Подгруппа галлия

Кристаллическая решётка галлия образована не отдельными атомами (как обычно для металлов), а двухатомными молекулами (d(GaGa) = 248 пм). Она представляет таким образом, интересный случай сосуществования молекулярной и металлической структур. Молекулы Ga2 сохраняются и в жидком галлии, плотность которого (6,1 г/см3) больше плотности твёрдого металла (аналогия с водой и висмутом). Повышение давления сопровождается снижением температуры плавления галлия. При высоких давлениях, помимо обычной модификации Ga(I), установлено существование двух других его форм. Тройные точки (с жидкой фазой) лежат для Ga(I)-Ga(II) при 12 тыс. атм и 3 °С, а для Ga(II)-Ga(III) — при 30 тыс. атм и 45 °С.

Галлий весьма склонен к переохлаждению и его удалось удерживать в жидком состоянии до -40 °С. Многократное повторение быстрой кристаллизации переохлаждённого расплава может служить методом очистки галлия. В очень чистом состоянии (99,999 %) он был получен путём электролитического рафинирования, а также восстановлением водородом тщательно очищенного GaCl3. Высокая точка кипения и довольно равномерное расширение при нагревании делают галлий ценным материалом для заполнения высокотемпературных термометров. Несмотря на его внешнее сходство с ртутью, взаимная растворимость обоих металлов сравнительно невелика ( в интервале от 10 до 95 °С она изменяется от 2,4 до 6,1 атомного процента для Ga в Hg и от 1,3 до 3,8 атомного процента для Hg в Ga). В отличие от ртути жидкий галлий не растворяет щелочные металлы и хорошо смачивает многие неметаллические поверхности. В частности, это относится к стеклу, нанесением на которое галия могут быть получены зеркала, сильно отражающие свет (однако имеется указание на то, что очень чистый галий, не содержащий примеси индия, стекло не смачивает). Нанесением галия на пластмассовую основу используется иногда для быстрого получения радиосхем. Сплав 88 % Ga и 12 % Sn плавится при 15 °С, а некоторые другие содержащие галлий сплавы (например, 61,5 % Bi, 37,2 — Sn и 1,3 — Ga) были предложены для пломбирования зубов. Они не изменяют своего объёма с температурой и хорошо держатся. Галий можно использовать также как уплотнитель для вентелей в вакуумной технике. Однако следует иметь в виду, что при высоких температурах он агрессивен по отношению и к стеклу, и ко многим металлам.

Палочни металлического индия при сгибании хрустят подобно оловянным. На бумаге он оставляет тёмную черту. Важное применение индия связано с изготовлением германиевых выпрямителей переменного тока. Благодаря своей лёгкоплавкости он может играть роль смазки в подшипниках.

Введение небольшого количества индия в сплавы меди сильно повышают устойчивость к действию морской воды, а присадка индия к серебру усиливает его блеск и предупреждает потускнение на воздухе. Сплавам для пломбирования добавка индия придаёт повышенную прочность. Электрическое покрытие индием других металлов хорошо предохраняет их от коррозии. Сплав индия с оловом (1:1 по массе) хорошо спаивает стекло со стеклом или металлом, а сплав состава 24 % In и 76 % Ga плавится при 16 °С. Плавящийся при 47 °С сплав 18,1 % In с 41,0 % Bi, 22,1 % Pb, 10,6 % Sn и 8,2 % Cd находит медицинское использование при сложных переломах костей (вместо гипса).

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru