Gallium

Nebezpečí H290, H314, P234, P280, P301 + P330 + P331, P303 + P361 + P353, P305 + P351 + P338, P309 + P311, H290 : Může být korozivní pro kovy
H314 : Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí
P234 : Uchovávejte pouze v původním obalu.
P280 : Noste ochranné rukavice / ochranný oděv / ochranné brýle / obličejový štít.
P301 + P330 + P331 : Při požití: vypláchněte ústa. Nevyvolávejte zvracení.
P303 + P361 + P353 : Při styku s kůží (nebo vlasy): Veškeré kontaminované části oděvu okamžitě svlékněte. Opláchněte pokožku vodou / sprchou.
P305 + P351 + P338 : Při zasažení očí: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky, pokud je oběť nosí a lze je snadno vyjmout. Pokračujte v oplachování.
P309 + P311 : V případě prokázané nebo předpokládané expozice: okamžitě volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře.

WHMIS

Neklasifikovaný produktKlasifikace tohoto produktu dosud nebyla ověřena toxikologickou adresářovou službou

na 1,0% podle seznamu zveřejněných složek

Doprava

2803

Kemlerův kód:
80 : korozivní látka nebo látka vykazující menší stupeň korozivity
UN číslo :
2803 : GALLIUM
Třída:
8
Klasifikační kód:
C10 : Žíravé látky bez vedlejšího rizika;
Jiné korozivní materiály:
kapaliny;
Štítek: 8 : Žíravé látky Balení: Obalová skupina III : látky málo nebezpečné.

Jednotky SI & STP, pokud není uvedeno jinak.

Galium je chemický prvek ze atomovým číslem 31 k symbolu Ga. Patří do skupiny 13 v periodické tabulky a rodiny chudých kovů .

Jediný orgán galium je kov . Jeho nízká teplota tání ( 29,76 ° C ) mu umožňuje tát v ruce. Jeho stopy se nacházejí v bauxitových a zinkových rudách .

Objev a etymologie

Předpovídal jej pod jménem eka-hliník Mendeleïev , objevený v roce 1875 , jeho jméno mu dal jeho objevitel, francouzský chemik Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran . Jedna teorie tvrdí, že název gália pochází od jeho objevitele (protože „coq“ v latině se nazývá gallus ), ale Lecoq de Boisbaudran naopak tvrdil, že dal toto jméno prvku „na počest Francie“ . Následně budou germanie a skandium pojmenovány analogicky s odkazem na Germánii a Skandii podle jejich příslušných objevitelů, Němce Clemens Winklera a Švéda Larse Fredrika Nilsona .

Pozoruhodné funkce

Čisté gallium má stříbřitý vzhled a rozbíjí se v pevné formě stejným způsobem jako sklo . Objem galia se zvýší o 3,1%, když ztuhne, a proto by neměl být skladován ve skleněné nebo kovové nádobě. Gallium koroduje většinu ostatních kovů difúzí do kovové mřížky. Vzhledem k jeho teplotou tání o 29,76 ° C , v blízkosti pokojové teploty, galium může být udržována kapalina prostřednictvím jevu přechlazení - to je stejné pro cesia a rubidia se rtuť jako jediný tekutý kov s nižším bodem tání při teplotě 0 ° C ° C . Lze jej proto použít ve vysokoteplotních teploměrech. Je také známo, že má nízký tlak par při vysoké teplotě.

Gallium má 31 známých izotopů, s hmotnostními čísly v rozmezí od 56 do 86, stejně jako tři jaderné izomery . Z těchto izotopů jsou dva stabilní, 69 Ga a 71 Ga, a tvoří veškeré přírodní gallium v poměru 60/40. Standardní atomová hmotnost gália je tedy 69,723 (1) u .

Radioizotopy 67 Ga a 68 Ga se používají v lékařském zobrazování ( scintigrafie gália a pozitronová emisní tomografie ). Gallium 68 bylo testováno jako radiofarmakum a radioaktivní značka , ale je „extrémně citlivé, zejména na pH , teplotu nebo kontaminující kovy“ .

Výroba

Technika výroby

Stejně jako hliník, který je v periodické tabulce těsně nad , se v přírodě vyskytuje gallium v +3 oxidačním stavu. Nachází se jako nečistoty v hliníkových rudách ( bauxit ). Při získávání oxidu hlinitého podle hydrometalurgie ( Bayer proces ), Ga 3+ iontů , které mají podobné vlastnosti jako Al 3+ iontů , jsou extrahovány jak gallát Gao 2 iontů - spolu s ionty hlinitanu AlO. 2 - . Nicméně, gallát ionty nesrážejí v podobě galia hydroxidu Ga (OH) 3, v průběhu kroku srážení hydroxidu hlinitého Al (OH) 3 , protože jsou v příliš nízké koncentraci. Základní roztok supernatantu z kroku srážení, který se znovu používá pro novou extrakci iontů hliníku, prochází galium koncentračním jevem. Když jsou gallátové ionty dostatečně koncentrované, roztok je směrován do elektrolytického článku .

Díky svému redox potenciálu (E ° = -0,56 V), který je mnohem vyšší než u hliníku, lze gallium selektivně redukovat ve formě amalgámu galia (Ga [Hg]) elektrolýzou v článcích s rtuťovou katodou. Rozkladem tohoto amalgámu v zásaditém prostředí se získá opět galát sodný, tentokrát však bez hliníku. Druhá elektrolýza poskytuje kovové gallium s dobrou úrovní čistoty. Jelikož jsou průmyslová data důvěrná, je k dispozici málo podrobných informací, ale jejich získání elektrolýzou poskytuje v případě mědi čistotu 99,99%. Ultrapurifikace gália (99,9999%), požadovaná polovodičovým průmyslem , se provádí monokrystalickým růstovým procesem ( metoda v roztavené zóně ) a je komerčně v desetiletích 2000/2010 široce dostupná.

Gallium se používá hlavně k výrobě arsenidu gália (GaAs) a nitridu gália (GaN).

Statistika produkce a rezerv

Roční produkce v roce 2008 činila 111 tun. Čína v roce 2006 vyprodukovala 83% světové nabídky.

Rezervace je obtížné posoudit. Odhadují se však na 1 Mt neboli 9 000 let roční produkce.

Použití

Hlavní použití galia je při výrobě různých polovodičových materiálů . Z binárních polovodičů III-V lze zmínit zejména arsenid galia (GaAs), antimonid galia (GaSb), fosfid galia (GaP) a nitrid galium (GaN) a mezi hlavními ternárními polovodiči arsenid hlinitý a gallium ( AlGaAs) a nitrid hlinitý galium (AlGaN). Mezi těmito materiály je nejběžnější arsenid galia, druhý nejpoužívanější polovodičový materiál za křemíkem ; ve srovnání s druhým má zajímavé elektronické a optoelektronické vlastnosti, zejména vyšší vodivost elektronů a také přímou mezeru, která umožňuje, na rozdíl od křemíku, jeho použití v optoelektronických aplikacích i v emisích zařízení ( LED ) než detekce ( fotodetektor ). Je to preferovaný substrát pro aktivní mikrovlnné komponenty . Gallium se používá pro depozice v tenké vrstvě epitaxí v plynné fázi ( MOCVD ) pro depozici vrstev GaAs nebo GaN epitaxně pěstovaných ve dvou formách:

ve formě trimethylgallium (známé jako tetramethylguanidiniumazidem, obecného vzorce (CH 3 ) 3, Gajehož číslo CAS je 1445-79-0 ) nebo
ve formě triethylgallium (tzv Tega, obecného vzorce (C 2 H 5 ) 3 Ga, jehož číslo CAS je 1115-99-7 ).

Slitina gallia s india a cínu s názvem galinstan je často používán v teploměrech od zákazu rtuti .

Radioizotop gália 67 Ga se používá v lékařském zobrazování ( scintigrafie gália 67), při detekci míst zánětu, míst infekce - osteomyelitida , abscesy a jiné lokalizované infekce, infekce tuberkulózy a mykobakterií , pneumonie s P. Carinei atd. . - stejně jako při hledání určitých novotvarů , zejména lymfomů a hepatocelulárních karcinomů. Další radioizotop, 68 Ga, se používá v tomto okamžiku v okrajově, jako pozitronové zářiče v pozitronové emisní tomografii ( PET skenování ).

Gallium je také obecně iontový zdroj používaný v zaostřené iontové sondě .

Gallium lze také použít jako detektor neutrin .

Toxikologie a zdraví životního prostředí

Navzdory potenciálnímu riziku expozice arsenidu gália (GaAs) v polovodičovém průmyslu se zdá, že gallium nebylo předmětem rozsáhlých toxikologických nebo ekotoxikologických studií. Gallium bylo považováno za málo toxické a mělo se za to, že nepředstavuje zdravotní problém při dávkách obvykle přítomných v našem prostředí nebo potravinách. Zdá se však, že je korozivní pro kůži a sliznice .

Některé z jeho sloučenin vykazují toxicitu, která je stále špatně pochopena; spojené s jednou ze složek ( například arsenem ) nebo vnitřní.

Nitrát galia Ga (NO 3 ) 3 a oxid gallium Ga 2 O 3 vykazují orální toxicity ( DL 50 o orální cestou od asi 4.360 g / kg do formuláře dusičnanu, a 10 g / kg pro oxid). U exponovaných potkanů byla pozorována mírná plicní nekróza.
Gallium arsenide může být toxické pro reprodukci . Ve skutečnosti se ukazuje, že je faktorem při deleci spermatogeneze u potkanů. Významná testikulární toxicita byla také pozorována u potkanů (vystavených dávkám 7,7 mg arsenidu gália na kg (dvakrát týdně, celkem 16 inhalací). Počet spermií a zvýšení procenta abnormálních spermií. Zejména degenerativní anomálie Hlava spermií se zvyšuje zejména (40krát více běžných stadií postpermiace, stadiony IX, X a XI) ve skupině vystavené arsenidu gália. Tento účinek na vyprazdňování spermatogeneze byl větší než účinek pozorovaný u potkanů vystavených působení oxidu arsenitého. v elektronickém průmyslu způsobil arsenid indný také pokles počtu spermií v nadvarlete , ale jeho testikulární toxicita se zdá být výrazně nižší než toxicita arsenidu gália. Jeden by si mohl myslet, že jde o oxid arsenitý (As 2 O 3), pravděpodobný produkt degradace a rozpouštění arsenidu gália a arsenidu india in vivo , který je odpovědný, ale nevykázal testikulární toxicitu.

Kinetika těla gália

Kinetika těla požitého nebo inhalovaného gália a jeho metabolismus se zdají stále málo známé, ale podle dostupných studií:

jednorázová expozice GaAs (500, 1 000 nebo 2 000 mg / kg ) má zejména fyziologické a hematologické účinky , které lze pozorovat jeden den, 7 dní a 15 dní po podání.
GaAs modifikuje aktivitu delta-aminolevulové dehydratázu kyseliny ( ALAD ) v krvi a srdce (zejména pozorovány v 7 th den) po působení 2 g / kg , zatímco kyselina δ-aminolevulové v moči (ALA) má vyšší vylučování (pozorováno u 7 th jediný den).
GaAs v tomto experimentu neměly žádný významný účinek na hemoglobin , zinek protoporfyrin nebo hematokrit .
Krevní hladiny glutathion (GSH), snížená významně snížil 7 th den, ale v nezměněné 1 ST nebo 15 tý den po expozici. Krevní tlak se srdeční frekvence a dýchání a smršťování v reakci zůstal beze změny, pouze pro některé menší změny pozorované v 7 tý den po vystavení dávce 2000 mg / kg z GaAs.
Hladina gália v krvi však nebyla detekovatelná u normálních zvířat a potkanů vystavených působení 500 mg / kg GaAs.
Hladina arsenu v krvi se zjistitelným způsobem zvýšila, a to i při nízkých dávkách a způsobem závislým na dávce. Všechna exponovaná zvířata vykazovala tendenci k zotavení po třech týdnech, což naznačuje, že tyto fyziologické změny jsou reverzibilní (je však známo, že arsen je dlouhodobý karcinogen).
Krysí plíce snadno ukládá hodně z vdechovaného galia na nějakou dobu. V tomto případě byla plicní toxicita prokázána u laboratorních potkanů vystavených působení oxidu gália inhalací (suspenzí částic ekvimolárního oxidu gália (Ga 2 O 3 ) v dávce 65 mg / kg ), což se zdá být spojeno s vysokou plicní toxicitou retence (průměrně 36% inhalované dávky gália, 14 dní po expozici).

Ekotoxikologie

Zdá se, že to bylo málo studováno.

Gallium má určitou toxicitu pro bakterie , ale (jev studovaný u Pseudomonas fluorescens ), který se v některých případech alespoň zdá více či méně vysoký v závislosti na přítomnosti / nepřítomnosti stopových prvků, jako je fosforečnan železitý. Pseudomonas fluorescens vykazuje určitou schopnost vylučovat galium.

V románech

V románu „Gallium“ Oliviera Marchanda je doping (polovodič) a transmutace gália jádrem zápletky světa brutálně postrádajícího moderní technologie.

Poznámky a odkazy

Poznámky

Pevné gallium se tedy vznáší na tekutém galiu, stejně jako u ledu a vody.

Reference

(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc,2009, 90 th ed. , 2804 s. , Vázaná kniha ( ISBN 978-1-420-09084-0 )
(in) Beatriz Cordero Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia a Santiago Barragan Alvarez , „ Covalent radii revisited “ , Dalton Transactions ,2008, str. 2832 - 2838 ( DOI 10.1039 / b801115j )
Sborník Mezinárodní výbor pro míry a váhy , 78 th zasedání, 1989, pp. T1-T21 (a str. T23-T42, anglická verze).
(in) Thomas R. Dulski, Manuál pro chemickou analýzu kovů , sv. 25, ASTM International,1996, 251 s. ( ISBN 0803120664 , číst online ) , s. 71
Databáze Chemical Abstracts dotazována prostřednictvím SciFinder Web 15. prosince 2009 ( výsledky hledání )
Záznam „Gallium“ v chemické databázi GESTIS IFA (německý orgán odpovědný za bezpečnost a ochranu zdraví při práci) ( německy , anglicky ), přístup k 27. srpnu 2018 (je nutný JavaScript)
„ Elemental gallium “ v databázi chemikálií Reptox z CSST (Quebec organizace odpovědné za bezpečnost a ochranu zdraví), přístupný 25.dubna 2009
Annals of Chemistry and Physics | 1877 | Gallica
A. Rauscher, M. Frindel, P. Baumgartner, FK Bodéré a AF Chauvet, AF, „ Zpětná vazba od 4 let značení Gallium-68 (68 Ga) “, Médecine Nucléaire , sv. 41, n o 3,Květen-červen 2017, str. 186 ( DOI 10.1016 / j.mednuc.2017.02.130 ).
„ Výroba a recyklace “ , Techniques de l'Ingénieur (přístup k 30. srpnu 2020 ) .
„ Gallium metalurgie “ , na ingenieur.fr ,10. března 2011(zpřístupněno 30. srpna 2020 ) .
USGS
Arnaud de la Grange, „ Peking hraje se zbraní„ vzácných zemin “, Le Figaro, 25. října 2010
UNEP (2009), Kritické kovy pro budoucí udržitelné technologie a jejich recyklační potenciál
Databáze kapalného vzduchu
Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ( ISBN 978-3-11-017770-1 ) , S. 1179.
BGIA GESTIS; Gallium; CAS = 7440-55-3, 2009/11/23.
Bernard Martel, Keith Cassidy: Analýza chemických rizik: praktická příručka. Taylor & Francis, 2000, ( ISBN 1-56032-835-5 ) , S. 376.
Peter L. Goering, Robert R. Maronpot a Bruce A. Fowler, Vliv podání intratracheálního arsenidu gália na dehydratázu kyseliny 8-aminolevulinové u potkanů: Vztah k vylučování kyseliny aminolevulinové močí ; Toxikologie a aplikovaná farmakologie; Svazek 92, 2. vydání, únor 1988, strany 179-193 ( abstrakt )
Minoru Omura, Akiyo Tanaka, Miyki Hirata, Mangen Zhao, Yuji Makita, Naohide Inoue, Kaoru Gotoh a Noburu Ishinishi; Testikulární toxicita arsenidu galia, arsenidu india a oxidu arsenitého u potkanů opakovanou intratracheální instilací ; Toxicological Sciences (1996) 32 (1): 72-78. doi: 10,1093 / toxsci / 32.1.72; Online ( ISSN 1096-0929 ) , tisk ( ISSN 1096-6080 ) . ( Shrnutí )
Swaran JS Flora, Shashi N. Dube, Rajagopalan Vijayaraghavan a Satish C. Pant, 1997, Změny určitých hematologických a fyziologických proměnných po expozici arsenidu galiu u potkanů Biological Trace Element Research Volume 58, Number 3 , 197-208, DOI: 10.1007 / BF02917471 ( abstrakt )
Webb DR, Wilson SE, Carter DE., Toxicol Appl Pharmacol. 1986 15. března; 82 (3): 405-16. Srovnávací plicní toxicita arsenidu gália, oxidu galia (III) nebo oxidu arsenitého (III) intratracheálně instilovaného potkanům ; souhrn
Ala Al-Aoukaty, Vasu D. Appanna a Herman Falter; Toxicita a adaptace na galium u Pseudomonas fluorescens ; Mikrobiologické dopisy FEMS; Svazek 92, číslo 3, 1. května 1992, strany 265-272 doi: 10.1016 / 0378-1097 (92) 90720-9 ( abstrakt )
Olivier Marchand: Gallium ; Amazon, 2018, ( ISBN 978-1-9802-2595-9 ) .

Podívejte se také

externí odkazy

Autoritní záznamy :
(en) BRGM 2010 panorama trhu s galliem , prosinec 2011
(fr) France-Gallium.com: Ukázky a fotografie Galia
(In) Obrázky gália v různých formách
(en) Kompilace fyzikálních a termodynamických údajů o kapalném galiu
(en) „ Technické údaje pro Gallium “ (přístup k 15. srpnu 2016 ) , se známými údaji pro každý izotop na podstránkách
[video] Heliox, Výroba klíče doma s galliem! na youtube

Ahoj

Být

narozený

N / A

Ano

PROTI

Spol

Nebo

Eso

Pozn

Já

Čs

The

Tento

Odpoledne

Měl

Číst

Vaše

Kost

Fr.

Čt

Mohl

Dopoledne

Srov

Mt.

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

Alkalické kovy	Alkalická země	Lanthanidy	Přechodné kovy	Špatné kovy	kovově loids	Nebankovní kovy	halo geny	Vzácné plyny	Položky nezařazené
		Aktinidy
		Superaktinidy