В каких продуктах есть галлий

Физиологическая роль галлия в организме человека не установлена окончательно. На сегодня галлий относят к вероятно-эссенциальным элементам. В периодической системе галлий, вместе с германием, находятся в окружении жизненно необходимых минеральных элементов, таких как хром, марганец, железо, кобальт, медь, цинк, селен. Этот факт свидетельствует о необходимости пристального изучения эссенциальности галлия для человека. Есть данные, что галлий входит в оболочки эритроцитов и препятствует образованию тромбов.

Суточная потребность организма человека не определена.

В основном галлий поступает в организм с пищей и содержится в тканях в незначительных количествах (0,01–0,06 мкг/г). Существуют единичные данные, свидетельствующие о присутствии галлия в железах внутренней секреции, в частности, в гипофизе. «Депо» галлия в организме – костная ткань и печень.

Биологическая роль в организме человека. Галлий не влияет на резорбцию костной ткани, стимулируется витамином D, но предупреждает резорбцию, связанную с метаболизмом паратгормона, тироксина и интерлейкина–1–β.

Галлий – ультрамикроэлемент, входящий в оболочку эритроцитов, он является постоянным компонентом крови, ускоряет скорость кровотока, способствует оттоку крови из периферических сосудов, препятствует тромбообразованию.

Недавно американскими учеными было сообщено об обнаружении у галлия антибактериальной активности, которая проявлялась даже у самых резистентных к широкому спектру антибиотиков бактерий. Эффективность некоторых ионов металлов в отношении микроорганизмов известна достаточно давно – серебро, например, не одну сотню лет используется для обработки и хранения питьевой воды. Однако галлий действует на микробы совсем иным образом: бактерии, благодаря определенной аналогии в строении атомов галлия и железа, могут ошибочно использовать галлий вместо железа, при этом их рост прекращается. Галлий, таким образом, играет роль своеобразного «троянского коня», поскольку он легко проникает через мембраны, и внутри клетки оказывает губительное действие.

Синергисты и антагонисты галлия. Не установлены.

Признаки недостаточности галлия: научные данные отсутствуют.

Основные проявления избытка галлия: у животных при отравлении галлием наблюдается поражение нервной системы, что сопровождается морфологическими изменениями в печени и почках. Наблюдаются значительные колебания в содержании калия и натрия в сыворотке крови, повреждение слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта.
Широкое использование арсенида галлия (прежде всего в производстве полупроводников) с начала 80-х годов прошлого столетия привело к увеличению риска интоксикации этим элементом не только работников электронной промышленности, но и населения, поскольку методы утилизации и рециркуляции отходов, содержащих арсенид галлия, не были разработаны. Основной «мишенью» для арсенида галлия в организме является иммунная система. Этот элемент также способен нарушать образование гелей в организме, за счет усиления экскреции аминолевулиновой кислоты и порфиринов.

    Галлий необходим: в медицине нитрат галлия используется при лечении гиперкальциемии у онкологических больных, где эффект действия достигается за счет подавления активности остеокластов.
    Радиоизотопы галлия применяют в диагностике и лечении опухолевых заболеваний. Галлий сравнительно мало токсичен.
    Изучается возможность применения галлия для лечения хронических инфекционных заболеваний легких (в том числе, возможно, и туберкулеза) и особенно кистозного фиброза (муковисцидоза).

Пищевые источники галлия: пшеничная крупа (особенно – манная), мед, многие виды грибов (в том числе – белые грибы).

Источник

Галлий — это серебристо-серый металл с синеватым отливом, достаточно хрупкий. В природе в чистом виде он не встречается и является рассеянным элементом. Среднее содержание галлия в земной коре составляет 19 г/т. Галлий содержится в минералах, преимущественно это сфалерит, магнетит, касситерит, гранат, берилл, турмалин, сподумен, флогопит, биотит, мусковит, серицит, лепидолит, хлорит, полевые шпаты, нефелин, гекманит и натролит. Достаточно редкий минерал галлит CuGaS₂ используют для выделения чистого галлия. Кроме того, галлий может быть получен в качестве побочного продукта переработки бокситов.

Галлий плавится всего при 29,76 °C, поэтому он тает даже в руке. При температуре, близкой к комнатной, плавятся еще три металла: ртуть, цезий и рубидий. Но из-за высокой токсичности или реакционной способности их, в отличие от галлия, нельзя брать в руки.

