TÍNH CHẤT HÓA HỌC, ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA GALI (Ga)

1. Lịch sử về nguyên tố Gali

 -  Gali được Lecoq de Boisbaudran phát hiện bằng phương pháp quang phổ năm 1875 nhờ các vạch phổ đặc trưng của nó (hai vạch màu tím) khi khảo sát blenđơ kẽm thu được từ khu vực Pyrenees. Trước khi phát hiện ra nó thì phần lớn các tính chất của nó đã được D. I. Mendeleev dự đoán và miêu tả (ông gọi nguyên tổ giả thuyết của mình là "eka-aluminium" (eka-nhôm)) trên cơ sở vị trí của nó trong bảng tuần hoàn của ông.

2. Tính chất vật lí

 -  Gali là chất rắn, màu bạc ánh kim, gali cứng và giòn ở nhiệt độ thấp nhưng hóa lỏng rất dễ dàng, chỉ cao hơn nhiệt độ phòng một chút (29,8 °C) và vì thế nó sẽ nóng chảy khi nằm trong lòng bàn tay của người.

 -  Gali có khối lượng riêng 5,904 g/cm³ và có nhiệt độ sôi là 2403⁰C.

3. Tính chất hóa học

 -  Là một kim loại có tính khử mạnh có thế điện cực chuẩn E⁰_Ga³⁺/Ga = - 0,53V.

a. Tác dụng với phi kim

Thí dụ: 2Ga + O₂ → 2GaO. (đốt cháy trong không khí)

            2Ga + 3Cl₂→ 2GaCl₃.

b. Tác dụng với axit 

 -  Tác dụng với dung dịch HCl và H₂SO₄ loãng tạo muối và giải phóng khí hidro.

2Ga + 6HCl → 2GaCl₃ + 3H₂ .

 -  Tác dụng với dung dịch HNO₃ và H₂SO₄ đặc: Ga khử được N⁺⁵ và S⁺⁶ xuống những mức oxi hoá thấp hơn.

  Ga + 6HNO₃ (đặc) →  Ga(NO₃)₃ + 3NO₂+ 3H₂O.

c. Tác dụng với nước

 -  Ở điều kiện thường Ga bị thụ động hóa (do có màng oxit bảo vệ)

            2Ga + 6H₂O (nóng) → 2Ga(OH)₃ + 3H₂.

      2Ga + 4H₂O (hơi) → 2GaO(OH) + 3H₂.

d. Tác dụng với dung dịch kiềm

2Ga  + 2NaOH (đặc, nóng) + 6H₂O → 2Na[Ga(OH)₄] + 3H₂ .

4. Trạng thái tự nhiên

 -  Gali không tồn tại dưới dạng tự do trong tự nhiên, mà cũng không có khoáng chất nào có hàm lượng gali đủ cao để có thể coi là nguồn chủ yếu trong việc tách chiết nó hay các hợp chất của nó. Tuy nhiên, gali tồn tại dưới dạng dấu vết và được tách ra từ bôxít, than đá, diaspore (quặng chứa chủ yếu là α-AlO(OH)), germanit và sphalerit.

5. Điều chế

 -  Gali được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy hiđrôxít của nó trong dung dịch hiđrôxít kali (KOH).

   4Ga(OH)₃ → 4Ga + 6H₂O + 3O₂

6. Ứng dụng

 -  Trong công nghiệp bán dẫn và điện tử nó được sử dụng khá rộng rãi do giá thành của kim loại có độ tinh khiết cao (99,9999+%) là không quá cao.

 -  Thành phần trong chất bán dẫn asenua gali, trong các mạch tích hợp (IC) và trong các thiết bị quang điện như điốt laze và đèn LED.

 -  Gali được sử dụng rộng rãi như là chất liệu thêm vào các chất bán dẫn để sản xuất các thiết bị như transistor.

 -  Gali là thành phần hiếm nhất trong các phức chất quang điện mới như (sulfua/selenua) đồng (indi/gali) [Cu(In, Ga)(Se, S)₂], mới được các nhà khoa học Nam Phi thông báo gần đây để sử dụng trong các tấm pin mặt trời như là giải pháp thay thế cho silic tinh thể hiện tại không đủ nguồn cung cấp.

 -  Trong vai trò tác nhân thấm ướt và cải thiện tính chất của hợp kim

• Do tính chất thấm ướt thủy tinh hặc đồ sứ nển gali có thể sử dụng để tạo ra các gương rất rõ nét.
• Gali dễ dàng tạo ra hợp kim với phần lớn các kim loại, đã từng được sử dụng trong việc sản xuất các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.
• Gali được thêm vào tới 2% trong các loại que hàn để cải thiện tính thấm ướt và khả năng nóng chảy.

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng