- 2 -
LABORATORİYA İŞİ № 1
QALLİUMUN ALINMASI
İşin məsədi
Sulu məhlullardan elektroliz ilə qalliumun alınmasını öyrənmək və çıxıma
təsir edən amilləri müəyyən etmək işin əsas məqsədidir.
Nəzəri hissə
Qallium səpələnmiş nadir elementdir. 1875 – ci ildə fransız kimyaçısı
Lekok de Buabodran tərəfinnən spektral üsul ilə kəşf edilmişdir. Kəşfdən dörd il
qabaq bu elementin xassələri haqda dəqiqliklə D.İ.Mendeleyev fikir söyləmişdir.
Qallium gümüşü-ağ rəngli yumuşaq metaldır. Qalliumun atom nömrəsi 31, atom
çəkisi 69,72 , sıxlığı 5,904 q/sm
3
, ərimə temperaturu 29,88
o
C, qaynama
temperaturu 2230
o
C təşkil edir. Qallium asan əriyən metal olmaqla bərabər
yüksək temperaturda qaynayır. Adi temperaturda havada dayanıqlıdır, maye
qallium isə 260
o
C-dən yuxarı tədricən oksidləşir. Hidrogen çıxmaqla sulfat və
xlorid turşularında qallium tədricən həll olur. Soyuqda nitrat turşusuna
dayanıqlıdır, qızdırdıqda tədricən həll olur. Flüor turşusu və çar arağında
qallium həll olur. Qaynar NaOH məhlullarında qallat NaGaO
2
əmələ gətirməklə
tədricən həll olur. Xlor və brom soyuqda, yod isə qızdırılma zamanı qallium ilə
əlaqəyə girir. Ərimiş qallium 300
o
C-dən yuxarı bütün konstruksiya metalları ilə
əlaqəyə girir. Qalliumun bir çox birləşmələri vardır ki, bu birləşmələrin yüksək
oksidləşmə dərəcəsinə cavab verənləri daha dayanıqlıdırlar. 2 və 3 valentli
birləşmələr də məlumdur. Hal-hazırda istehsal olunan qalliumun əsas hissəsi
yarımkeçirici elektronikada tətbiq edilir .
Yer qabığında qalliumun miqdarı 1,5
.
10
-3
% təşkil edir. Qallium tipik
səpələnmiş elementdir . və başqa minerallarda, əsasən alüminium, dəmir və s.
minerallarında izomorf qatışıq şəklində rast gəlinir. Germanit mineralında
qalliumun miqdarı daha yüksəkir. Alüminiumun sənaye minerallarında 0,04-
0,001 % qallium olur. Kömürdə də qallium var.
Hal-hazırda qalliumun əsas alınma mənbəyi alüminiumlu xammallardır .
Gil-torpaq və alüminium istehsalı zavodlarında qallium dolayı yolla çıxarılır.
Bəzi müəssisələrdə qallium sink istehsalı tullantılarından çıxarılır. Qallium
əsasən alüminiumlu xammalın emal tullantılarından alınır. Qallium və
alüminium hidroksidlərin ayrılma pH-larının müxtəlifliyinə əsasən qallium
konsentratı alınır ( 8-20%), hansı ki, qallium Ga(OH)
3
tərkibində cəmlənir.
Metal isə natrium qallatın qələvi məhlulunun elektrolizi ilə alınır. Natrium qallat
isə qallium hidroksidin yeyici qələvi məhlulunda (NaOH) həll olması zamanı
əmələ gəlir. Qələvi məhlulunda qallium əsasən GaO
2
ionu tərkibində olur.
Elektroliz zamanı əsas proseslər anod və katod prosesləridir. Anod prosesi:
2GaO
2
– 4e = 2 GaO
+
+ O
2
(1.1)
- 3 -
Katod prosesi isə
2GaO
+
+
3e
=
GaO
2
+ Ga (1.2)
H
+
+ e = H
o
(1.3)
GaO
+
+ H
o
+ 2e = Ga + OH
-
(1.4)
GaO
2
+ 2H
o
+ e = Ga + 2OH
-
(1.5)
olar.
Cərəyan üzrə çıxım elektrolitdə qallium və yeyici qələvi konsentrasiyasın-
dan və cərəyan sıxlığından asılıdır. Optimal yeyici qələvi konsentrasiyası
200q/l, qallium isə 30q/l-dən az olmamalıdır.
Elektrolitin qələviliyinin cərəyan sıxlığının artırılması ayrılan hidrogenin
miqdarının çoxalmasından cərəyan üzrə çıxımın azalmasına səbəb olur.
Optimal katod cərəyan sıxlığı 0,5-1,0 A/sm
2
təşkil edir. Anod cərəyan sıx-
lığı bundan 3-10 dəfə az olur. Alınmış texniki qalliumun tərkibində 0,1-3,0 %-ə
kimi qarışıqlar olur. Qarışıqların bir hissəsi həll olmayan dispers hissəcik şəklin-
də və həmçinin metal səthində oksidlər təbəqəsi şəklində olur. Elektrolitik qal-
lium qaynar su ilə yumadan sonra mexaniki qarışıqları kənar etmək üçün süzü-
lür. Yüksək təmizlikli qallium metalı almaq üçün birçox təmizləmə üsullarından
istifadə edilir. Məsələn: turşu-qələvi emalı, vakuum əritməsi, elektrolitik saflaş-
dırma, daha dərin təmizləmə üçün isə zonalı əritmə. Turşu qələvi emalından
sonra qalliumda qarışıqların miqdarı təxminən 0,1%-ə kimi azalır. Elektrolitik
saflaşdırma ilə 99,999% təmizlikli qallium alınır.
İşin yerinə yetirilməsi
Laboratoriya işini yerinə yetirilmək üçün qallium alınmasının elektrolitik
qurğusundan istifadə edilir.
Şəkil 1.1. Elektrolitik qurğu sxemi.