Как был открыт галлий

Существование галлия было предсказано Д. И. Менделеевым в 1871 на основании сформулированного им Периодического закона. Менделеев дал этому элементу название «экаалюминий» и предсказал у него такие свойства как плотность, температуру плавления. Также Менделеев предсказал:

характер оксида,
связь в соединениях с хлором.
что металл будет медленно растворяться в кислотах и щелочах;
он не будет реагировать с воздухом;
оксид экаалюминия M₂O₃ должен реагировать с кислотами с образованием солей MX₃;
что он должен образовывать основные соли;
хлорид обладает большей летучестью, чем ZnCl₂;
что этот элемент откроют с помощью спектроскопии.

Менделеев оказался Ностардамусом в химии: когда галлий был получен, все предсказанные ученым свойства подтвердились!

В 1875 году французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран изучал сфалерит с помощью спектроскопии и обнаружил две фиолетовые линии, принадлежащие новому элементу. Год спустя ученый выделил новый элемент с помощью электролиза. Этот элемент Буабодран назвал в честь латинского названия Франции — Gallia. Существует легенда, что в это название ученый вкладывал и другой смысл. Лекок созвучно с французским le coq, т.е. «петух» (на латыни gallus). Буабодран как бы ненароком увековечил свое имя в названии нового элемента.

Изучая полученный галлий, Буабодран определил, что плотность отличается от предсказанной Менделеевым. Когда Менделеев узнал об этом, то написал французскому коллеге с рекомендацией перепроверить результаты. И как оказалось, не напрасно: первые данные Буабодрана действительно были неверными.

Области применения галлия

Бóльшая часть добываемого галлия используется для производства полупроводников. Арсенид (GaAs) и нитрид галлия (GaN) используются в электронных компонентах многих устройств, для создания интегральных схем, высокопроизводительных процессоров, микроволновых усилителей. Арсенид галлия используется в различных электрооптических инфракрасных приборах. Арсенид галлия-алюминия применяется для создания инфракрасных лазерных диодов высокой мощности. На основе нитрида галлия и нитрида индия-галлия производят синие и фиолетовые лазерные диоды. Кстати, лазер на нитриде галлия применяется в приводах Blu-ray дисков.

Фотоэлементы на основе арсенида галлия, фосфида и арсенида индия-галлия установлены на космических спутниках и марсоходах.

Галлий имеет интересную особенность: он сильно понижает температуру плавления сплавов, в которых содержится. При этом температура опускается ниже, чем у каждого компонента сплава по отдельности (эвтектические составы). Так, сплав Галинстан (68,5 % галлия, 21,5 % индия и 10 % олова) имеет температуру плавления -19 °С и используется в некоторых термометрах вместо ртути.

Галлий применяется и в медицине. В целом металл характеризуется низкой токсичностью и не выполняет естественной биологической функции. Поэтому препараты на основе галлия могут применяться при лечении и диагностике раковых заболеваний (изотопы галлий-67 и -68). Также галлий используется при лечении некоторых бактериальных инфекций: ион Ga³⁺ замещает Fe³⁺ в метаболических путях дыхания бактерий, вызывая их гибель. Препараты на основе галлия могут применяться при лечении малярии.

Еще галлий помогает обнаружить нейтрино-частицы, исходящие от Солнца. Как правило, выявление таких частиц — это весьма сложный и трудоемкий процесс. Галлий в составе регистрационной смеси повышает чувствительность анализа, а соответственно, и помогает зафиксировать нейтрино. Детекторы GALLEX Национальной лаборатории Гран-Сассо содержат 12,2 тонны галлия-71. Они улавливают нейтрино, исходящие от Солнца, и превращают его в радиоактивный изотоп, излучение которого можно зафиксировать. Подобные исследования также проводят в Баксанской нейтринной обсерватории (Кабардино-Балкария), где нейтрино-детекторы содержат 5 тонн жидкого галлия.

По температуре плавления галлия можно проверять термометры! Эта величина — 302,9146 K (29,7646 °C) – признана стандартом Международного бюро мер и весов.

В 2007 году с помощью пучков ионов галлия толщиной 7 нм в Simon Fraser University напечатали самую маленькую в мире книгу – Teeny Ted from Turnip Town. Книга получилась размером 0,07x 0,10 мм.

У галлия есть еще одно забавное применение: ложки из галлия, по виду не отличимые от алюминиевых, используют для фокуса с исчезающей ложкой. В горячем чае или кофе такая ложка попросту расплавится!

Источники:

Paul Parsons, Gail Dixon — The Periodic Table A visual guide to the elements (p.78);
Wikipedia.Gallium;
Wikipedia.Gallex;
Wikipedia. Teeny_Ted_from_Turnip_Town.

Источник

Ga (галлий) — мягкий, плавкий металл серебристо-белого цвета. Галлий устойчив к воздействию воды и воздуха и растворим в кислотах и щелочах. В природе встречается вместе с алюминием.

Ga — редкий элемент; в организме человека содержится в ультраследовых количествах. В организме галлий аккумулируется в костной ткани, задержка его в костной ткани может составлять несколько месяцев. Этот элемент воздействует на скорость кровообращения, делая циркуляцию крови из периферических сосудов более активной. Это достаточно ценное свойство элемента, ведь он предупреждает сгущение крови, что является благотворным обстоятельством для образования тромбов.

Избыток галлия в организме
Избыток галлия и его соединений — довольно опасное обстоятельство для здоровья человека.

При контакте галлия с кожей могут оставаться серые пятна типа дерматозов. Механизмы токсических эффектов галлия включают взаимодействие с метаболизмом фосфатов, железа, мишенью токсического действия галлия может быть центральная нервная система (ЦНС). Возможны как функциональные, так и морфологические изменения дегенеративного характера. Побочные эффекты применения солей галлия в терапии злокачественной гиперкальциемии включают тошноту, рвоту, нефротоксичность. При возникновении осложнений используют 1% раствор натрия йодида.

Применение галлия в промышленности и медицине
Промышленное применение его связано со специальной техникой и технологиями (высокотемпературные термометры, полупроводники и др.).

В медицине изотопы галлия применяют в радиоизотопной диагностике; нитрат галлия используют в терапии гиперкальциемии, связанной со злокачественными заболеваниями. Галлий, аналогично алюминию и кадмию, подавляет костный обмен, метаболические изменения могут проявляться в задержке роста. Трехвалентный галлий способен интерферировать с процессами, в которые включено железо в форме Fe3+ (в т. ч. воспаление); исследуется клиническое применение препаратов галлия в борьбе с некоторыми видами инфекций, устойчивых к антибиотикам.

Показания:

гиперкальциемия у онкологических больных;
дегенеративные процессы в центральной нервной системе;
осложнения терапии препаратами, содержащими галлий.

Показаниями к проведению диагностических мероприятий служат следующие симптомы:

металлический привкус во рту;
кожная сыпь;
нарушение координации движений;
резкие перепады психоэмоционального состояния (резкая активность чередуется с внезапной заторможенностью);
снижение производства эритроцитов;
замедление роста (у детей).

Подготовка
Цельная кровь:
Кровь рекомендуется сдавать утром, в период с 8 до 12 часов. Взятие крови производится натощак или спустя 4–6 часов голодания. Допускается употребление воды без газа и сахара.

Накануне сдачи исследования следует избегать пищевых перегрузок.

Моча:
Накануне сдачи анализа не рекомендуется употреблять в пищу овощи и фрукты, которые могут изменить цвет мочи (свёкла, морковь, клюква и т.п.), принимать диуретики.

Собирают утреннюю порцию мочи, выделенную сразу же после сна. Перед сбором мочи необходимо провести тщательный гигиенический туалет внешних половых органов. При первом утреннем мочеиспускании небольшое количество мочи (первые 1–2 сек) выпустить в унитаз, затем собрать всю порцию мочи в чистую ёмкость, не прерывая мочеиспускания. Мочу отлить в стерильный пластиковый контейнер с завинчивающейся крышкой приблизительно 50 мл. Во время сбора мочи желательно не касаться контейнером тела. Доставить контейнер с мочой в медицинский офис необходимо как можно скорее с момента взятия биоматериала.

Женщинам не рекомендуется сдавать анализ мочи во время менструации.

Волосы:

