понедельник, 15 сентября 2014 г.

Я плавлюсь в твоих ладонях. Галлий.

Сталь тяжёлого клинка приятно холодит руку. На тяжёлой чугунной сковородке шкворчат блинчики, обещая скорое гастрономическое наслаждение. На плоскостях титановых крыльев самолёта приветливо играет солнышко. Мы привыкли к тому, что металлы — твёрдые (иногда очень твёрдые!) вещества. Но что это плавится в ладонях, прямо у нас на глазах? Знакомьтесь, это галлий, 31 элемент периодической системы.

Идёт 1875 год, стучат колёса индустриальной революции, и мир на всех парах несётся в эпоху модерна. Всего лишь несколько лет назад Дмитрий Иванович Менделеев опубликовал свою периодическую систему и периодический закон. В таблице всё ещё много свободных мест — предсказанных, но ещё не открытых элементов. На заседании Парижской академии наук 20 сентября 1875 года зачитывают письмо Лекока де Буабодрана — 27 августа 1875 года между 3 и 4 часами вечера он обнаружил признаки нового простого тела (так тогда называли элементы) в образце цинковой обманки, привезенном из рудника Пьерфитт в долине Аржелес (Пиренеи). Две фиолетовые линии в спектре подтвердили догадки гения Менделеева, а упорными трудами (содержание нового элемента в руде было меньше 0,1%!) Лекоку удалось получить новый элемент в количестве менее 0,1 г и исследовать его.

Как всякий порядочный француз, Поль Эмиль Лекок де Буабодран был патриотом и назвал элемент в честь своей родины Франции, по её латинскому названию — Галлия (Gallia). Как всякий порядочный учёный он был тщеславен, поэтому, поговаривают, что он увековечил и свою фамилию (Lecoq). Латинское название элемента (Gallium) созвучно gallus — «петух» (лат.). Примечательно, что именно петух le coq (франц.) является символом Франции. Вот такая вот ярмарка символизма.

Метал оказался крайне легкоплавким, превращаясь в жидкость всего при 29,8°C, и при этом почти в точности совпадал с описанием предсказанного ранее Менделеевым «экаалюминия». Однако по первым данным плотность элемента была 4,7 г/см3, а не 5,9-6,0 г/см3, как предсказывал Менделеев. Он не замедлил написать французу письмо, тот провёл тщательную проверку, которая и показала правоту Менделеева. Восторженный Лекок де Буабодран писал по этому поводу «Я думаю..., нет необходимости указывать на исключительное значение, которое имеет плотность нового элемента в отношении подтверждения теоретических взглядов Менделеева».

Галлий оказался интересным металлом для легкоплавких сплавов, один из которых даже имеет температуру плавления 3°C. Однако оказалось, что галлий (сплавы в меньшей степени) весьма агрессивен к большинству конструкционных материалов (растрескивание и размывание сплавов при высокой температуре). Например, по отношению к алюминию и его сплавам галлий является мощным понизителем прочности, что наглядно показывает это видео. Но в постиндустриальную эпоху галлию нашлось более широкое применение. Арсенид галлия GaAs — важный материал для полупроводниковой электроники, третий по масштабам использования после кремния и германия. Нитрид галлия используется в создании полупроводниковых лазеров и светодиодов синего и ультрафиолетового диапазона. Изотоп галлий-71 является важнейшим материалом для регистрации нейтрино (и теперь учёные усилено чешут макушки на тему выделения этого изотопа из природной смеси). Галлий также оказался превосходным смазочным материалом, на основе которого (в смеси с никелем или скандием) были созданы очень важные в практическом плане металлические клеи. Удивительно, но легкоплавкий галлий пригодился и в области высоких температур — им заполняют кварцевые термометры (вместо ртути) для измерения высоких температур, так как галлий имеет значительно более высокую температуру кипения по сравнению со ртутью.

Галлий нынче дорог, тонна галлия стоила 1,2 млн долларов США в 2005 году на мировом рынке. Так что теперь инженеры, подстёгиваемые экономистами предприятий, думаю, как наладить его полное извлечение при алюминиевом производстве и переработке каменных углей на жидкое топливо — как мы помним, галлий это сопутствующий элемент и его содержание в руде очень низкое.

Ну а для кухонных экспериментаторов галлий предоставляет прекрасную возможность для экспериментов. Например, расплавить ложку в кружке кипятка.

Комментариев нет:

Отправить комментарий