గాలియం

గాలియం (Ga) పరమాణు సంఖ్య 31 కలిగిన రసాయన మూలకం. ఫ్రెంచి రసాయన శాస్త్రవేత్త పాల్-ఎమిలే లెకోక్ డి బోయిస్‌బౌడ్రాన్ దీన్ని 1875లో కనుగొన్నాడు.  గాలియం, ఆవర్తన పట్టికలో గ్రూప్ 13 లో ఉంది. సారూప్య లక్షణాలతో గాలియం కూడా ఈ గ్రూపు లోని ఇతర లోహాల ( అల్యూమినియం, ఇండియం, థాలియం) లాగానే ఉంటుంది.

గాలియం ప్రామాణిక ఉష్ణోగ్రత, పీడనాల వద్ద మెత్తగా, వెండి రంగులో ఉండే లోహం. ద్రవ స్థితిలో, ఇది వెండి లాగా తెల్లగా ఉంటుంది. ఎక్కువ బలాన్ని ప్రయోగిస్తే, గాలియం కంకోయిడల్‌గా విరిగిపోతుంది. 1875లో కనుగొన్నప్పటి నుండి గాలియం, తక్కువ ద్రవీభవన బిందువు గల మిశ్రమలోహాలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతూ వచ్చింది. దీన్ని సెమీకండక్టర్లలో, సెమీకండక్టర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లలో డోపాంట్‌గా కూడా ఉపయోగిస్తారు.

గాలియం ద్రవీభవన స్థానాన్ని ఉష్ణోగ్రత సూచన బిందువుగా ఉపయోగిస్తారు. గాలియం మిశ్రమాలు విషపూరితం కానందున, పాదరసంకు పర్యావరణ అనుకూల ప్రత్యామ్నాయంగా థర్మామీటర్లలో ఉపయోగిస్తారు. అవి పాదరసం కంటే అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోగలవు.

గాలియం ప్రకృతిలో స్వేచ్ఛా మూలకం లాగా ఏర్పడదు. జింక్ ఖనిజాలలో (స్ఫాలరైట్ వంటివి), బాక్సైట్‌లో చిన్న మొత్తంలో గాలియం(III) సమ్మేళనాలుగా ఏర్పడుతుంది. మూలక స్థితిలో గాలియం,  కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ద్రవ స్థితిలో ఉంటుంది. సాధారణ మానవ శరీర ఉష్ణోగ్రత  వద్ద ఒక వ్యక్తి చేతిలో కరుగుతుంది.

గాలియంను ప్రధానంగా ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ఉపయోగిస్తారు. గాలియం యొక్క ప్రాథమిక రసాయన సమ్మేళనమైన గాలియం ఆర్సెనైడ్‌ను, మైక్రోవేవ్ సర్క్యూట్‌లు, హై-స్పీడ్ స్విచింగ్ సర్క్యూట్‌లు, ఇన్‌ఫ్రారెడ్ సర్క్యూట్‌లలో ఉపయోగిస్తారు. సెమీకండక్టింగ్ గాలియం నైట్రైడ్, ఇండియం గాలియం నైట్రైడ్ లు నీలం, వైలెట్ కాంతి-ఉద్గార డయోడ్‌లు, డయోడ్ లేజర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఆభరణాల కోసం కృత్రిమ గెడోలినియం గాలియం గార్నెట్ తయారీలో కూడా గాలియంను ఉపయోగిస్తారు. యునైటెడ్ స్టేట్స్ నేషనల్ లైబ్రరీ ఆఫ్ మెడిసిన్, ఫ్రాంటియర్స్ మీడియా లు గాలియంను సాంకేతికపరంగా ముఖ్యమైన అంశంగా పరిగణిస్తున్నాయి.

భౌతిక లక్షణాలు 

గాలియం ప్రాకృతికంగా మూలక స్థితిలో లభించదు. కానీ కరిగించడం ద్వారా సులభంగా పొందవచ్చు. చాలా స్వచ్ఛమైన గాలియం వెండి, నీలి రంగులో ఉండే లోహం. ఇది గాజులాగా పగులుతుంది. గాలియం ద్రవం ఘనీభవించినప్పుడు 3.10% విస్తరిస్తుంది; కాబట్టి, దానిని గాజు లేదా లోహపు పాత్రలలో నిల్వ చేయరాదు. గాలియం స్థితి మారినప్పుడు అలాంటి పాత్రలు పగిలిపోవచ్చు. ద్రవ స్థితిలో ఇది నీరు, సిలికాన్, జెర్మేనియం, బిస్మత్, ప్లూటోనియం వంటి ఇతర పదార్థాల లాగా అధిక సాంద్రత కలిగి ఉంటుంది. 

గాలియం చాలా లోహాలతో మిశ్రమలోహాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది అల్యూమినియం, అల్యూమినియం - జింక్ మిశ్రమాలు,  ఉక్కు  వంటి కొన్ని లోహాల పగుళ్లు లేదా గ్రెయిన్ల సరిహద్దుల్లోకి తక్షణమే వ్యాపిస్తుంది. దీని వలన బలిష్టత, డక్టిలిటీ విపరీతంగా తగ్గిపోతాయి. దీన్నే లిక్విడ్ మెటల్ పెళుసుదనం అంటారు.

గాలియం ద్రవీభవన స్థానం, 302.9146 K. ఇది గది ఉష్ణోగ్రత కంటే కొంచెం ఎక్కువ. భూమి మధ్య-అక్షాంశాల వద్ద సగటు వేసవి పగటి ఉష్ణోగ్రతలకు దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది. ఈ ద్రవీభవన స్థానం (mp), అంతర్జాతీయ బరువులు, కొలతల బ్యూరో (BIPM) స్థాపించిన 1990 (ITS-90) నాటి అంతర్జాతీయ ఉష్ణోగ్రత స్కేల్‌లోని అధికారిక ఉష్ణోగ్రత సూచక పాయింట్‌లలో ఒకటి.    గాలియం ట్రిపుల్ పాయింటు, 302.9166 K. అమెరికా నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ స్టాండర్డ్స్ అండ్ టెక్నాలజీ (NIST) వారు ద్రవీభవన స్థానానికి బదులు దీన్ని ఉపయోగిస్తారు. 

గాలియం ద్రవీభవన స్థానం గది ఉష్ణోగ్రత కంటే కొంచమే ఎక్కువగా ఉన్నందున, దాన్ని మనిషి చేతిలో పెట్టినపుడు కరిగిపోతుంది, చేతిలోంచి తీసివేస్తే ఘనీభవిస్తుంది. ద్రవ లోహం దాని ద్రవీభవన స్థానం / ఘనీభవన స్థానం క్రింద సూపర్ కూల్ చేసే బలమైన ధోరణిని కలిగి ఉంటుంది : Ga నానోపార్టికల్స్ 90 K కంటే తక్కువ వద్ద ద్రవస్థితిలో ఉంటాయి.  దీని స్ఫటికంతో విత్తడం చేస్తే ఘనీభవనం ప్రారంభించడానికి సహాయపడుతుంది. ఇవి సాధారణ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవస్థితిలో ఉంటూ రేడియోధార్మికత లేని నాలుగు లోహాలలో గాలియం ఒకటి (మిగతావి సీసియం, రుబిడియం, పాదరసం). ఈ నాలుగింటి లోనూ అధిక రియాక్టివు (రుబిడియం, సీసియం లాగా) కానిదీ, అధిక విషపూరితం (పాదరసం వలె) కానిదీ గాలియం మాత్రమే. అంచేతనే దీన్ని మెటల్-ఇన్-గ్లాస్ హై-టెంపరేచర్ థర్మామీటర్‌లలో ఉపయోగించవచ్చు. లోహాల్లో అతిపెద్ద ద్రవ స్థితి శ్రేణి కలిగినది,  అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద తక్కువ బాష్పపీడనం కలిగినదీ (పాదరసం లాగా కాకుండా) కూడా ఇదే. గాలియం మరిగే స్థానం, 2673 K. కెల్విన్ స్కేల్‌లో దాని ద్రవీభవన స్థానం కంటే మరిగే స్థానం దాదాపు తొమ్మిది రెట్లు ఉంటుంది. మూలకాల్లో ద్రవీభవన స్థానం, మరిగే స్థానాల మధ్య నిష్పత్తి ఇదే అతి పెద్దది.  పాదరసం లాగా కాకుండా ద్రవ గాలియం లోహం, గాజుకు అతుక్కుంటుంది.  గాలియం పాదరసం కంటే చాలా తక్కువ విషపూరితమైనప్పటికీ, ఈ కారణం వలన దాని నిర్వహణ కష్టం. గాజుపై గాలియంను పూస్తే చక్కటి దర్పణం తయారౌతుంది.  ఈ కారణంగాను, అలాగే లోహ కాలుష్యం, ఘనీభవన-విస్తరణ సమస్యల కారణంగా, గాలియం లోహాన్ని సాధారణంగా పాలిథిలిన్ ప్యాకెట్లలో నిల్వ చేస్తారు.

ఐసోటోపులు 
గాలియంకు ద్రవ్యరాశి సంఖ్య 56 నుండి 86 వరకు ఉండే 31 ఐసోటోపులున్నాయి. . వీటిలో గాలియం-69, గాలియం-71 రెండు మాత్రమే స్థిరంగా ఉంటాయి, సహజంగా సంభవిస్తాయి. గాలియం-69 మరింత సమృద్ధిగా ఉంటుంది: ఇది సహజ గాలియంలో 60.1% ఉంటుంది. గాలియం-71 మిగిలిన 39.9% ఉంటుంది. ఇతర ఐసోటోపులన్నిటికీ రేడియోధార్మికత ఉంది. వీటిలో గాలియం-67 ఎక్కువ కాలం జీవించేది (అర్ధ జీవితం 3.261 రోజులు). గాలియం-69 కంటే తేలికైన ఐసోటోప్‌లు సాధారణంగా బీటా ప్లస్ డికే (పాజిట్రాన్ ఎమిషన్) లేదా జింక్ ఐసోటోప్‌లకు ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్ ద్వారా క్షీణిస్తాయి. అయితే చాలా తేలికైన కొన్ని ఐసోటోపులు (ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు 56–59) ప్రోటాన్ ఉద్గారాల ద్వారా క్షీణిస్తాయి. గాలియం-71 కంటే బరువైన ఐసోటోపులు బీటా మైనస్ క్షయం (ఎలక్ట్రాన్ ఉద్గారాలు) ద్వారా, బహుశా న్యూట్రాన్ ఉద్గారాలతో, క్షయమై జెర్మేనియం ఐసోటోప్‌లుగా మారవచ్చు, అయితే గాలియం-70 బీటా మైనస్ క్షయం, ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్ రెండింటి ద్వారా క్షీణిస్తుంది. పాజిట్రాన్ ఉద్గారాలను అనుమతించడానికి దాని క్షయం శక్తి సరిపోనందున, కేవలం ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్‌ను క్షయం మోడ్‌గా కలిగి ఉంటుంది. ఆ విధంగా లైట్ ఐసోటోప్‌లలో గాలియం-67 ప్రత్యేకమైనది.  గాలియం-67 గాలియం-68 (అర్ధ జీవితం 67.7 నిమిషాలు) రెంటినీ అణు వైద్యంలో ఉపయోగిస్తారు.

రసాయన లక్షణాలు 
గాలియం ప్రధానంగా +3 ఆక్సీకరణ స్థితిలో ఉంటుంది. +1 ఆక్సీకరణ స్థితిని కూడా కొన్ని సమ్మేళనాలలో కూడా కనుగొన్నప్పటికీ ఇది గాలియం యొక్క భారీ కంజెనర్స్ ఇండియం, థాలియం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, చాలా స్థిరంగా ఉండే GaCl 2 గాలియం(I), గాలియం(III) రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది. దీనిని Ga I Ga III Cl 4 గా రూపొందించవచ్చు; దీనికి విరుద్ధంగా, మోనోక్లోరైడ్ 0 °C కంటే అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అస్థిరంగా ఉండి, గాలియం మూలకం, గాలియం(III) క్లోరైడ్‌లుగా అసమానంగా ఉంటుంది. Ga-Ga బంధాలను కలిగి ఉన్న సమ్మేళనాలు GaS (దీనిని Ga24+ (S2−)2 గా చెప్పవచ్చు), డయాక్సాన్ కాంప్లెక్స్ Ga2Cl4(C4H8O2)2 వంటి నిజమైన గాలియం(II) సమ్మేళనాలు.

లభ్యత 
గాలియం భూమి పెంకులో స్వేచ్ఛా మూలకం లాగా లభించదు. గాలైట్ (CuGaS 2 ) వంటి కొన్ని అధిక-కంటెంటు ఖనిజాల్లో గాలియం ఉంటుంది గానీ అవి చాలా అరుదుగా లభిస్తాయి కాబట్టి వాటిని ప్రాథమిక వనరుగా పరిగణించలేం.  భూమి పెంకులో దీని సమృద్ధి సుమారు 16.9 ppm.  ఇది సీసం, కోబాల్ట్, నియోబియం ల సమృద్ధితో పోల్చవచ్చు. అయినప్పటికీ ఈ మూలకాల లాగా ఖనిజం బరువులో 0.1 % కంటే ఎక్కువ ఉండే నిక్షేపాలను గాలియం ఏర్పరచదు. దాని బదులు ఇది జింక్ ధాతువులలోని పెంకు లోని లభ్యతకు సమానమైన సాంద్రతలలో ఉంటుంది.   అల్యూమినియం ఖనిజాలలో కొంత ఎక్కువ విలువలలో (~ 50 ppm) ఉంటుంది. ఈ రెండింటి నుండి గాలియంను ఉప ఉత్పత్తిగా సంగ్రహిస్తారు. స్వతంత్ర నిక్షేపాలు లేకపోవడానికి గాలియం యొక్క జియోకెమికల్ ప్రవర్తనే కారణం.

ఉపయోగాలు 
సెమీకండక్టర్లలో ఉపయోగం గాలియం వాణిజ్య డిమాండ్‌లో ఆధిపత్యం చెలాయిస్తోంది. మొత్తం గాలియం వినియోగంలో సెమీకండక్టర్ల వాటా 98%. తదుపరి వినియోగ రంగం గాడోలినియం గాలియం ఆభరణాలు .

సెమీకండక్టర్లు 

అత్యంత స్వచ్ఛమైన (>99.9999%) గాలియం సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో వాడేందుకు వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో ఉంది. ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలలో ఉపయోగించే గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs), గాలియం నైట్రైడ్ (GaN) 2007లో అంవెరికాలో గాలియం వినియోగంలో 98% ఉంది. దాదాపు 66% సెమీకండక్టర్ గాలియం సెల్ ఫోన్‌లలో అల్ట్రా-హై-స్పీడ్ లాజిక్ చిప్‌లు, MESFET ల తయారీ వంటి ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లలో (ఎక్కువగా గాలియం ఆర్సెనైడ్) ఉపయోగపడుతోది. ఈ గాలియంలో దాదాపు 20% ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది. 

ప్రపంచవ్యాప్తంగా, గ్యాలియం ఆర్సెనైడ్ వార్షిక ప్రపంచ గాలియం వినియోగంలో 95% ఉంటుంది.  2016లో దీని విలువ $7.5 బిలియన్లు. ఇందులో 53% సెల్ ఫోన్‌లు, 27% వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్‌లు, మిగిలినది ఆటోమోటివ్, కన్స్యూమర్, ఫైబర్-ఆప్టిక్, మిలిటరీ లలో వడారు. GaAs వినియోగంలో ఇటీవలి పెరుగుదల ఎక్కువగా 3G, 4G స్మార్ట్‌ఫోన్‌ల ఆవిర్భావానికి సంబంధించినది. పాత మోడల్‌లలో కంటే వీటిలో 10 రెట్లు ఎక్కువ GaAలను ఉపయోగిస్తున్నారు. 

గాలియం గాజు లేదా పింగాణీకి అతుక్కుపోతుంది కాబట్టి, అద్దాలను రూపొందించడానికి గాలియంను ఉపయోగించవచ్చు. గాలియం-మిశ్రమాలలోని ఈ అతుక్కునే చర్య జరగకూడదని భావించే సందర్భాల్లో (గాలిన్‌స్టాన్ గ్లాస్ థర్మామీటర్‌లలో లాగా), గాజుపై గాలియం(III) ఆక్సైడ్ యొక్క పారదర్శక పొరతో గాజును రక్షించాలి.

బయోమెడికల్ రంగం 
జీవశాస్త్రంలో గాలియంకు పాత్రేమీ లేనప్పటికీ, గాలియం అయాన్లు ఇనుము (III) మాదిరిగానే శరీరంలోని ప్రక్రియలతో సంకర్షణ చెందుతాయి. అనేక గాలియం లవణాలను ఔషధాలు, రేడియోఫార్మాస్యూటికల్‌లుగా ఉపయోగిస్తున్నారు (లేదా అభివృద్ధిలో ఉన్నాయి). కణితులు ఏర్పడిన జంతువులలో 67Ga(III) సిట్రేట్ ను ఇంజెక్టు చేసినపుడు అది కణితి ఉన్న ప్రదేశానికి వెళ్ళిందని తేలింది. దాంతో గాలియం యాంటీకాన్సర్ లక్షణాలపై ఆసక్తి ఉద్భవించింది. నాన్-హాడ్జికిన్స్ లింఫోమా, యూరోథెలియల్ క్యాన్సర్‌లకు వ్యతిరేకంగా గాలియం నైట్రేట్ యాంటీనియోప్లాస్టిక్ చర్య జరిపినట్లు క్లినికల్ ట్రయల్స్ చూపించాయి. ట్రైస్(8-క్వినోలినోలాటో)గాలియం(III) (KP46), గాలియం మాల్టోలేట్ వంటి కొత్త తరం గాలియం-లిగాండ్ కాంప్లెక్స్‌లు ఉద్భవించాయి.  గాలియం నైట్రేట్ (బ్రాండ్ పేరు గానైట్) ఎముకలకు కణితి మెటాస్టాసిస్‌తో సంబంధం ఉన్న హైపర్‌కాల్సెమియా చికిత్సకు ఇంట్రావీనస్ ఫార్మాస్యూటికల్‌గా ఉపయోగిస్తారు. గాలియం ఆస్టియోక్లాస్ట్ ఫంక్షన్‌లో జోక్యం చేసుకుంటుందని భావిస్తున్నారు. ఇతర చికిత్సలు విఫలమైనప్పుడు గాలియం చికిత్స ప్రభావవంతంగా ఉండవచ్చు.  గాలియం మాల్టోలేట్, ఫెర్రిక్ ఐరన్ (Fe3+) స్థానంలో యాంటీ-ప్రొలిఫెరేటివ్‌గా వాడుతున్నారు. అనేక క్యాన్సర్లకు, అంటు వ్యాధులకు చికిత్సగా పనికొచ్చే విషయమై పరిశోధకులు ఈ సమ్మేళనంపై క్లినికల్, ప్రిలినికల్ ట్రయల్స్ నిర్వహిస్తున్నారు.

ఇతర ఉపయోగాలు 
హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి : అల్యూమినియంపై ఉండే రక్షిత ఆక్సైడ్ పొరను గాలియం తొలగిస్తుంది. దీంతో AlGa లోని అల్యూమినియంకు నీటికీ చర్య జరిగి హైడ్రోజన్ వెలువడుతుంది. 

హాస్యం: రసాయన శాస్త్రవేత్తల్లో బాగా ప్రచారంలో ఉన్న ప్రాక్టికల్ జోకు ఒకటుంది - గాలియం స్పూన్‌లను తయారుచేసి, అతిథులకు ఇచ్చే టీలో వాటిని వేస్తారు. గాలియం స్పూను అల్యూమినియం స్పూను మాదిరిగానే ఉంటుంది. దాన్ని అల్యూమినియం స్పూను అనే భావిస్తారు. ఆ స్పూన్లు వేడి టీలో కరిగిపోయినపుడు అతిథులు విస్తుపోతారు.

సముద్రంలో గాలియం 
కొద్ది మొత్తాల్లో ఉండే మూలకాల పరిశీలనల్లో వచ్చిన పురోగతి సహాయంతో శాస్త్రవేత్తలు అట్లాంటిక్, పసిఫిక్ మహాసముద్రాలలో కరిగిన గాలియం జాడలను కనుగొన్నారు.  ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, బ్యూఫోర్ట్ సముద్రంలో కరిగిన గాలియం సాంద్రతలు కనిపించాయి.   ఈ నివేదికలు పసిఫిక్, అట్లాంటిక్ మహాసముద్ర జలాల సంభావ్య ప్రొఫైల్‌లను ప్రతిబింబిస్తాయి.  పసిఫిక్ మహాసముద్రంలో కరిగిన గాలియం సాంద్రతలు <~150 మీటర్ల లోతులో 4–6 pmol/kg మధ్య ఉన్నాయి. అట్లాంటిక్ జలాలకు >~350 మీ లోతులో 25–28 pmol/kg ఉంది.

జాగ్రత్తలు 

Chembox container only
Chemical compound
Articles with short description
Short description is different from Wikidata
మెటాలిక్ గాలియం విషపూరితం కాదు. కానీ, గాలియం హాలైడ్ కాంప్లెక్స్‌లు తీవ్రంగా విషపూరితం.  కరిగే గాలియం లవణాల Ga3+ అయాన్లు పెద్ద మోతాదులో ఇంజెక్ట్ చేసినప్పుడు కరగని హైడ్రాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది; ఈ హైడ్రాక్సైడ్ పేరుకోవడంతో జంతువులలో నెఫ్రోటాక్సిసిటీకి దారితీసింది. తక్కువ మోతాదులో, కరిగే గాలియం బాగా తట్టుకోగలదు, విషంగా పేరుకుపోదు, బదులుగా ఎక్కువగా మూత్రం ద్వారా విసర్జించబడుతుంది. గాలియం విసర్జన రెండు దశల్లో జరుగుతుంది: మొదటిది జీవసంబంధమైన అర్ధ జీవితం 1 గంట ఉండే దశ. రెండవది 25 గంటల జీవసంబంధమైన అర్ధ జీవితం ఉంటుంది.

మూలాలు 

మూలకాలు