Галлий, металлическая структур

Галлий, имеющий в твердом состоянии ковалентно-металлическую структуру с признаками направленных связей, в которой каждый атом имеет одного ближайшего соседа на расстоянии 2,437 А и шесть соседей на расстоянии 2,708 к, плавится с уменьшением объема на 3,2%. Его координационное число в жидком состоянии близко к 10. Температура плавления с повышением давления до 12 кбар понижается, что соответствует уменьшению объема за счет увеличения координационного числа при плавлении, а затем начинает возрастать (см. рис. 114). При этих давлениях появляется вторая, более плотная модификация галлия Gall, которая в свою очередь может быть переходной к третьей нормальной металлической объемноцентрированной кубической модификации (Galll) появления последней можно ожидать при давлении выше 30 кбар вследствие перехода в свободное состояние всех трех s p -валентных электронов кристаллического галлия. Дальнейшее возрастание давления может привести к появлению плотной кубической модификации. [c.264]

Элементы III-o подгруппы должны были бы иметь по правилу К —8 — N координационное число 5, но, как известно из теории кристаллических решеток, в структурах не может быть осей симметрии пятого порядка или многогранников с пятью тождественными вершинами. Поэтому, если бы даже тенденция атомов окружать себя пятью соседними была весьма сильной, то и в этом случае не могли образоваться столь правильные структуры, как в рассмотренных выше случаях для иных координационных чисел. Нужно также иметь в виду, что даже сильно искаженные структуры с координационным числом 5 из-за недостатка валентных электронов не могут быть обусловлены только ковалентными связями. Кроме того, 1П-й подгруппа находится уже достаточно далеко от элементов с ярко выраженны ми неметаллическими свойствами, и поэтому необходимо наряду с ковалентными тенденциями считаться и с сильно выраженным стремлением к образованию нормальных металлических структур. В результате борьбы этих противоположных тенденций в данной подгруппе появляются из ряда вон выходящие, единственные в своем роде уродливые структуры, такие, например, как галлий, индий, бор. [c.259]

Кристаллическая решетка галлия образована не отдельными атомами (как обычно для металлов), а двухатомными молекулами ( = 2,48 А). Она представляет собой, таким образом, интересный случай сосуществования молекулярной и металлической структур (Ш 8). Молекулы Оаг сохраняются и в жидком галлии, плотность которого (6,1 г/сл 2) больше плотности твердого металла (аналогия с водой и висмутом). Повышение давления сопровождается снижением температуры плавления галлия. При высоких давлениях, помимо обычной модификации (Оа1), установлено существование двух других его форм. Тройные точки (с жидкой фазой) лежат для Оа — ОаП при 12 тыс. ат и 3 °С, а для ОаП — ОаШ — при 30 тыс. ат и 45 °С. [c.61]

Начиная с 21-го элемента скандия заполняется Зй -оболочка , которая формально принадлежит предыдущему слою при п = 3. Поэтому в четвертом ряду Периодической системы слева направо не наблюдается заметного убывания металлических свойств, так как на внешнем электронном слое (л ==4) имеется всего два электрона 4x2. Исключение составляют хром и медь, для которых наблюдается провал одного электрона с 452-орбитали на Зс -орбиталь, Провалы электронов наблюдаются и для других элементов (см. табл. 3). Они оправданы энергетически, т. е. подчиняются принципу наименьшей энергии, и находят экспериментальное подтверждение при изучении тонкой структуры спектров . Полностью Зй-оболочка укомплектована у цинка, у которого на ней все 10 электронов. У галлия, подобно алюминию, появляется один электрон на р-оболочке, точнее на 4р. Четвертый период заканчивается также благородным газом криптоном с полностью заполненной 4р -оболочкой. Между кальцием (45 ) и галлием (4р ) вклиниваются десять элементов от скандия до цинка, для которых характерно заселение электронами З -орбиталей. Эти металлы 5с 2п образуют первую десятку элементов вставной декады. [c.56]

Взаимодействие с металлами. Все металлы по характеру взаимодействия с галлием могут быть разбиты [711 на три группы. Одну из них составляют соседи галлия по периодической системе это металлы подгруппы цинка, главных подгрупп П1 и IV групп, а также висмут. Все указанные металлы соединений с галлием не образуют. Соответствующие двойные системы либо имеют эвтектический характер, либо (в случае тяжелых металлов — кадмия, ртути, таллия, висмута и свинца) наблюдается ограниченная взаимная растворимость в жидком состоянии. Примером последних систем может служить система галлий — ртуть (рис. 49). Ни с одним из металлов галлий не образует непрерывных твердых растворов, что объясняется, очевидно, весьма своеобразной кристаллической структурой металлического галлия. По той же причине весьма незначительны области твердых растворов на основе галлия (наибольшей растворимостью в галлии — 0,85 ат. % — обладает цинк). В то же время галлий образует широкие области твердых растворов на основе других металлов. В рассматриваемой группе наибольшая растворимость галлия наблюдается в алюминии и индии. [c.242]

После хрома такого повышения прочности связи не наблюдается. Вместо этого прочность, твердость и другие свойства переходных металлов остаются по существу постоянными для пяти элементов — хрома, марганца, железа, кобальта и никеля такое положение вполне согласуется с небольшим изменением их условной идеальной плотности,, показанным на рис. 17.3. (Низкое значение для марганца связано с необычной кристаллической структурой этого металла подобной структуры не имеет ни один другой элемент.) Таким образом, можно сделать вывод, что металлическая валентность более не возрастает, а остается для этих элементов равной шести. Затем после никеля металлическая валентность вновь уменьшается в последовательности медь, цинк, галлий и германий, как это показывает быстрое уменьшение идеальной плотности (см. рис. 17.3) и соответствующее снижение значений твердости, температуры плавления и других свойств. [c.494]

Различие в структурах второго снаружи энергетического уровня, в котором у атомов бора содержится только два электрона, у атомов алюминия — восемь, у атомов галлия, индия и таллия — восемнадцать, является причиной различия ряда химических свойств этих элементов. На химические свойства элементов подгруппы бора влияет как увеличение заряда ядра атомов, так и возрастающее число энергетических уровней (уменьшение энергии ионизации наружных электронов). Бор проявляет главным образом свойства неметалла, а остальные элементы этой группы являются металлами. Металлические свойства у них нарастают в ряду В — Т1 в этом направлении усиливаются основные свойства окисей и гидроокисей [c.239]

Взаимодействие галлия с металлами. Ни с одним из металлов галлий не образует непрерывных твердых растворов, что объясняется, очевидно, весьма своеобразной кристаллической структурой металлического галлия. По той же причине весьма незначительны области твердых растворов на основе галлия. Наибольшей растворимостью (около 0,5 атомного процента) в галлии обладает ин- [c.86]

Фосфид галлия — прозрачные оранжевые кристаллы с металлическим блеском. Известей только в виде одной модификации, имеющей структуру сфалерита. [c.95]

Антимонид галлия — светло-серый, с металлическим блеском сплав. Кристаллизуется в структуре сфалерита. [c.100]

Изменение структур в 4-м периоде аналогично. Так, объемноцентрированная кубическая структура калия изоморфна структуре натрия а-кальций, так же как магний и а-бериллий, обладает плотной упаковкой, а р-кальций, как р-бериллий, имеет ОЦК структуру. Ромбическая структура галлия является переходом от металлической к ковалентной, а структуры германия, мышьяка, селена, брома и криптона изоморфны или сходны со структурами ряда кремний—аргон. Заполнение внутренней Зй-оболочки, отвечающее появлению -переходных металлов, расширяет область металлических ОЦК и плотной гексагональной структур (1И6— [c.192]

Таким образом, висмут и сурьма, обладающие в твердом состоянии ковалентными структурами вследствие образования трех спиново-связанных пар р-электронов, в жидком состоянии в результате отделения пяти валентных электронов становятся металлами, приобретают координационное число 8 и ближний порядок, соответствующий объемноцентрированной кубической ячейке. Отметим, что на такой ближний порядок в жидкой сурьме было указано нами [162, 212] до получения экспериментальных данных [226—227]. О переходе к координационному числу 8 при плавлении свидетельствует и изменение свойств сурьмы и висмута они плавятся с уменьшением объема на 0,94 и 3,35% соответственно. Разрушению обменных связей соответствует сильное возрастание энтропии (см. рис. 108). В этом отношении они ведут себя аналогично другим элементам, плавящимся с кардинальным изменением структуры и свойств от ковалентных полупроводниковых к металлическим (подобно кремнию, германию и галлию). [c.249]

