Galiu

Pericol H290, H314, P234, P280, P301 + P330 + P331, P303 + P361 + P353, P305 + P351 + P338, P309 + P311, H290 : Poate fi coroziv pentru metale
H314 : Provoacă arsuri severe ale pielii și leziuni oculare
P234 : A se păstra numai în recipientul original.
P280 : Purtați mănuși de protecție / îmbrăcăminte de protecție / protecție a ochilor / protecție a feței.
P301 + P330 + P331 : În caz de înghițire: clătiți gura. Nu provocați voma.
P303 + P361 + P353 : Dacă este pe piele (sau pe păr): Scoateți imediat toate hainele contaminate. Clătiți pielea cu apă / duș.
P305 + P351 + P338 : În cazul ochilor: clătiți cu atenție cu apă timp de câteva minute. Scoateți lentilele de contact dacă victima le poartă și acestea pot fi îndepărtate cu ușurință. Continuați să clătiți.
P309 + P311 : În caz de expunere dovedită sau suspectată: sunați imediat la un CENTRU DE TOXICOLOGIE sau la un medic.

WHMIS

Produs neclasificatClasificarea acestui produs nu a fost încă validată de

divulgarea serviciului directorului toxicologic la 1,0%, conform listei de divulgare a ingredientelor.

Transport

2803

Cod Kemler:
80 : substanță corozivă sau una care prezintă un grad minor de corozivitate
Număr ONU :
2803 : GALLIUM
Clasa:
8
Cod de clasificare:
C10 : Substanțe corozive fără risc secundar ;
Alte materiale corozive:
lichide;
Etichetă: 8 : Substanțe corozive Ambalare: Grupa de ambalare III : substanțe cu pericol scăzut.

Unități de SI & STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel.

Galiu este elementul chimic al numărului atomic 31 la simbol Ga. Acesta aparține grupei 13 din tabelul periodic și familia metalelor sărace .

Singur corp galiu este metalic . Punctul său de topire scăzut ( 29,76 ° C ) îi permite să se topească în mână. Urme ale acestuia se găsesc în minereuri de bauxită și zinc .

Descoperire și etimologie

Prezis sub numele de eka-aluminiu de Mendeleïev , descoperit în 1875 , numele i-a fost dat de descoperitorul său, chimistul francez Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran . O teorie susține că numele de galiu provine de la cel al descoperitorului său (deoarece „coq” în latină se numește gallus ), dar Lecoq de Boisbaudran a afirmat dimpotrivă că a dat acest nume elementului „în onoarea Franței” . Ulterior, germaniu și scandiu vor fi numiți prin analogie cu referire la Germania și Scandia de către descoperitorii lor respectivi, germanul Clemens Winkler și suedezul Lars Fredrik Nilson .

Caracteristici notabile

Galiul pur are un aspect argintiu și se sparge în formă solidă la fel ca sticla . Volumul de galiu crește cu 3,1% atunci când se solidifică și, din acest motiv, nu trebuie depozitat într-un recipient din sticlă sau metal. Galiul corodează majoritatea celorlalte metale prin difuzarea în rețeaua metalică. Datorită punctului său de topire de 29,76 ° C , aproape de temperatura ambiantă, galiul poate fi menținut lichid prin fenomenul de supraîncălzire - este același lucru pentru cesiu și rubidiu , mercurul fiind singurul metal lichid cu un punct de topire mai mic la 0 ° C . Prin urmare, poate fi utilizat în termometre cu temperatură înaltă. De asemenea, se știe că are o presiune de vapori scăzută la temperatură ridicată.

Galiul are 31 de izotopi cunoscuți, cu un număr de mase cuprinse între 56 și 86, precum și trei izomeri nucleari . Dintre acești izotopi, doi sunt stabili, 69 Ga și 71 Ga și constituie tot galiul natural într-un raport 60/40. Prin urmare, masa atomică standard a galiului este de 69,723 (1) u .

Radioizotopii 67 Ga și 68 Ga sunt utilizați în imagistica medicală ( scintigrafie cu galiu și tomografie cu emisie de pozitroni ). Galiul 68 a fost testat ca radiofarmaceutic și radiomarcat , dar este „extrem de sensibil, în special la pH , temperatură sau metale contaminante” .

Producție

Tehnica de producție

La fel ca aluminiul care este chiar deasupra în tabelul periodic , galiul apare în natură în starea de oxidare +3. Se găsește ca impurități în minereuri de aluminiu ( bauxită ). La obținerea aluminei prin hidrometalurgie ( procedeul Bayer ), ionii Ga 3+ , care au proprietăți similare ionilor Al 3+ , se extrag sub formă de ioni galat GaO 2 - împreună cu ionii. Aluminat AlO 2 - . Cu toate acestea, ionii de galat nu precipită sub formă de hidroxid de galiu Ga (OH) 3 în timpul etapei de precipitare a hidroxidului de aluminiu Al (OH) 3 deoarece sunt într-o concentrație prea mică. Soluția supernatantă de bază a etapei de precipitare fiind refolosită pentru o nouă extracție a ionilor de aluminiu, galiul suferă un fenomen de concentrare. Când ionii de galat sunt suficient de concentrați, soluția este direcționată într-o celulă de electroliză .

Datorită potențialului său de redox (E ° = -0,56V), mult mai mare decât cel al aluminiului, galiul poate fi redus selectiv sub formă de amalgam de galiu (Ga [Hg]) prin electroliză în celule cu catod de mercur. Descompunerea acestui amalgam într-un mediu bazic dă din nou galat de sodiu, dar de această dată fără aluminiu. O a doua electroliză dă galiu metalic cu un nivel bun de puritate. Datele industriale fiind confidențiale, informațiile puțin detaliate sunt accesibile, dar obținerea lor prin electroliză conferă, în cazul cuprului, o puritate de 99,99%. Ultrapurificarea galiului (99,9999%), necesară industriei semiconductoarelor , se realizează prin procesul de creștere monocristalină ( metoda zonei topite ) și este comercială, în deceniile 2000/2010, pe scară largă.

Galiul este utilizat în principal pentru a produce arsenură de galiu (GaAs) și nitrură de galiu (GaN).

Producție și statistici de rezervă

Producția anuală în 2008 a fost de 111 tone. China a produs 83% din oferta mondială în 2006.

Rezervele sunt dificil de evaluat. Cu toate acestea, acestea sunt estimate la 1 Mt sau 9.000 de ani de producție anuală.

Utilizări

Principala utilizare a galiului este în fabricarea diferitelor materiale semiconductoare . Se pot menționa în special, printre semiconductorii binari III-V, arsenidă de galiu (GaAs), antimonidă de galiu (GaSb), fosfură de galiu (GaP) și nitrură de galiu (GaN) și printre principalii semiconductori ternari, arsenura de aluminiu galiu (AlGaAs) și nitrură de galiu de aluminiu (AlGaN). Dintre aceste materiale, cel mai comun este arsenura de galiu, al doilea material semiconductor cel mai utilizat în spatele siliciului ; în comparație cu acesta din urmă, are proprietăți electronice și opto-electronice interesante, în special o conductivitate mai mare a electronilor, precum și un decalaj direct care permite, spre deosebire de siliciu, să-l folosească în aplicații optoelectronice, precum și în emisia de dispozitive ( LED ) decât detectarea ( fotodetector ). Constituie substratul preferat pentru componentele active de microunde . Galiul este utilizat pentru depuneri în strat subțire de epitaxie în fază de vapori ( MOCVD ) pentru depunerea straturilor de GaAs sau GaN crescute epitaxial, în două forme:

sub formă de trimetilgaliu (cunoscut sub numele de TMGa, cu formula (CH 3 ) 3 Gaal cărui număr CAS este 1445-79-0 ) sau
sub formă de trietilgaliul (numite TEGA, cu formula (C 2 H 5 ) 3 Ga, al cărui număr CAS este 1115-99-7 ).

