عنصر الجاليوم

عنصر الجاليوم

الجاليوم هو عنصر كيميائي برقم ذري 31. الجاليوم الصلب هو معدن أزرق رمادي له بنية بلورية معينة، في حين أن الجاليوم النقي جدًا مطلي بلون فضي مذهل.

تم العثور على الجاليوم لأول مرة في عام 1875، وقد سُمي نسبة إلى الكلمة اللاتينية التي تعني “فرنسا”، وهي “جاليا”.

اكتشف العالم الفرنسي بول إميل ليكوك دي بويسبودران الجاليوم أثناء العمل مع خام الزنك .

ومنذ ذلك الحين، تم استخراج الجاليوم في الصين وألمانيا وكازاخستان.

تاريخ عنصر الجاليوم:

قبل اكتشاف الجاليوم، كان ديمتري مندليف قد تنبأ بالعنصر والعديد من خصائصه ، على أساس موقعه في الجدول الدوري . أطلق مندليف على العنصر الافتراضي اسم eka-aluminum.

في عام 1875، اكتشف ليكوك دي بويسبودران الجاليوم باستخدام التقنية المعروفة باسم التحليل الطيفي. عند فحص عينة من مزيج الزنك من جبال البرانس ، لاحظ وجود خطين بنفسجيين فريدين في طيفها، مما يدل على وجود عنصر غير معروف سابقًا.

وفي وقت لاحق، حصل على المعدن الحر عن طريق التحليل الكهربائي لهيدروكسيده في محلول KOH.

أطلق على العنصر اسم “جاليا” على اسم موطنه الأصلي فرنسا ؛ وأيضًا، في واحدة من تلك التورية متعددة اللغات المحبوبة جدًا لرجال العلم في أوائل القرن التاسع عشر، أطلق عليها اسم نفسه – Lecoq تعني “الديك” بالفرنسية، واللاتينية تعني “ديك” هي ” gallus“.

من الصعب العثور على الجاليوم في الطبيعة. ويشكل حوالي 0.0019 بالمائة من القشرة الأرضية. ولم يتم العثور عليه بمفرده! وبدلاً من ذلك، يجب فصله عن المواد الأخرى من خلال عملية تسمى الصهر .

خصائص عنصر الجاليوم:

الجاليوم معدن، لكن لديه بعض الخصائص الفريدة . على سبيل المثال، لديه نقطة انصهار منخفضة للغاية. يذوب ويصبح سائلاً عند 85 درجة فهرنهايت (29 درجة مئوية). في الواقع، إذا التقطت قطعة صلبة من الغاليوم، فسوف تذوب في يدك.

حتى في حالته الصلبة، يكون الجاليوم ناعمًا جدًا، مثل الألومنيوم إلى حد كبير. يمكنك قطعها بسكين.

وعلى الرغم من أنه يذوب بسهولة، إلا أنه من الصعب غليه . ستحتاج إلى تسخين هذا المعدن إلى 3999 درجة فهرنهايت (2204 درجة مئوية) حتى يغلي.

ينتشر الجاليوم أيضًا في الشبكة البلورية لمعظم المعادن الأخرى. وهذا سبب آخر لأهمية إبقاء الجاليوم بعيدًا عن الحاويات المعدنية مثل الفولاذ أو الألومنيوم.

يختلط الجاليوم بسهولة مع العديد من المعادن الأخرى، وقد تم استخدامه بكميات صغيرة في قلب القنبلة الذرية الأولى للمساعدة في تثبيت البنية البلورية للبلوتونيوم .

على عكس الزئبق، يبلل الجاليوم السائل الزجاج والجلد، مما يجعل التعامل معه أكثر صعوبة ميكانيكيًا، على الرغم من أنه أقل سمية إلى حد كبير ويتطلب احتياطات أقل بكثير.

لهذا السبب، بالإضافة إلى مشاكل التلوث المعدني وتجميد التمدد المذكورة أعلاه، يتم عادةً توفير عينات من معدن الغاليوم في عبوات بولي إيثيلين داخل حاويات أخرى.

لا يتبلور الجاليوم إلى أي من الهياكل البلورية البسيطة. الطور المستقر في الظروف العادية يكون معينيًا متعامدًا، مع وجود ثماني ذرات في خلية الوحدة التقليدية.

تمتلك كل ذرة جارًا واحدًا فقط (على مسافة 244 بيكومترًا) وستة جيران آخرين ضمن دائرة نصف قطرها 39 بيكومترًا إضافيًا.

الترابط بين أقرب الجيران له طابع تساهمي . كما أن العنصر له العديد من المراحل المستقرة والمتحولة، اعتمادًا على ظروف درجة الحرارة والضغط.

يتم مهاجمة الجاليوم عالي النقاء ببطء بواسطة الأحماض المعدنية.

استخدامات الجاليوم

1- يتم استخدامه في تقنية الأشعة الزرقاء ومصابيح LED الزرقاء والخضراء والهواتف المحمولة وأجهزة استشعار الضغط لمفاتيح اللمس.

2-يستخدم الجاليوم على نطاق واسع كمادة إشابة في أشباه الموصلات، لإنتاج أجهزة الحالة الصلبة مثل الترانزستورات .

3- يعمل نيتريد الجاليوم كأشباه الموصلات. وهو يتألف من خصائص معينة تجعله متعدد الاستخدامات للغاية.

4-نظرًا لأن الغاليوم يمكن أن يبلل الزجاج أو الخزف، فيمكن استخدامه لإنشاء مرايا رائعة.

5-يختلط الغاليوم بسهولة مع معظم المعادن، وقد تم استخدامه كمكون في السبائك منخفضة الذوبان.

6-عند إضافته بكميات تصل إلى 2 بالمائة في اللحامات الشائعة ، يمكن أن يساعد الجاليوم في خصائص الترطيب والتدفق.

7-يتم تخصيص الكثير من الأبحاث لسبائك الجاليوم كبدائل لحشوات الأسنان الزئبقية، لكن هذه المركبات لم تكتسب قبولًا واسعًا بعد.

 وختاما ؛ يعتقد الكثيرون أن الجاليوم قد يكون له استخدامات مستقبلية أكثر. عندما يتم مزجه مع الزرنيخ، فإنه ينتج زرنيخيد الجاليوم. هذا المركب يشبه السيليكون . يعتقد بعض الناس أنه قد يتم استخدامه يومًا ما في الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر .

المراجع :

1- موقع https://wonderopolis.org/wonder/what-is-gallium-used-for أطلعت عليه بتاريخ 14/1/2024.

2- موقع https://byjus.com/chemistry/gallium/ أطلعت عليه بتاريخ 14/1/2014.

2- موقع https://www.newworldencyclopedia.org/entry/Galliumأطلعت عليه بتاريخ 14/1/2024.