Загадка, которой 150 лет, раскрыта. Химики обнаружили скрытые свойства галлия
Спустя почти 150 лет после открытия галлия и его включения в периодическую систему элементов международная группа ученых выявила ранее неизвестные детали его атомной структуры.
Исследование, проведенное командой под руководством профессора Николы Гастон из Оклендского университета и Института Мак-Диармида, опровергает представления об этом металле, которые десятилетиями описывались в учебниках.
Галлий, открытый в 1875 году французским химиком Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном, известен своей аномально низкой температурой плавления — он становится жидким даже от тепла человеческой руки. Его атомы естественным образом образуют связанные пары. ( димеры), а плотность вещества в твердом состоянии ниже, чем в жидком, что делает его похожим на лёд. Кроме того, галлий образует ковалентные связи с обменом электронами, что типично для неметаллов.
До сих пор научное сообщество полагало, что эти связи бесследно исчезают при плавлении. Однако анализ, проведенный доктором Стефом Ламби, показал, что после разрыва в момент плавления ковалентные связи неожиданно восстанавливаются при дальнейшем нагреве жидкого металла до еще более высоких температур. Это открытие объясняет феномен низкой температуры плавления: разрушение связей приводит к резкому росту энтропии, что высвобождает атомы.
Результаты работы, опубликованные в журнале Materials Horizons, открывают новые высокотехнологичные перспективы. Глубокое понимание термодинамических изменений галлия будет способствовать развитию нанотехнологий, а также созданию самоорганизующихся структур и жидкометаллических катализаторов.
Сегодня этот металл активно используется в полупроводниках, светодиодах, солнечных батареях и аэрокосмической отрасли. Более того, сейчас исследователи изучают потенциальную возможность применения галлия для поиска химических следов древней микробной жизни на Марсе.