/2011.
  17. ↑ Άλμα πάνω, στο:17,0 17,1 de Boisbaudran, Lecoq. «Caractères chimiques et spectroscopiques d'un nouveau métal, le gallium, découvert dans une blende de la mine de Pierrefitte, vallée d'Argelès (Pyrénées)»Comptes rendus 81: 493. Ανακτήθηκε στις 12/7/2011.
  18.  Gallium. Elementymology & Elements Multidict by Peter van der Krogt
  19.  Darrell Ebbing, Steven D. Gammon (2010). General Chemistry (9η έκδοση). Cengage Learning. σελ. 312. ISBN 0538497521.
  20. ↑ Άλμα πάνω, στο:20,0 20,1 20,2 20,3 20,4 20,5 20,6 20,7 Simon Aldridge, Tony Downs, Anthony J. Downs (2011). Simon Aldridge, Anthony J. Downs, επιμ. The Group 13 Metals Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Chemical Patterns and Peculiarities (εικονογραφημένη έκδοση). John Wiley and Sons. ISBN 0470681918.CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)
  21. ↑ Άλμα πάνω, στο:21,0 21,1 21,2 J.D Burton, F Culkin and J.P Riley (May 1959). «The abundances of gallium and germanium in terrestrial materials»Geochimica et Cosmochimica Acta 16 (1-3): 151-180. Ανακτήθηκε στις 8/7/2011.
  22. ↑ Άλμα πάνω, στο:22,0 22,1 22,2 Chemical Society (Great Britain) (1982). Specialist periodical report. Environmental chemistry (volume 2). Royal Society of Chemistry. ISBN 0851867650.
  23. ↑ Άλμα πάνω, στο:23,0 23,1 23,2 23,3 Jeanne Mager Stellman (1998). Jeanne Mager Stellman, επιμ. Encyclopaedia of Occupational Health and Safety: Chemical, industries and occupations (4, εικονογραφημένη έκδοση). International Labour Organization. ISBN 9221098168.
  24. ↑ Άλμα πάνω, στο:24,00 24,01 24,02 24,03 24,04 24,05 24,06 24,07 24,08 24,09 24,10 24,11 24,12 Kirk-Othmer (2005). «GALLIUM AND GALLIUM COMPOUNDS». Στο: Arza Seidel. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (vol. 12) (5η έκδοση). Wiley-Interscience. σελίδες 337–364. ISBN 047148511X.
  25.  TH. DITTRICH, TH. SEIFERT AND J. GUTZMER. «Gallium in bauxite deposits» (PDF). Mineralogical Magazine: 765. Ανακτήθηκε στις 23/7/2011.
  26.  V. Ya. Prokhorenko, V. V. Roshchupkin, M. A. Pokrasin, S. V. Prokhorenko and V. V. Kotov (2000). «Liquid Gallium: Potential Uses as a Heat-Transfer Agent»Physics and Astronomy (SpringerLink) 38 (6): 954-968.[νεκρός σύνδεσμος]
  27.  Barbara Sherwood Lollar (2005). Barbara Sherwood Lollar, επιμ. Environmental Geochemistry: Treatise on Geochemistry, Volume 9 (εικονογραφημένη έκδοση). Elsevier. σελ. 153. ISBN 0080446434.
  28.  Aleksandr Petrovich Lisit︠s︡yn (1996). James P. Kennett, επιμ. Oceanic sedimentation: lithology and geochemistry. American Geophysical Union. σελ. 203. ISBN 087590243X. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 21 Σεπτεμβρίου 2011.
  29. ↑ Άλμα πάνω, στο:29,0 29,1 29,2 29,3 29,4 Geochemical Atlas of Europe. Ga text Ανακτήθηκε 1/8/2012
  30.  «Ecole des Mines de Paris: GALLITE». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 11 Ιανουαρίου 2012. Ανακτήθηκε στις 17 Ιουλίου 2011.
  31. ↑ Άλμα πάνω, στο:31,0 31,1 Hand Book of Mineralogy. Gallite (Mineral Data Publishing, version 1)
  32.  TEIICHI UENO, KATSUYOSHI NAGASAKI, TOMOMASA HORIKAWA, MUTSUNORI KAWAKAMI AND KATSUHIKO KONDO (2005). «PHASE EQUILIBRIA IN THE SYSTEM Cu–Ga–S AT 500° AND 400 °C» (PDF). The Canadian Mineralogist 43: 1653-1661. Ανακτήθηκε στις 17/7/2011.
  33.  Mineral Species containing Gallium (Ga)
  34. ↑ Άλμα πάνω, στο:34,0 34,1 34,2 34,3 34,4 Z.Urmosi, M.C.Mirica, M.Iorga, D.Buzatu, I.Popa, I.Balcu (2010). «ELECTROCHEMICAL REACTOR FOR GALLIUM RECOVERY FROM THE BAUXITE TREATING BAYER PROCESS» (PDF). Annals of West University of Timisoara 19 (2): 57-68. Ανακτήθηκε στις 3/8/2012.
  35.  «Μεταλλουργία Αλουμινίου (αρχείο ppt). Πάνιας Δημήτριος, Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 3 Οκτωβρίου 2015. Ανακτήθηκε στις 22 Ιουλίου 2011.
  36.  A. Varadharaj, R. Srinivasan and G. Prabhakara Rao (1 December 1987). «Effect of impurities on gallate reduction in alkaline solution — a linear stripping voltammetry study»Journal of Applied Electrochemistry (SpringerLink) 19 (1989) (1): 61-64.[νεκρός σύνδεσμος]
  37. ↑ Άλμα πάνω, στο:37,0 37,1 «MinorMetals». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 14 Ιουλίου 2011. Ανακτήθηκε στις 23 Ιουλίου 2011.
  38. ↑ Άλμα πάνω, στο:38,0 38,1 38,2 «Recapture Metals Limited. Gallium». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 16 Απριλίου 2011. Ανακτήθηκε στις 23 Ιουλίου 2011.
  39. ↑ Άλμα πάνω, στο:39,0 39,1 39,2 Minor Metals Trade Association (MMTA). Gallium By a Special Contributor (PDF)[νεκρός σύνδεσμος]
  40. ↑ Άλμα πάνω, στο:40,0 40,1 40,2 François Cardarelli (2008). Materials handbook: a concise desktop reference (2η, εικονογραφημένη έκδοση). Springer. ISBN 1846286689.
  41. ↑ Άλμα πάνω, στο:41,00 41,01 41,02 41,03 41,04 41,05 41,06 41,07 41,08 41,09 41,10 41,11 Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2011). Inorganic chemistry (εικονογραφημένη έκδοση). Academic Press. ISBN 0123526515.CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)
  42. ↑ Άλμα πάνω, στο:42,0 42,1 Chemicool. Ga
  43. ↑ Άλμα πάνω, στο:43,0 43,1 43,2 43,3 Matthias Driess, Heinrich Nöth (2004). Matthias Driess, Heinrich Nöth, επιμ. Molecular clusters of the main group elements (εικονογραφημένη έκδοση). Wiley-VCH. ISBN 3527306544.
  44. ↑ Άλμα πάνω, στο:44,0 44,1 O. Züger and U. Dürig (1992). «Atomic structure of the α-Ga(001) surface investigated by scanning tunneling microscopy: Direct evidence for the existence of Ga2 molecules in solid gallium»Phys. Rev. B 46 (11): 7319–7321.
  45.  BRAHAMA D. SHARMA and JERRY DONOHUE (1962). «A refinement of the crystal structure of gallium» (PDF). Zeitschrift fur Kristallographie 117: 293.
  46. ↑ Άλμα πάνω, στο:46,0 46,1 Riccardo Ferro, Adriana Saccone (2008). Intermetallic chemistry (εικονογραφημένη έκδοση). Elsevier. ISBN 0080440991.
  47. ↑ Άλμα πάνω, στο:47,0 47,1 L. Bosio, A. Defrain, H. Curien et A. Rimsky (1969). «Structure cristalline du gallium β»Acta Crystallographica B25 (5): 995.
  48.  L. Bosio, H. Curien, M. Dupont et A. Rimsky (1972). «Structure cristalline du gallium γ»Acta Crystallographica B28 (6): 1974-1975.
  49.  L. Bosio, H. Curien, M. Dupont et A. Rimsky (1973). «Structure cristalline de Ga δ»Acta Crystallographica Section B 29 (2): 367-368.
  50.  Takemura Kenichi*, Kobayashi Kazuaki, and Arai Masao (1998). «High-pressure bct-fcc phase transition in Ga»Phys. Rev. B 58 58 (5): 2482-2486.
  51. ↑ Άλμα πάνω, στο:51,0 51,1 51,2 Μπαζάκης Ι.Α. Γενική Χημεία. Αθήνα.
  52. ↑ Άλμα πάνω, στο:52,0 52,1 52,2 52,3 52,4 Henderson W. (2000). Main Group Chemistry. Cambridge : Royal Society of Chemistry. ISBN 978-0-85404-617-1.
  53. ↑ Άλμα πάνω, στο:53,0 53,1 53,2 53,3 53,4 53,5 LAWRENCE R. BERNSTEIN (1998). «Mechanisms of Therapeutic Activity for Gallium» (PDF). PHARMACOLOGICAL REVIEWS 50 (4): 665-682. Ανακτήθηκε στις 5/8/2011.
  54. ↑ Άλμα πάνω, στο:54,0 54,1 54,2 54,3 54,4 54,5 54,6 54,7 54,8 Catherine E. Housecroft, A. G. Sharpe (2005). A. G. Sharpe, επιμ. Inorganic chemistry (2η, εικονογραφημένη έκδοση). Pearson Education. ISBN 0130399132.
  55. ↑ Άλμα πάνω, στο:55,0 55,1 Pradyot Patnaik, John A. Dean (2004). Dean's analytical chemistry handbook (2η έκδοση). New York : McGraw-Hill. ISBN 0071410600.
  56. ↑ Άλμα πάνω, στο:56,0 56,1 56,2 Lawrence R. Bernstein (2005). «Therapeutic Gallium Compounds». Στο: Gielen, M.; Tiekink, E.R.T. Metallotherapeutic Drugs and Metal-Based Diagnostic Agents: The Use of Metals in Medicine (PDF). Wiley, New York. σελίδες 259–277. ISBN 978-0-470-86403-6. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 29 Ιουνίου 2011. Ανακτήθηκε στις 5 Αυγούστου 2011.CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: editors list (link)
  57.  Freshney periodic table on line
  58. ↑ Άλμα πάνω, στο:58,0 58,1 58,2 Δημητριάδης, Θεόφιλος Γ. (1989). Τεστ οξειδοαναγωγής: 1000 αναλυτικά λυμένες αντιδράσεις: Με θεωρία οξειδοαναγωγικών συστημάτων: Για την 1η και 2η δέσμη και την Α και Β λυκείου. ΓΡΗΓΟΡΗ. ISBN 960-222-060-0.
  59.  American Chemical Society. Committee on Analytical Reagents (2006). Reagent chemicals: specifications and procedures (10η, εικονογραφημένη, επισημειωμένη έκδοση). Oxford University Press. σελ. 58. ISBN 0841239452.
  60.  Anatoliĭ Ivanovich Samchuk, Anatoliĭ Terentʹevich Pilipenko (1987). Analytical chemistry of minerals. VSP. σελ. 154. ISBN 906764076X.
  61.  J. R. DE LAETER, J. K. BÖHLKE, P. DE BIÈVRE, H. HIDAKA, H. S. PEISER, K. J. R. ROSMAN AND P. D. P. TAYLOR (2003). «Atomic weights of the elements : REVIEW 2000(IUPAC Technical Report)» (PDF). Pure Appl. Chem. 75 (6): 755. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2012-06-12. Ανακτήθηκε στις 1/8/2012.
  62.  NuDat 2.6 database Αρχειοθετήθηκε 2013-03-10 στο Wayback Machine. Brookhaven National Laboratory
  63.  NuDat 2.6 database Αρχειοθετήθηκε 2013-03-10 στο Wayback Machine. Brookhaven National Laboratory
  64.  Εξετάσεις Πυρηνικής Ιατρικής Υπουργείο Ανάπτυξης. Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας
  65.  WolframAlpha: Gallium isotopes
  66.  68Ga
  67.  Loc'h C, Mazièré B, Comar D. (1980). «A new generator for ionic gallium-68»Journal of Nuclear Medicine 21 (2): 171-173.
  68.  A. AL-NAHHAS, Z. WIN, T. SZYSZKO, A. SINGH, C. NANNI, S. FANTI and D. RUBELLO (2007). «Gallium-68 PET: A New Frontier in Receptor Cancer Imaging» (PDF). International Journal of Cancer Research and Treatment 27: 4087-4094. Ανακτήθηκε στις 1/8/2012.
  69. ↑ Άλμα πάνω, στο:69,0 69,1 69,2 69,3 69,4 69,5 New Semiconductor Materials. Characteristics and Properties
  70. ↑ Άλμα πάνω, στο:70,0 70,1 70,2 70,3 «American elements. The World's Manufacturer of Engineered & Advanced Materials». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 26 Ιουλίου 2011. Ανακτήθηκε στις 28 Ιουλίου 2011.
  71.  Die Kristallstruktur von Ga3Cl7 Frank W., Hönle W., Simon A., Z. Naturforsch. Teil B (1990) 45B 1
  72.  «Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Χημείας. Καθ. Ν. Δ. Κλούρας. "Γενική Χημεία-Παραδόσεις-Κεφάλαιο 9: Ενώσεις σύνταξης (ή ένταξης)"» (PDF). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 25 Σεπτεμβρίου 2014. Ανακτήθηκε στις 2 Αυγούστου 2011.
  73.  «What is Galinstan?». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 18 Νοεμβρίου 2012. Ανακτήθηκε στις 2 Αυγούστου 2012.
  74. ↑ Άλμα πάνω, στο:74,0 74,1 74,2 Gunnar Nordberg (2007). Gunnar Nordberg, επιμ. Handbook on the toxicology of metals (3η, εικονογραφημένη έκδοση). Academic Press. ISBN 0123694132.
  75.  «The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory Oxford University. MSDS Gallium». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 15 Μαΐου 2010. Ανακτήθηκε στις 27 Ιουλίου 2011.
  76. ↑ Άλμα πάνω, στο:76,0 76,1 76,2 76,3 76,4 Gallium: The Slippery Metal
  77.  V. Alberts, J. Titus and R. W. Birkmire (22/3/2004). «Material and device properties of single-phase Cu(In,Ga)(Se,S)2 alloys prepared by selenization/sulfurization of metallic alloys»Thin Solid Films 451-452 (46): 207-211. Ανακτήθηκε στις 3/8/2011.
  78.  D. Crisp, A. Pathare and R. C. Ewell (Ιανουάριος 2004). «The performance of gallium arsenide/germanium solar cells at the Martian surface»Acta Astronautica 54 (2): 83-101. Ανακτήθηκε στις 3/8/2011.
  79.  NEUTRINO DETECTION EXPERIMENTS.GALLEX
  80. ↑ Άλμα πάνω, στο:80,0 80,1 Tino Ahrens (2000). From Dirac to neutrino oscillations (εικονογραφημένη έκδοση). Springer. ISBN 0792378865.
  81.  «SAGE : The Russian-American Gallium solar neutrino Experiment». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 5 Ιουλίου 2010. Ανακτήθηκε στις 4 Αυγούστου 2011.
  82.  C. Lowell Edwards and R. L. Hayes (1/2/1969). «Tumor Scanning with 67Ga Citrate» (PDF). The Journal of Nuclear Medicine 10 (2): 103-105. Ανακτήθηκε στις 4/8/2011.
  83. ↑ Άλμα πάνω, στο:83,0 83,1 James C. Dabrowiak (2010). Metals in Medicine (εικονογραφημένη έκδοση). John Wiley and Sons. ISBN 0470681969.
  84.  MICHAEL M. HART AND RICHARD H. ADAMSON (Ιούλιος 1971). «Antitumor Activity and Toxicity of Salts of Inorganic Group IIIa Metals: Aluminum, Gallium, Indium, and Thallium» (PDF). Proc. Nat. Acad. Sci. USA 68 (7): 1623-1626. Ανακτήθηκε στις 4/8/2011.
  85.  «Gallium Nitrate». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 23 Μαρτίου 2011. Ανακτήθηκε στις 4 Αυγούστου 2011.
  86.  Bernstein, L.R.; Tanner, T.; Godfrey, C.; Noll, B. (2000). «Chemistry and pharmacokinetics of gallium maltolate, a compound with high oral gallium bioavailability»Metal Based Drugs 7 (1): 33–48. doi:10.1155/MBD.2000.33PMID 18475921.
  87.  R.M. Waterstrat (1/3/1969). «Evaluation of a gallium-palladium-tin alloy for restorative dentistry». J. Am. Dent. Assoc. 78 (3): 536-541.
  88.  Rayner W. Hesse (2007). Jewelrymaking through history: an encyclopedia (εικονογραφημένη έκδοση). Greenwood Publishing Group. σελ. 74. ISBN 0313335079.
  89.  William E. Brooks (Σεπτεμβρίου 2011). 2010 Minerals Yearbook. MERCURY (ADVANCE RELEASE) (PDF). U.S. Geological Survey. σελ. 48.4. Ανακτήθηκε στις 3 Αυγούστου 2012.
  90.  N.S. Gnep, J.Y. Doyemet, A.M. Seco, F. Ramoa Ribeiro and M. Guisnet (1988). «Conversion of light alkanes to aromatic hydrocarbons: II. Role of gallium species in propane transformation on GaZSM5 catalysts»Applied Catalysis 43 (1): 155-166.
  91.  Robert E. Krebs (2006). The history and use of our earth's chemical elements: a reference guide (2η, εικονογραφημένη έκδοση). Greenwood Publishing Group. σελ. 183. ISBN 0313334382.

Επιλεγμένη βιβλιογραφία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

 

 


ΖΗΝΩΝ ΠΑΠΑΖΑΧΟΣ

2 σχόλια:

  1. Τα αυτοκίνητα στις ΗΠΑ μετά το 2026 θα απενεργοποιούνται αυτόματα! – Έλεγχος των πολιτών από τους τοκογλύφους σε όλο το εύρος της ιδιωτικής ζωής.
    Ένα σύστημα ασφυκτικού ελέγχου της ζωής των πολιτών απλώνεται παντού σε όλο το εύρος της ιδιωτικής δραστηριότητας και έτσι πλέον εκτός από τα χρήματά τους οι κεντρικές εξουσίες θα έχουν πρόσβαση και στα αυτοκίνητά τους τα οποία θα μπορούν να τα… απενεργοποιούν όποτε το κρίνουν απαραίτητο!
    Συγκεκριμένα ο βουλευτής του Κογκρέσου των Ηνωμένων Πολιτειών, Τόμας Μάσι, προσπάθησε με τροπολογία να ακυρώσει το νόμο για το «kill switch» που απαιτεί όλα τα νέα οχήματα που πωλούνται μετά το 2026 να είναι εξοπλισμένα με ειδική τεχνολογία που θα τα απενεργοποιεί αυτόματα!
    Η τροπολογία αυτή για την ακύρωση της διάταξης απορρίφθηκε από την Βουλή των Αντιπροσώπων με ψήφους 229-201.
    Όπως αναφέρει ο βουλευτής:
    «Για την τρίτη τροπολογία μου, κράτησα το καλύτερο για το τέλος. Γνωρίζω ότι είστε όλοι σας ενθουσιασμένοι με αυτό.
    Το ονομάζουμε “Τροποποίηση του διακόπτη (ασφαλείας)”.
    Το άρθρο 24220 του νόμου για τις επενδύσεις σε θέσεις εργασίας υποδομής, απαιτεί όλα τα οχήματα που κατασκευάζονται πρόσφατα, να είναι εξοπλισμένα με τεχνολογία παρακολούθησης της απόδοσής σας κατά την οδήγηση και να αποτρέπουν την λειτουργία του οχήματος, εάν το αυτοκίνητο κρίνει ότι δεν κάνετε πολύ καλή δουλειά στην οδήγηση!
    Και ανησυχώ λίγο για αυτό. Το δικό μου αυτοκίνητο έχει τέτοια τεχνολογία που μου λέει ότι πρέπει να πάρω καφέ ή κάτι (για να ξυπνήσω).
    Αλλά το να επιτρέπει στο αυτοκίνητο να απενεργοποιηθεί μόνο του, πιστεύω ότι είναι ενοχλητικό.
    Δεν έχουμε πολύ χρόνο. Αυτό υποτίθεται ότι θα εφαρμοστεί μέχρι το 2026. Και δεν ξέρω για όλους εσάς, αλλά θα ήθελα να ξέρω πότε (μπορώ) να βάλω την οικογένειά μου στο αυτοκίνητο για να κάνουμε ένα ταξίδι κάπου, χωρίς να με αποκλείσει το αυτοκίνητο»!
    Ζ.Π.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  2. Η ΕΛΛΑΔΑ ΘΑ ΚΑΤΑΛΗΞΕΙ ΠΑΛΙ Η ΜΟΝΑΔΙΚΗ ΧΩΡΑ ΤΗΣ ΕΥΡΩΠΗΣ ΠΟΥ ΔΕΝ ΘΑ ΔΙΑΘΕΤΕΙ ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΑ; ΘΑ ΕΧΟΥΝ ΤΑ ΣΚΟΠΙΑ, ΤΟ ΚΟΣΟΒΟ ΚΑΙ Η ΑΛΒΑΝΙΑ ΚΑΙ ΟΧΙ Η ΕΛΛΑΔΑ;

    Όλος ο κόσμος βρίσκεται σε δημιουργικό και παραγωγικό οργασμό. Όλη η ανθρωπότητα προοδεύει, κάνει σχέδια για το μέλλον. Από παντού ακούγονται ειδήσεις δημιουργίας έργων. Από παντού, εκτός από την Ελλάδα. Ποιος περίμενε ότι τα Αραβικά Εμιράτα και η Αίγυπτος θα κατασκευάσουν πυρηνικά εργοστάσια;

    ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΣΥΝΕΧΩΣ ΒΟΥΛΙΑΖΟΥΜΕ. Αποβιομηχάνιση, καταστροφή Γεωργίας και Κτηνοτροφίας, φτωχοποίηση, αύξηση της ανεργίας, μετανάστευση των νέων, υπογεννητικότητα, παρασιτισμός, ισλαμοποίηση. Ο ΚΟΥΛΗΣ (και οι λοιποί πράκτορες της CIA) προωθούν την δήθεν "πράσινη" ενέργεια, την εξάρτηση και την υποδούλωση.

    Το 1980 το ΑΕΠ της Ελλάδας και της Νότιας Κορέας αριθμητικά ήταν περίπου ίσα. H Νότια Κορέα είναι μία χώρα με 5πλάσιο πληθυσμό από την Ελλάδα και αυτό έχει τη σημασία του. Σήμερα το ΑEΠ της Ελλάδας είναι περίπου 190 δισεκατομμύρια $ ενώ αντίθετα το ΑΕΠ της νότιας Κορέας είναι πάνω από 1,6 τρισεκατομμύρια $. Δηλαδή μιλάμε για ένα ΑΕΠ οκταπλάσιο του ελληνικού. Ακόμα και την πληθυσμιακή διαφορά να λάβουμε υπόψη, είναι σαφές, ότι η Ελλάδα τα τελευταία 40 χρόνια οπισθοχώρησε ενώ αντίθετα η Νότια Κορέα εκτοξεύτηκε.
    Ζ.Π.

    ΑπάντησηΔιαγραφή

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...