Без нарушения этого условия можно только одним способом составить структуру, в которой каждый атом галлия окружен комбинацией 13г+ ЗЗз, а каждая вакансия — 23г -1- 23з. Это означает, что все атомы галлия (аналогично и вакансии) имеют фиксированное число других атомов галлия (7) и вакансий (5), размещенных по ближайшим металлическим узлам. [c.311]

Кроме того, 111-й подпруппа находится уже достаточно далеко от элементов с ярко выраженными неметаллическими свойствами и поэтому необходимо, наряду с ковалентными тенденциями, считаться и с сильно выраженным стремлением к образованию нормальных металлических структур. В результате борьбы этих противоположных тенденций в данной подгруппе появляются из ряда вон выходящие, единственные в своем роде уродливые структуры, такие, нашример, как галлий, индий, бор. [c.272]

Свойства простого вещества и соединений. В свободном виде галлий обладает металлическими признаками серебристо-белый цвет, высокая плотность (5,96 г/см ), хорошая ковкость (по твердости напоминает свинец), значительная электропроводность. Но температурой плавления он резко выделяется среди металлов — соседей по периоду и подгруппе. Его температура плавления 29,8 С, и он имеет самый большой интервал температур, при которых является жидкостью от 29,8 " С до /кип = 2247° С. Склонность к переохлаждению позволяет использовать галлий как жидкость в термометрах для измерения высоких температур. Аномально низкая температура плавления объясняется тем, что в конденсированном (твердом или жидком) состоянии кристаллическая решетка галлия образована молекулами Саг с межатомным расстоянием 2,48А. Атомы в молекуле Саг прочно связаны химическими связями, но молекулы между собой связаны только слабыми ван-дер-ваальсо-вымн силами, поэтому разорвать эти связи очень легко. У всех металлов в узлах кристаллической решетки расположены ионы металлов, а в решетке галлия находятся ионизированные молекулы Саг+. Ионизация молекулы доказывает, что связь между атомами в значительной мере ионная. Таким образом, галлий очень редкий для простых веществ пример кристаллической решетки, где существуют одновременно как металлическая, так и молекулярная структуры. Металлическая структура решетки галлия подтверждается его достаточно высокой электропроводностью. [c.318]

Третья группа элементов периодической системы — самая эле-мептоемкая. Она содержит 37 элемеитов, включая лантаноиды и актиноиды. Все элементы III группы, за исключением бора, являются металлами. Первый типический элемент бор — неметалл. В какой-то мере бор выполняет роль переходного элемента от металлического бериллия к углероду. Но 1юскольку у атома бора уже в нормальном состоянии на кайносимметричной 2уО-орбитали имеется один электрон (а в возбужденном состоянии 2 электрона), он функционирует как неметалл. Наконец, в третьей груние наблюдается наименьшая разница в свойствах элементов IIIА- и ШВ-групп. Элементы подгруппы галлия, как и А1, являются б р-металлами. В отличие от пих элементы подгруппы скандия принадлежат к sii-металлам. Но в характеристической степени окисления +3 элементы подгруппы галлия имеют внешнюю электронную конфигурацию (n—l)d а типовые аналоги скандия, как и А1(+3),— электронную структуру благородных газов Поэтому некоторые авторы располагают [c.137]

Физико-химические свойства фосфидов индия и галлия. Диаграммы состояния систем 1п—Р и Са—Р приведены на рис. 39, 40. В рассматриваемых системах образуется по одному соединению эквиатомного состава. Эвтектики с обеих сторон вырождены. Оба соединения обладают значительным давлением пара при температуре плавления вследствие диссоциации. Так, для фосфида индия при 1055°С давление достигает 25 атм, а для фосфида галлия при М67°С — 45 атм. Оба соединения относятся к алмазоподобным полупроводникам, кристаллизуются а структуре сфалерита. При спонтанной кристаллизации из избытка металлического компонента или из индифферентного растворителя соединения выделяются в виде пластинчатых и нитевидных кристаллов серого (1пР) или оранжево-красного (СаР) цвета. [c.72]

Элементы Оа, 1п, Т1 должны были бы иметь по правилу Юм-Розери координационное число <6, но, как известно из теории кристаллических решеток (см. выше), в структурах не может быть осей симметрии пятого порядка или многогранников с пятью тождественными вершинами. Из-за недостатка валентных электронов связь между атомами имеет смешанный характер. В ре-зультате борьбы ковалентной и металлической связей у галлия и индия возникают уродливые структуры, в которых нет ни плотной упаковки атомов, свойственной металлам (с 2 = 12 или 8), ни правильной атомйой структуры (с 2 = 4), свойственной группе элементов с рещеткой алмаза [18]. Таллий имеет сложную ромбическую, а индий — гранецентрированную тетрагональную решетку, плотность упаковки атомов в которой —69%. У таллия преобладает металлическая связь, поэтому [c.61]

В форме простых веществ галлий, индий и таллий представляют собой серебристо-белые металлы, при этом галлий хрупок, а индий и таллий очень мягкие. Индий и таллий кристаллизуются в плотноупакованной кубической или близкой к ней решетке. Кристаллохимическое строение галлия оригинально и необычно для металлов. Структуру галлия лишь условно можно назвать псевдотетрагональ-ной. Каждый атом галлия имеет ближайшего соседа на расстоянии 0,243 нм, шесть других находятся на расстоянии от 0,270 до 0,279 нм. Другими словами, металлический галлий как бы состоит из двухатомных молекул, образующих слои, связь между которыми слабая, чем и объясняется его аномально низкая температура плавления. Характеристики элементов и простых веществ П1А-груп-пы приведены ниже. [c.339]

Галлий — сравнительно мягкий и хрупкий металл серебристобелого цвета с синеватым оттенком, имеющий ромбическую (псевдотетрагональную) решетку с параметрами а = 4,5167 6 = = 4,5107 7=7,6448 А 178]. Его кристаллическая решетка образована не отдельными атомами, как обычно у металлов, а двухатомными молекулами (d=2, 44А), что является редким случаем сосуществования двух структур (молекулярной и металлической). Ниже приведены некоторые физические характеристики твердого галлия [c.11]

Характеристика элемента. В соответствии с электронной структурой (см. табл. 18 основной степенью окисления должна быть -)-3. Однако потенциалы ионизации, особенно второй и третий, существенно отличаются от потенциалов ионизации алюминия, т. е. электроны и особенно в 4л 2-состоянии возбуждаются с трудом. Для перевода галлия в хр -валенть ое состояние со степенью окисления -Ь3 требуется затрата энергии 452 кДж/моль атомов. Перечисленные особенности должны приводить к тому, что, по сравнению с А1, металлические свойства галлия должны уменьшатся, а степень ковалентности связей увеличивается. Все внутренние слои электронов завершены и ядро достаточно сильно экранировано. Это приводит к снижению акцепторных свойств Са. Все соседи его как по группе (А1, 1п), так и по периоду (Хп и Се) образуют амфотерные соединения и являются акцепторами. Поэтому и галлий должен проявлять а.мфотерные свойства с преобладанием металлических и образовывать комплексные соединения. [c.318]

Металлический галлий — уникальное по некоторым свойствам вещество. При затвердевании ои не сжимается, а, наоборот, расширяется на 3,2%, поэтому плотность твердого галлия равна 5,96 г/см , а жидкого — 6,095 г/см . Расширяться при затвердева-НПТ1 могут лишь некоторые вещества (вода, висмут). Для этого структура твердого агрегатного состояния должна быть более рыхлой, т. е. атомы в среднем должны отстоять друг от друга даль- [c.318]

Соединения бора, алюминия, галлия, индия с элементами группы азота имеют структуры типа сфалерита или вюртцита, чем они резко отличаются от карбидов, нитридов, моноокислов переходных металлов, часто обладающих характерной структурой типа N301 с более или менее отчетливо выраженными металлическими свойствами. Структуру такого типа имеют соединения скандия, иттрия, лантана с азотом, фосфором, мышьяком, сурьмой и висмутом, а также соединения GdN, LuN. Последнее указывает на близость ветви гадолиния и лютеция к лантану. Вследствие наличия внешней -конфигурации ионов структуру типа N301 должны иметь все соединения иттрия, актиния, гадолиния, лютеция, кюрия и лоуренсия с азотом и его аналогами. [c.131]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология