книги из ГПНТБ / Иванова Р.В. Химия и технология галлия
.pdfции галлия на галламе алюминия проводят Е. Л. Шалавина, Т. Гу сарова, Г. А. Иванова, руководит этими работами А. И. Зарубин.
Работы по получению галлия высокой чистоты в Советском Союзе были начаты в 1955 г. по инициативе академика Н. П. Сажина. Пер вые исследования проведены П. А. Резник и О. С. Дружининой. Методы анализа примесей в галлии разработаны С. М. Солодовник и В. Г. Горюшиной, опытное производство организовано под руко водством Н. Е. Галкиной. С 1962 г. работы по созданию промышлен ной технологии и аппаратуры, а также исследованию процессов разделения галлия и примесей были продолжены Р. В. Ивановой
иН. А. Любимовой с сотрудниками.
ВСССР освоен промышленный комплекс получения галлия полу проводниковой чистоты.
Глава I
СВОЙСТВА ГАЛЛИЯ
ЯД ЕРН Ы Е СВО Й СТВА . ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ. СТРОЕНИЕ И СВО Й СТВА ЭЛЕКТРОННОЙ ОБОЛОЧКИ
По числу положительного заряда в ядре и соответственно элек тронов в нейтральном атоме галлий в ряду элементов занимает 31-й порядковый номер и располагается в III группе четвертого периода системы Д. И. Менделеева.
Атомный вес галлия по химической шкале 69, 72. Средняя энер гия связи в ядре, приходящаяся на один нуклон, примерно 8,75 мэв, что свидетельствует о его стабильности.
Природный галлий состоит из двух стабильных изотопов, свойства которых приведены ниже.
Изотопы |
|
|
Qa69 |
Ga71 |
|
Распространенность |
[2], % |
|
60,16 |
39.84 |
|
Спин, механический |
момент [3] |
р. [4] |
3/2 |
3/2 |
|
Магнитный дипольный момент |
2,0165±0,0035 |
2,5611 ±0,0030, |
|||
Электрический квадрупольный |
мо |
|
2,555 [3] |
||
0,189[1] |
0,119 [7] |
||||
мент q ............................................................ |
|
|
|||
Магнитный актупольный момент Q [6] |
0,137 |
0,18 |
|||
Поперечное сечение захвата тепловых |
2,1 ±0,2 |
5,1 ± 0,4 |
|||
нейтронов [81, барны........................... |
|
||||
Пороговая энергия реакции (я, 2п) |
|
|
|||
под действием быстрых нейтронов [8], |
10,2 |
9,2 |
|||
эв .......................................................... |
|
|
|||
В результате радиохимических реакций получены радиоактивные |
|||||
изотопы галлия (табл. |
1). В табл. 2 приведены свойства атомов гал |
||||
лия, отличающихся составом ядра.
Конфигурация электронной оболочки галлия: ls22s22p63s23p63d10
4s24p1; |
атомный |
объем |
11,8 см3 |
(г-атом)-1; атомный |
радиус 1,38 |
Â; |
|||||
потенциал |
ионизации, |
эв: |
І г = |
6; /., = |
20,51; |
/ 3 |
= 30,70; |
/4 |
= |
||
= 64,2; |
/ 5 |
= 90; |
/„ = |
118; |
/ 7 = |
149; / 8 = |
183; / 9 |
= |
231; / 10 = |
271; |
|
ионный радиус 0,62 А; электроотрицательность 1,6; число спектраль ных линий нейтрального атома 55. Галлий был открыт по наиболее интенсивной линии 4172,06 А. Качественное и количественное опре деление его производят по линии 2943,64 А. Использованию осталь ных мешают железо и марганец.
и
а |
|
«4 ? |
с» |
с е |
|
|
|
|
«г |
*? |
|
?*- |
|
|
|
|
|
|
|
3 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
™^ о |
TJ |
¥ смсо |
|
|
|
|
|
J f I |
|
|
|
|
|
|
|||||
<У |
^ |
¥**а ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Ь О |
р, |
|
J |
1.1 |
|
|
|
|
J |
I la |
|
|
|
|
|
|
|||
c S.g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
О, Р) к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з ° |
І |
3 гі. о |
|
С 3 |
|
|
|
|
5 S= SCN |
|
|
|
|
|
|
||||
X |
Я |
U Z z |
|
N U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
с.к 4 |
|
|
|
|
|
|
U U N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
.IU~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
etc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гео; |
|
|
|
|
|
^■>05 |
|
|
|
“" C O « ^ “ |
+1° |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
і л |
; |
||||
|
|
|
|
<мCO W 05 Q* со |
|
О ГГ ^ - |
|
|
|
|
CM |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
—Г-^Г— |
со |
|
|
« .C O |
' |
|
|
I |
+1TI о"4+|- |
—+1 £ |
Ю4-1 « |
|||
|
|
|
|
оо>«оі£.-гofv - O w N |
^ |
СМ<3 wo |
|
О |
|
|
S o |
|
|||||||
|
|
|
l'~-0tlM |
О) CM’—Csl |
|
СМ 00 ^ |
|
COCMо-.- |
|
in \ 1! |
|
ч о °o |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
+1 |
|
о |
4 |
'|v/s; |
|
•ЛГ05N Oсо' - «5 |
|||||||
|
|
|
g |
>-*оГсо о fC |
|
|
Ю со |
|
+ is |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
s £ |
—*а о -5- ^ |
^см ^ СО |
~ О |
|
|
|
|
= T-S+I |
||||||||
|
|
|
._С5CM |
CDIs05 CMN«.S |
£ « s |
+1 |
—CMoo +|СГЮ " |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
• см —. |
|
|
.in £ |
|
|
Й Р§ g p s g |
||||||||
|
|
|
|
|
; .-оо |
|
|
Ю__ . |
00 |
^ |
|||||||||
|
|
|
|
1ПСОж^ |
-1:0со ^Чсмсо |
^ |
|
|
„•S'1ч |
'® s a + i |
2 о + ! |
S 0-^S5 |
|||||||
|
|
|
|
S g £ ^ |
' .- |
|
in — |
" о 5 |
|||||||||||
|
|
|
|
со с о — .с я -.о _ -^ |
0 4 |
_To |
23* |
|
00 О |
|
|
||||||||
|
|
|
|
— —’ |
ІП СМ00 |
|
CMCM>■—• |
|
|
|
О |
. ~Ю 05 — |
|
. - 0 4 Z |
|
|
|||
|
|
|
|
оо |
.см |
^сою |
Ю—+| ^оГт; ..+1 |
<о+1 .. f i ^ |
r |
||||||||||
|
|
|
|
оосо,^гСО <о"05 — |
~ |
^«Яс§оІ |
|||||||||||||
|
|
|
|
N- — |
со см о О |
I <M<N |
1 \ /С0 |
о"о оо■ § § 9 ° |
|||||||||||
|
|
|
|
о о |
ю СО ОІ — см |
SS-CO со CO |
+|Ю |
|
|
|
|
|
со —Г |
і і |
|||||
|
|
|
|
со О) - — — — СМ5 |
|
|
|
|
|
|
V '■ |
S м |
|||||||
|
|
|
О О - |
|
|
+1+1 |
со оо о |
|
|
+1 +1 +1 |
|
|
|
о о |
О О О |
|
|
|
Ш05 СО |
|
|
|
ONO |
|
|
|
со смю |
=t |
|
S |
|
нс 2 |
CJ |
|
|
|
+1- |
|
|
|
CO |
|
|
|
CO |
S o |
|
|
|
04 +| |
|
II
О. О
о S
Hfo
CRs
изотопы |
H о. |
+ |
|
5 3 |
CQ_ |
|
= со |
|
Нестабильные |
|
|
in о о о
—<CMTf00 +1 +1 +1 +1 NCOOO CO—05 CM CM—со oo CMCM—
z
CM o" +i CM
Ю
in
“ V
+
CO.
o
12
Продолжение табл.
§2
”3" о
&=§ о >» ;?• р, и с»
с .
о г:
р? я
о;
|
.-- Ф |
's?<М |
|
cf cf^ |
|
|
|
|
С V^ _гсч |
'сосм°? |
|
|
|
||||
О1Т “-- |
4 |
| Ш |
|
|
|
|||
i.s |
IJ |
г -? I . |
|
|
|
|
|
|
°з .Яё |
»' °с S -£•S °2 "з .Я |
|
|
|
||||
u O ^ ^ ( 3 5 < |
° N |
|
|
|
||||
|
СО # ГСП < |
|
^ C N ^_r<N ^ С П |
|||||
|
2S |
;«Г■ |
|
NO — vp CD vP LO |
||||
|
fM |
GO |
00 |
|
О |
|||
|
W 1 |
505 С |
'” |
йгаО>.о<м.§ |
||||
|
|
|
|
Tt* $2,00 — |
TJ“ |
^ |
^J* |
|
^ |
(N |
|
|
.<M |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
fc ß -S 'o S « JCOCMсо ->—^ —O ■ ю'<м ^_co N =f N.
5
|
«я • |
|
Св'я -ѵо- хРЧѵ®•Яѵ?«оСр |
|
со^ |
ю |
00 8 ^ Ч < М ~ СЧ ^Ясп ' „CD CJ5 |
|
2 G-2 |
S C WSS«^co s ? 2 , |
|
|
^СЧ ID 00^ |
||
|
5 ^-£t^^o£ |
||
|
СО О |
C D |
Г4- — 1 |
|
CD О |
^ |
CD СО |
|
— oo os t-» со |
||
|
— |
|
|
сс |
|
|
|
tC я |
|
|
|
О с |
|
|
|
о о. |
|
|
|
Cg* |
|
|
|
«3 |
|
|
|
в ^ |
|
|
|
О. в) |
|
|
|
О у |
|
|
|
*5 |
‘V |
|
|
CRS |
|
|
|
. ■V? |
|
|
|
os®4 |
|
|
|
о О * |
о |
|
|
С * -а |
|
|
|
Й я н |
|
|
|
u о м |
V |
|
|
2 НО |
|
|
|
ь ов |
|
|
|
П з* 5
н о.
+ ео
СО.
О
„ |
•.* |
"SS |
|
. |
|
- |
|
|
|
t"- . |
c + |
|
|
|
|||||
■Q. e 02- . ? - |
I |
oo. |
|
|
|||||
ö |
^ |
? s . Я --■ |
|
|
|||||
|
S |
s |
^ |
|
.ад, H *■ |
||||
|
” |
1 |
I 3? - » |
z |
y .Z |
||||
|
CM |
|
|
|
CNt-_ |
|
|
||
|
43«' |
I |
_ .. |
|
а 3 |
||||
“C=S |
|
||||||||
|3 ë 5 < (3 |
O O |
||||||||
N N « » 0 3 « |
|
|
|
||||||
|
О -« |
|
O O |
|
|
|
|||
|
|
|
< |
|
|
|
|
|
|
0хO'" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
05 — |
|
| o g ° |
|
|
|
|
|||
5o .^r - + |
|
|
|
|
|||||
|
CMID^ r- |
|
|
|
|
|
|||
CN О |
^ O O |
О |
.„ о |
|
|
|
|
||
CD ^ |
|
s— |
|
|
|
|
|||
05 О |
s ,.+i^+i |
|
|
|
|
||||
CM |
|
|
|
|
|||||
|
• -"~-Ä “ |
° |
|
|
|
|
|||
|
S 2 ? S ° f e |
|
|
|
|
||||
|
o'' f- |
• - |
|
|
|
|
|
|
|
|
4coS2 o; |
|
|
|
|
||||
|
CD 00 |
|
05 f-C |
|
|
|
|
||
|
О 00 Q |
|
|
|
|
||||
|
CM CO w C O |
<-s |
|
|
|
|
|||
5 °
со
3* 3*
CO CO
o 'o '
+1 -и
05 о
CM
о- § + ! o
+1 я О — о
**S §Äo"o
•- г |
£ II+| |
d. |
Ч Q“ |
— |
о
V
+
со.
о
13
табл. |
“ 3 с |
с с с; (N |
s; со ^ |
||||
|
S <и |
|
|
|
■с |
|
|
|
Зх |
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
а 2 S |
|
1^ I I т ? CL CL © |
||||
ая к |
|
Т 1? |
|
1^?л |
|||
c s.§ |
|
J |
9- |
II I 143 - |
|||
|
І ° 1 |
|
|
|
|
|
".Д Ö |
|
U N 5C3 Ü N O W S ,« |
||||||
|
É-I |
||||||
|
с-к ■=* |
|
|
-N |
|
|
а << |
|
<u5 |
|
|
|
|
||
|
r?5 |
|
|
|
|
|
|
|
c; |
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
'- G) О |
" . |
|||
|
|
§ |
l s ë ° s |
||||
|
|
° J ,§ " 2 :-Т |
|||||
|
|
О |
|
|
|
|
w |
|
|
§ О О § О О |
|||||
|
|
w |
rt* OJ |
w |
СО Г - |
||
|
а |
^-чСМ |
СО |
ч<М |
00 |
||
|
— |
— |
C J |
с ч |
— |
— |
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
а> <м |
|
|
|
|
|
|
|
'-'ОО |
4-—N |
|
|||
|
|
О |
|
|
|||
|
|
W O O O N |
|
|
|||
|
|
+1 +1 ^ |
« |
|
|
||
|
|
П-00 |
a « |
|
|
||
|
|
о о |
|
|
|||
|
|
Г4- |
0 0 |
|
|
|
|
|
et |
|
|
|
|
|
|
|
Е { Я |
|
|
|
|
|
|
|
О с |
|
|
|
|
|
|
|
—и |
иэ |
|
|
|
|
|
|
о | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U Ч |
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+1 |
|
+1 |
|
|
|
|
|
СО |
.СО |
|
|
|
|
|
|
— o ' СО со |
|
|||
|
|
- 5 S S - 5 |
|
||||
|
е( О |
И° § ° ° - |
|
||||
|
о;s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
і |
|
°- |
|
|
О
V
5 ^
00Ü
+со
CD.
О
яД с |
« CLsf ÖК |
|
||||||
гР-» гI |
I |
|
I |
I |
I |
|
I |
I |
|
Г- Ö |
0.43 |
l |
s f |
||||
|
I |
|
I |
l |
l |
|
||
|
-4 |
Г» |
О |
M |
О |
CO |
|
|
|
г - |
о |
с |
г - |
г » |
t— |
^ |
|
|
to |
с |
u osjS |
|
||||
o s |
Ü N N O O |
^ |
|
|||||
Ю
<N
oo
оо о
— СЧ СЧ
+1 +1 +1
О О О
ю —^
СО СО ^
о
+1
о
V
О
?■
CL
а
+1
О
CD
S <N
5
CN
о
14
Продолжение табл.
Si о
Я5. 5*яГс
а >•I;
о, со к
с о.£
S?
S75
г?*cs;
ч
?-
СС
52
"3
ІS
О.QJ
,5 о С*2
о в°
а.* .
со £= лн
Я «U
о, h °
у X
g3
нg.
F1 с£ с£ ьѲ я |
|
-тГ Q. |
-ta-Q |
О. |
^А*Ѳ 0 |
|||||||
|
I I I |
|
|
|
I а д е |
,О о‘ |
.о - г |
I? öМк |
||||
е ч s s а-а 43 |
|
■ I с |
, r I ? Т |
|||||||||
М М |
ІГ |
S |
|
I I |
|
І1' |
= |
I.С1 |
||||
Н Н |
N Я |
В |
® |
|
|
^ |
|
J2 ~ |
||||
я га й) а;« ®і. |
^ |
ч>,в |
РК .РЭ І" < |
|
||||||||
I ' I « |
Г - I* |
о |
5 |
|
|
|
CQ: |
н |
|
|||
О О О О щ р р О ^ |
с ‘ |
Н CQ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
^ |
N |
|
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
о +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
СМо£ ° ё 0 |
|
|
|
|
|
||||||
|
± ? 4-1 со |
Н 3 ? . § |
|
|
|
|
|
|||||
|
2 3 ^ |
|
|
|
|
|
||||||
(N +1ЧІЙ |
|
- Я 8 І |
|
|
|
|
|
|||||
.~спж |
^ |
оСО |
’ ■+1^- |
|
|
|
|
|
||||
О 'Ф2 |
+| +1 Я. ю |
іо |
|
|
|
|
|
|||||
CM (М |
|
о |
|
OOQcO |
|
|
|
|
|
|||
|
|
.-СП |
|
|
| o |
“ |
|
|
|
|
|
|
СО |
о о юS |
|
|
|
|
|
|
|||||
^ я г Tf ^ — |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
.+1 |
+1 +1 .. |
,т ...+ 1 ° |
|
|
|
|
|
|||||
О СОООО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
о |
Ю<МОЭ2 g s+ i |
|
|
|
|
|
||||||
СО Ю |
— СО со |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
со см |
см — — +1 + |2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
М О СО О CD
со ю о <м со СО О Ю to —
— <М СО
.оГ°
со — +1
II О С£
II и Ю
•-* 1і о
|
|
|
|
|
) Ѳ Л, |
|
I I . |
|
I :м |
rsj I |
п |
||
“S3Si |
Р- |
I T |
Т ' |
|||
|
|
\ о ^ Ѵ , |
||||
|
|
^ |
1 ГО |
|||
<м (у |
О —л. ‘ |
> |
J ч—'с |
го -С |
||
5 0 0 Э8М< |
о |
:са НН |
||||
|
|
|
|
N |
|
|
р-
Е-
/T'os-
СО 2 ^
o s
о ^
тг ZZ
о
+1
ю
<м_ |
|
о“ |
о |
V |
V |
о |
о |
15
чSi о
ю^ я
Щ
ч
О.« к « 'S !
§:
о
сх
с£ ö
а> а>
О О
С 1Г Л С О |
XT О |
|
L Z |
||
■СМ '-ОСО го Ю |
го |
||||
' - |
° |
'Ю wLß XX |
|||
о |
— |
|
СМ |
|
|
rs. О |
. „ о |
• - о |
|||
00 СМ |
|
!$ а ? |
|||
|
|
о |
. . о |
см CM |
|
|
|
^-ч 2 |
|||
82 |
to i-sio |
||||
тісо со со ^ |
|||||
— ^CM ' |
|||||
fs. |
_ |
• «о ЛСо CO |
|||
|
|
Гг^О — СО |
|||
sco A; i3,t— |
— |
rs.со |
|||
1 |
|
О |
— |
'— 'CM •— ' |
|
>о |
о |
О |
О |
||
СО JOСО !_ГСО |
|||||
>О |
СО со СМСПсосм |
||||
) to |
о |
|
|
|
|
о, 0
о
00
ю
|
|
о |
о |
|
|
о |
о |
|
|
о |
|
|
|
см |
|
|
|
о |
< 4 * |
|
|
+1 |
S 3 |
|
|
ю |
|
|
|
tsT |
см" |
|
ft« |
|
|
|
g.2 |
|
|
Л° |
|
|
|
CN, Z |
|
|
|
. |
I so |
|
|
О Я |
|
|
|
CX« . |
|
|
|
с |
а л |
о |
|
и 5 н |
|
||
я |
ft и |
V |
|
“ |
ü 2 |
|
|
|
5 Э |
|
|
Н о. |
|
|
|
|
|
о |
а |
?
с
а)
о
•• о
осо
й^
СМ со
.. о
О t4-
X- 00
— см
хгсмо
S со °2<М
. . о
о о
to
ю —0 0
о
о
° о ^ о
.00
о іЛ
о
8 g
.со
о іл
о
см
см
со
+1
см
со
а
я я |
|
|
В и |
СО. |
п |
О о. |
||
О. О) |
|
|
Н В |
|
|
S о |
|
|
я _ |
|
|
о а |
|
|
С V |
|
|
+ я |
<и |
|
со. а |
у |
О |
|
а |
|
ÜL |
|
|
С 3 |
|
|
:£
\0 « |
|
|
|
|
|
I |
= Л ь- |
|
|
||
|
я |
я- ^ |
|
|
|
|
Ü 2 ä |
|
|
||
со.а> ь |
_ |
|
|
||
|
0* о Ж |
|
|
||
|
я |
я |
5 |
|
|
|
Н ГГ о |
|
|
||
3 Ü д ч |
|
|
|||
е< t- |
я |
|
|
|
|
>,£> -0 = |
|
|
|||
£ 5 £ о: |
|
|
|||
= £ |
I |
н |
о |
|
|
4 |
|
ö12a |
о я |
||
ч |
|
|
ч |
||
s :: - X |
К 8 |
||||
I |
Ко £В V*я |
н |
х |
||
■ |
g e |
|
|
||
|
g |
2 я |
|||
S о £ |
* |
||||
ü g t t ° |
и |
||||
|
u ® u |
2 я |
|||
|
f t « |
||||
|
|
et a |
|||
3 0 |
|
|
с |
о |
|
I |
a |
|
н |
||
|
о |
X к |
|||
|
я _ |
о |
я |
a |
|
Vо |
д^з о. |
Я В |
|||
5 |
|
X |
о |
о. |
|
и |
Я |
|
* |
О п |
|
. о х * « |
я |
|
|||
I |
“ S О 3 " S |
||||
o' £таgoiе- —.4® = |
|||||
“.5Я —-Q* Я |
|
||||
л «5п |
'3*4•*•Т■я « Ч |
||||
Г |
|
|
я |
Э* а» |
|
о*я |
|
5 н >»о |
|||
5 я |
|
З о ч а |
|||
5 |
|
|
|
• о |
|
I |
S Э S 1 5 g |
||||
S W5 я я с a |
|||||
Ä ft 2 |
|
=* а |
|
||
|
3 £-3 = а - |
||||
3 с Я =*5 * я |
|||||
3_5!£3mk |
|||||
я |
a |
|
« " о |
" |
|
" 3 I а , ° = |
|||||
I a ' *- * s m |
|||||
|
я С о |
а л |
я |
||
в- S |
|
Я с* я |
о |
||
|
о |
• - в |
а |
||
•• Я 3 X О я |
2 |
||||
5 я |
и о. с < 3 |
||||
Я . |
О й) |
|
fli |
||
я |
|
я |
a |
g к я |
|
я 1<и |
*у я |
||||
s' м |
S |
2 |
S н о |
||
я£ Е? я я
О д 1- _
O x |
a |
я ,*. |
пг |
. я L |
J |
— < Пг |
В»S4J |
* 1 |
S e К |
|
= І5§5 |
||
а Х я |
5 |
|
tTo.u w |
||
n fc |
|
. E |
Я |
«QM |
|
s’ 2е |
о 5 |
|
«gі в1 |
||
Z I |
a |
a S |
_ I |
Я Я д |
|
a » a P Q a ( |
||
a |
p |
t |
я . |
|
|
0 |
.0 |
|
16
Т а б л и ц а |
2 |
|
|
|
|
|
Свойства нуклидов |
галлия [I] |
|
|
|
|
|
|
|
|
Разность |
|
|
|
|
|
|
между |
|
|
|
Число |
Число |
Иуклнд |
атомной |
Полная |
Полная |
Атомная |
массой |
энергия связи |
энергия |
||||
нейтронов протонов |
галлня |
нуклида н |
нуклонов |
ß-распада Е |
масса |
|
|
|
|
массовым |
в ядре Е |
кэв |
нуклида |
|
|
|
числом — |
кэв |
|
|
|
|
|
дефект массы |
|
|
|
|
|
|
кэв |
|
|
|
33 |
31 |
0,1Ga |
—58 931 |
551 252 |
|
63,936734 |
34 |
31 |
65Ga |
—62 652 |
563 044 |
— |
64,932740 |
35 |
31 |
00Ga |
—63 718 |
572 180 |
—2102 |
65,931595 |
36 |
31 |
07Ga |
—66 874,9 |
583 409 |
—4430 |
66,928206 |
37 |
31 |
08Ga |
—67 084 |
591 689 |
— |
67,927982 |
38 |
31 |
°°Ga |
—69 321,4 |
601 998 |
—2225,5 |
68,925579 |
39 |
31 |
70Ga |
—68 904,5 |
609 653 |
1653,9 |
69,9260269 |
40 |
31 |
71Ga |
—70 137,1 |
618 957 |
—235,0 |
70,9247037 |
41 |
31 |
72Ga |
—68 586,7 |
625 478 |
3993,7 |
71,9263681 |
42 |
31 |
7:,Ga |
—69 740 |
634 710 |
1550 |
72,92513 |
43 |
31 |
7JGa |
—67 920 |
640 960 |
5500 |
73,92708 |
44 |
31 |
75Ga |
—68 540 |
649 650 |
3300 |
74,92642 |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВО ЙСТВА ГАЛЛИЯ [5]
СВОЙСТВА ГАЛЛИЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ СОСТОЯНИЯ
Плавление при атмосферном и более высоком давлении. Галлий принадлежит к числу легкоплавких металлов. Точка плавления, определенная различными исследователями, свидетельствуют о точ
ности измерений |
и чистоте образцов: 29,7° С [9], |
29,75° С [10], |
||
29,755 ± |
0,005° С |
[11]; 29,78 ± 0,005° С |
[12], |
29,76 ± 0,02° С |
И З ]. |
|
|
|
|
Более |
поздние |
исследования [13—16] |
позволили заметить, что |
|
галлий плавится в некотором интервале температур. Плавление моно кристалла, по данным [13], происходит в 4 этапа с разностью тем ператур между ними: 0,0204, 0,0054 и 0,036° С. Для поликристаллического галлия интервал плавления 0,005° С. С помощью дифферен циального термического анализа и измерения вязкости до 0,5° С выше точки плавления удалось выявить [17, 18] «эффект после плав ления», возникающий в результате продолжающегося разрушения группировок атомов. Этот эффект для металла с примесями был равен 90 кал-атом-1, или 6,7%, а для чистого металла 1 1% теплоты плав ления.
Под давлением 1—15 000 бар точка плавления галлия изменяется
[10, |
20—22] |
в соотношении: АНАр — 0,0019—0,0020° С бар-1. |
|||
Теплота |
плавления обычного а-галлия |
(кал • атом-1) определена |
|||
в результате |
ряда |
исследований: 1330 [23], 1336 ± 7 [24]; 1335 ± |
|||
± 1,7 или 19,15 ± |
0,1 кал-г-1 [25]; |
1338 ± |
7 или 19,2 ± 0,1 кал-г-121 |
||
1 |
B r o s |
J. Р. |
De These, Marsei 11, |
1968 |
Гос. публичная |
2 |
Р. В. Иванова |
|
|
научно-тсмич'геская |
|
|
|
библноте .а Cf СР |
|||
|
|
|
|
|
|
Ѳ ііЗ С У П . П Я ?
ЧИТА ЛЬ he- • і АЛА
[26, с. |
170—173]. |
Последние два |
значения |
получены |
на |
металле |
|||
чистотой соответственно |
99,98% |
и |
99,9999%, |
что |
дает |
основание |
|||
второе из них считать более достоверным. |
|
равна |
4,407 ± |
||||||
Энтропия плавления |
галлия |
чистоты 99,98% |
|||||||
± 0,04 |
кал-атом“1 |
°К_1 |
[25]. |
|
|
|
|
|
|
Переохлаждение. При охлаждении без особых мер предосторож ности галлий способен оставаться в жидком состоянии до —40° С. Он начинает кристаллизоваться под влиянием гетерогенных зароды шей, образуемых примесями и продуктами окисления. Диспергиро ванием на мелкие капельки в эмульсионных жидкостях удается удер жать галлий в состоянии переохлаждения до — 122° С [24]. В пере охлажденном галлии образование зародышей кристаллизации воз можно под действием ультразвука, что объясняют [27 ] локальным напряжением жидкости.
Испарение. Давление пара. Энтальпия испарения. Точка кипения. |
|
Сопоставление результатов измерения позволило вывести [28] |
|
среднюю величину энтальпии испарения галлия |
при 25° С, равную |
65 ± 0,5 ккал-моль-1. Приближенная формула |
расчета давления |
пара |
в интервале температур 1174— 1603° К: |
|
|
||||
lg Р (ата) = |
5,458— 13 743- Г -1 получена на основании экспе |
||||||
риментальных |
данных: |
|
|
|
|
||
Г, |
°К ................ |
. . |
|
1196,5 |
|
1198 |
1220,3 |
Р, |
мм рт. ст. |
1,023ІО"3 |
1,068-10-3 1,622-Ю-3 |
||||
|
|
|
1248,9 |
1273,7 |
1289,2 |
1320,7 |
1472,7 |
|
|
|
3,43 • 10-3 4,99-10~3 |
7,30-Ю-3 |
1,35-Ю-2 |
0,128 |
|
Экстраполяцией приведенного уравнения была найдена 129] точка кипения галлия около 2500° К и рассчитаны давления пара в интер
вале температур |
1472 — 2500° К. |
|
|
|
|
Температура, |
° С .............................................. |
1380 |
1600 |
1900 |
2100 |
Давление пара, мм рт. ст................................ |
1 |
10 |
100 |
400 |
|
Плотность галлия при кристаллизации уменьшается на 3,2%. Первые значения плотности (г-см-3) были получены на загрязненном металле:
Твердый [30] при 24,5° С ............................................ |
при 24,7° С |
5,956 |
Жидкий, переохлажденный |
6,069 |
|
При температуре плавления |
[311: |
5,885 |
тверды й................................................................ |
|
|
ж и д к и й ................................................................. |
|
6,081 |
Затем плотность (г-см-3) определяли на более чистом галлии |
[10]: |
|||
Твердый |
при 29,65° С |
............... 5,9037 |
|
|
Жидкий |
при 29,8° С |
................... 6,0947 |
|
|
и с применением более точного |
дилатометрического метода |
[31]: |
||
При |
29,8° С |
6,0948 |
|
|
» |
32,88° С |
6,0930 |
|
|
18
Плотность галлия изменяется [32] в зависимости от температуры:
/, |
°С .......................................... |
52,9 |
102 |
149 |
200 301 |
402 |
d, г.см -а ................................... |
6,080 |
6,041 6,005 5,972 5,905 5,840 |
||||
/, |
° С .......................................... |
500 |
600 |
800 |
1010 |
1110 |
d, |
г . с м - а ................................... |
5,779 |
5,720 |
5,604 |
5,492 |
5,445 |
Для определения плотности между 303 и 1720° К выведено [33]
эмпирическое |
уравнение: |
d — 6,08 — 0,0006 |
(Т — 302,93) ± |
||
± 0,03 |
г-см-3. Путем измерения интенсивности пучка гамма-излу |
||||
чения получена |
[34] зависимость плотности галлия от точки плавле |
||||
ния до |
1400° К: |
|
|
|
|
от 303 |
до |
505° К d = 6,09538 — 7,208-10“4 (Т — 302,93) г -с м '3; |
|||
от 505 до |
1020° К d = 5,94933 — 6,122-10-4 (Т — 505) г-см“3; |
||||
от 1020 |
до 1400° К d = 5,63464 — 5,127-10“4 (Г — 1020) г-см '3. |
||||
Дилатометрическим методом, применимым к очень маленьким каплям, определена [16,35] плотность (г-см-3) метастабильных модифика ций ß- и-у-галлия, а также их жидких фаз в точке плавления:
ß-Ga при —16,3°С: |
6,23± 0,1 |
твердый....................................................... |
|
ж и д к и й .................................................. |
6,136± 0,005 |
y-Ga при —35,6° С: |
6,20±0,1 |
тверды й.................................................. |
|
ж и д к и й .................................................. |
6,153± 0,008 |
Критические температура, давление и плотность галлия рас считаны [33] исходя из зависимости плотности галлия и его моди фикаций от температуры:
Тк = 5410° К; Рк = 2,53 кбар; dK= 1,58 г-см~3
СВОЙСТВА ТВЕРДОГО ГАЛЛИЯ
Галлий в твердом состоянии, несмотря на наличие ковалентных связей, имеет свойства металла: металлический вид, высокие зна чения электро- и теплопроводности, поверхность Ферми.
Кристалло-физические свойства
Кристаллическая структура обычного а -галлия. В ранних рабо тах было высказано предположение [36], что галлий кристалли зуется в тетрагональной системе. Исследования Лавеса [37] изме нили это представление. Согласно его данным, обычный галлий имеет орторомбическую структуру, относящуюся к пространственной группе Стса, с числом атомов в решетке Z = 8. Однако как и его предшественники, Лавес считал, что параметры а и b решетки гал лия одинаковые. Это оказалось случайным совпадением. Коэффи циенты расширения кристалла галлия для направлений [100] и [010] различны [43].
Кристаллическая структура галлия (рис. 1) намного сложнее, чем большинства металлов. Решетка кристалла почти тетрагональная,
2* |
19 |