Aliaj de galiu cu indiu și staniu numit galinstanul este adesea folosit în termometre deoarece interdicția privind mercurul .

Un radioizotop de galiu, 67 Ga este utilizat în imagistica medicală ( scintigrafie cu galiu 67), în detectarea locurilor de inflamație, a locurilor de infecție - osteomielită , abcese și alte infecții localizate, infecții cu tuberculoză și micobacterii , pneumonie cu P. Carinei etc. . - precum și în căutarea anumitor neoplasme , în special limfoame și carcinoame hepatocelulare . Un alt radioizotop, 68 Ga, este folosit, pentru moment într - un mod marginal, ca pozitroni emițător în tomografie cu emisie de pozitroni ( PET de scanare ).

Galiul este, de asemenea, în general sursa de ioni utilizată în sonda ionică focalizată .

Galiul poate fi folosit și ca detector de neutrini .

Toxicologie și sănătatea mediului

În ciuda riscului potențial de expunere la arsenidă de galiu (GaAs) în industria semiconductoarelor, galiul nu pare să fi făcut obiectul unor ample studii toxicologice sau ecotoxicologice. Galiul a fost considerat a avea o toxicitate scăzută și sa considerat că nu prezintă o problemă de sănătate la dozele prezente în mod obișnuit în mediul nostru sau în alimente. Cu toate acestea, pare a fi coroziv pentru piele și mucoase .

Unii dintre compușii săi prezintă toxicitate care este încă slab înțeleasă; legat de una dintre componente ( arsenic de exemplu) sau intrinsec.

Nitrat de galiu Ga (NO 3 ) 3 și oxidul galiu Ga 2 O 3 prezintă o toxicitate orală ( DL 50 de cale orală de la aproximativ 4.360 g / kg la forma nitrat, și 10 g / kg de oxid). La șobolanii expuși s-a observat necroză pulmonară ușoară.
Arsenide galiu ar putea fi toxice pentru reproducere . De fapt, se arată că este un factor în ștergerea spermatogenezei la șobolan. S- a observat, de asemenea, o toxicitate testiculară semnificativă la șobolani (expuși la doze de 7,7 mg arsenidă de galiu pe kg (de două ori pe săptămână, pentru un total de 16 inhalări). Numărul de spermatozoizi și o creștere a procentului de spermatozoizi anormali. Anomalie degenerativă specială capul spermatozoizilor crește în special (de 40 de ori mai frecvent stadiile postspermiabilă, stadioanele IX, X și XI) grupul expus la arsenidul de galiu. Acest efect de deleție al spermatogenezei a fost mai mare decât cel observat la șobolanii expuși la oxidul de arsenic. în industria electronică, arsenidul de indiu a cauzat, de asemenea, o scădere a numărului de spermatozoizi din epididim , dar toxicitatea testiculară a acestuia pare să fie semnificativ mai mică decât cea a arsenidului de galiu. S-ar putea crede că este trioxid de arsen (As 2 O 3), produs probabil al degradării și dizolvării in vivo a arsenidului de galiu și arsenidului de indiu , care este responsabil, dar nu a prezentat toxicitate testiculară.

Cinetica corpului galiului

Cinetica corpului galiului ingerat sau inhalat și metabolismul acestuia par încă slab înțelese, dar conform studiilor disponibile:

o singură expunere orală la GaAs (500, 1000 sau 2000 mg / kg ) are efecte fiziologice și hematologice în special, observabile la o zi, 7 zile și 15 zile după administrare.
GaAs modifică activitatea acidului δ-aminolevulinic dehidratază ( ALAD ) în sânge și inimă (observată în special în a 7- a zi) după expunerea la 2 g / kg , în timp ce urina acidului δ-aminolevulinic (ALA) are o excreție (observată numai în a 7- a zi).
GaAs din acest experiment nu au avut niciun efect semnificativ asupra hemoglobinei , protoporfirinei de zinc sau hematocritului .
Nivelurile sanguine Glutation (GSH) a scăzut redus semnificativ 7 th zi, dar neschimbat în 1 st sau 15 th zi după expunere. Tensiunii arteriale , ritmul cardiac și respirație și contracția ca răspuns a rămas neschimbată, cu excepția unor mici modificări observate în 7 - a zi după expunerea la o doză de 2000 mg / kg de GaAs.
Nivelul de galiu din sânge, totuși, nu a fost detectabil la animalele și șobolanii normali expuși la 500 mg / kg GaAs.
Nivelul sanguin al arsenicului a crescut detectabil, chiar și la doze mici și într-o manieră dependentă de doză. Toate animalele expuse au prezentat o tendință de recuperare după trei săptămâni, sugerând că aceste modificări fiziologice sunt reversibile (cu toate acestea, arsenicul este cunoscut ca fiind cancerigen pe termen lung).
Șobolan plamanul inmagazineaza o mare parte din galiu inhalatorie de ceva timp. În acest caz, toxicitatea pulmonară a fost demonstrată la șobolanul de laborator expus la oxidul de galiu prin inhalare (a unei suspensii de particule de oxid de galiu echimolar (Ga 2 O 3 ), la 65 mg / kg ), care pare să fie legat de pulmonar ridicat retenție (36% în medie din doza inhalată de galiu, la 14 zile după expunere).

Ecotoxicologie

Se pare că a fost puțin studiat.

Galiul are o anumită toxicitate pentru bacterii , dar (fenomen studiat la Pseudomonas fluorescens ), care în anumite cazuri pare cel puțin mai mult sau mai puțin ridicat în funcție de prezența / absența oligoelementelor precum fosfatul de fier. Pseudomonas fluorescens prezintă o anumită capacitate de a excreta galiul.

În romane

În romanul lui Olivier Marchand „Gallium”, dopajul (semiconductor) și transmutația galiului se află în centrul complotului unei lumi brutal lipsită de tehnologii moderne.

Note și referințe

Note

Galiul solid plutește, așadar, pe galiul lichid, ca și în cazul gheții și apei.

Referințe

(ro) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc,2009, Ediția a 90- a . , 2804 p. , Hardcover ( ISBN 978-1-420-09084-0 )
(în) Beatriz Cordero Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia și Santiago Barragan Alvarez , " Raze covalente revizuite " , Dalton Transactions ,2008, p. 2832 - 2838 ( DOI 10.1039 / b801115j )
Proceedings al Comitetului Internațional pentru Măsuri și Greutăți , 78 mii sesiune, 1989, pp. T1-T21 (și pp. T23-T42, versiunea în limba engleză).
(în) Thomas R. Dulski, Un manual pentru analiza chimică a metalelor , vol. 25, ASTM International,1996, 251 p. ( ISBN 0803120664 , citit online ) , p. 71
Baza de date Chemical Abstracts interogată prin intermediul SciFinder Web 15 decembrie 2009 ( rezultate căutare )
Intrarea „Gallium” în baza de date chimice GESTIS a IFA (organism german responsabil cu securitatea și sănătatea în muncă) ( germană , engleză ), accesat la 27 august 2018 (este necesar JavaScript)
„ Galiul elementar ” în baza de date cu produse chimice Reptox a CSST (organizația din Quebec responsabilă de securitatea și sănătatea în muncă), accesată la 25 aprilie 2009
Analele chimiei și fizicii | 1877 | Gallica
A. Rauscher, M. Frindel, P. Baumgartner, FK Bodéré și AF Chauvet, AF, „ Feedback from 4 years of labeling with Gallium-68 (68Ga) ”, Médecine Nucléaire , vol. 41, n o 3,Mai-iunie 2017, p. 186 ( DOI 10.1016 / j.mednuc.2017.02.130 ).
„ Producție și reciclare ” , pe Techniques de l'Ingénieur (accesat la 30 august 2020 ) .
„ Metalurgia galiului ” , pe ingenieur.fr ,10 martie 2011(accesat la 30 august 2020 ) .
USGS
Arnaud de la Grange, " Beijing joacă cu arma" pământurilor rare ", Le Figaro, 25 octombrie 2010
UNEP (2009), Metale critice pentru viitoarele tehnologii durabile și potențialul lor de reciclare
Baza de date cu aer lichid
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; Galiu; CAS = 7440-55-3, 23.11.2009.
Bernard Martel, Keith Cassidy: Analiza riscurilor chimice: un manual practic. Taylor & Francis, 2000, ( ISBN 1-56032-835-5 ) , S. 376.
Peter L. Goering, Robert R. Maronpot și Bruce A. Fowler, Efectul administrării intratraheale de arsenid de galiu asupra acidului δ-aminolevulinic dehidratază la șobolani: relația cu excreția urinară a acidului aminolevulinic ; Toxicologie și farmacologie aplicată; Volumul 92, numărul 2, februarie 1988, paginile 179-193 ( rezumat )
Minoru Omura, Akiyo Tanaka, Miyki Hirata, Mangen Zhao, Yuji Makita, Naohide Inoue, Kaoru Gotoh & Noburu Ishinishi; Toxicitatea testiculară a arsenidului de galiu, arsenidului de indiu și oxidului de arsen la șobolani prin instilație intratraheală repetitivă ; Științe toxicologice (1996) 32 (1): 72-78. doi: 10.1093 / toxsci / 32.1.72; Online ( ISSN 1096-0929 ) , Imprimare ( ISSN 1096-6080 ) . ( Rezumat )
Swaran JS Flora, Shashi N. Dube, Rajagopalan Vijayaraghavan și Satish C. Pant, 1997, Modificări ale anumitor variabile hematologice și fiziologice după expunerea la un singur arsenid de galiu la șobolani Cercetarea elementelor biologice, volumul 58, numărul 3 , 197-208, DOI: 10.1007 / BF02917471 ( Rezumat )
Webb DR, Wilson SE, Carter DE., Toxicol Appl Pharmacol. 15 mar 1986; 82 (3): 405-16. Toxicitate pulmonară comparativă a arsenidului de galiu, oxidului de galiu (III) sau oxidului de arsenic (III) instilat intratraheal la șobolani ; rezumat
Ala Al-Aoukaty, Vasu D. Appanna și Herman Falter; Toxicitatea și adaptarea galiului la Pseudomonas fluorescens ; Scrisori de microbiologie FEMS; Volumul 92, numărul 3, 1 mai 1992, paginile 265-272 doi: 10.1016 / 0378-1097 (92) 90720-9 ( rezumat )
Olivier Marchand: Gallium ; Amazon, 2018, ( ISBN 978-1-9802-2595-9 ) .

Vezi și tu

linkuri externe

Înregistrări de autoritate :
(ro) Panorama BRGM 2010 a pieței de galiu, decembrie 2011
(fr) France-Gallium.com: mostre și fotografii ale Gallium
(În) Imagini de galiu sub diferite forme
(ro) Compilarea datelor fizice și termodinamice asupra galiului lichid
(ro) „ Date tehnice pentru Gallium ” (accesat la 15 august 2016 ) , cu datele cunoscute pentru fiecare izotop în subpagini
[video] Heliox, realizarea unei chei acasă cu galiu! pe youtube

Hei

Născut

n / A

Aceasta

Vezi

Sr.

În

Acest

P.m

Citit

A.m

Este

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

Metale alcaline	Pământ alcalin	Lantanide	Metale de tranziție	Metale slabe	metal- loids	Non metale	gene halo	Gazele nobile	Elemente neclasificate
		Actinide
		Superactinide