волосы должны быть чистыми и тщательно просушенными;
химическая завивка без окраски и обесцвечивание волос не препятствуют анализу. Проводить анализ окрашенных волос рекомендуется через два месяца после процедуры их окрашивания;
прекратить использование лечебных шампуней, средств против перхоти, муссов, лечебных бальзамов и гелей за две недели до сдачи волос на анализ. Если Вы применяете препараты типа «Антиседин», то необходимо прекратить их использование за три месяца до анализа;
перед процедурой срезания волос тщательно вымыть руки. Не рекомендуется использовать перчатки из латекса, поскольку они обработаны тальком, который может загрязнить образец волос. Инструмент для срезания волос (ножницы или бритва) должен иметь чистые режущие поверхности;
волосы аккуратно отстричь (не выдергивать!) в непосредственной близости от корней, в четырех-пяти местах на затылке ближе к области шеи. Оставить длину отстриженных волос 3–5 см от корней, а лишнее обрезать. Если волосы очень короткие, то их необходимо состричь в количестве, способном заполнить чайную ложку;
срезанные волосы собрать в пучок толщиной 2–3 мм и поместить во внутренний маленький конверт. В зоне конверта, где расположен корневой конец пряди, сделать надпись «корень»;
внутренний маленький конверт вместе с собранным материалом и заполненный бланк заказа необходимо поместить в большой конверт.

Интерпретация результатов

Моча:
Показателем нормы является содержание галлия в моче — 0,15 мкг/л.

Дефицит галлия может стать провоцирующим моментом для:

гипертиреоза;
офтальмопатии;
системной красной волчанки (аутоиммунной патологии);
остеопороза;
онкологических заболеваний.

Повышенное содержание галлия может свидетельствовать о чрезмерном поступлении элемента в организм, работая на производстве (например, термометров и полупроводников) или при приеме препаратов, содержащих микроэлемент в больших дозах.

Интерпретировать результаты анализа может только квалифицированный специалист принимая во внимание клиническое состояние пациента.

Волосы:
Единицы измерения в волосах: мкг/г сухого вещества.

Повышение значений:

повышенное поступление галлия;
заболевания ЦНС (при избыточном поступлении галлия в организм);
поражение костной ткани (при избыточном поступлении в организм);
дерматозы при контакте с галлием.

Источник

Галлий применение 9 фактов

Галлий применение Галлиевые термометры позволяют в принципе измерить температуру от 30 до 2230° С. Сейчас выпускаются галлиевые термометры для температур до 1200° С.

Элемент № 31 идет на производство легкоплавких сплавов, используемых в сигнальных устройствах. Сплав галлия с индием плавится уже при 16° С. Это самый легкоплавкий из всех известных сплавов.

Как элемент III группы, способствующий усилению в полупроводнике «дырочной» проводимости, галлий (чистотой не меньше 99,999%) применяют как присадку к германию и кремнию.
Интерметаллические соединения галлия с элементами V группы — сурьмой и мышьяком — сами обладают полупроводниковыми свойствами.

Добавка галлия в стеклянную массу позволяет получить стекла с высоким коэффициентом преломления световых лучей, а стекла на основе Ga2О3 хорошо пропускают инфракрасные лучи .

Жидкий галлий отражает 88% падающего на него света, твердый — немногим меньше. Поэтому делают очень простые в изготовлении галлиевые зеркала — галлиевое покрытие можно наносить даже кистью.
Иногда используют способность галлия хорошо смачивать твердые поверхности, заменяя им ртуть в диффузионных вакуумных насосах. Такие насосы лучше «держат» вакуум, чем ртутные.

Предпринимались попытки применить галлий в атомных реакторах, но вряд ли результаты этих попыток можно считать успешными. Мало того, что галлий довольно активно захватывает нейтроны (сечение захвата 2,71 барна), он еще реагирует при повышенных температурах с большинством металлов.
Галлий не стал атомным материалом. Правда, его искусственный радиоактивный изотоп 72Ga (с периодом полураспада 14,2 часа) применяют для диагностики рака костей. Хлорид и нитрат галлия-72 адсорбируются опухолью, и, фиксируя характерное для этого изотопа излучение, медики почти точно определяют размеры инородных образований.

Как видите, практические возможности элемента № 31 достаточно широки. Использовать их полностью пока не удается из-за трудности получения галлия — элемента довольно редкого (1,5-10-3% веса земной коры) и очень рассеянного.

Собственных минералов галлия известно немного. Первый и самый известный его минерал, галлит CuGaS2, обнаружен лишь в 1956 г. Позже были найдены еще два минерала, совсем уже редких.
Обычно же галлий находят в цинковых, алюминиевых, железных рудах, а также в каменном угле — как незначительную примесь. И что характерно: чем больше эта примесь, тем труднее ее извлечь, потому что галлия больше в рудах тех металлов (алюминий, цинк), которые близки ему по свойствам. Основная часть земного галлия заключена в минералах алюминия.

Извлечение галлия — «удовольствие» дорогое. Поэтому элемент № 31 используется в меньших количествах, чем любой его сосед по периодической системе.

Не исключено, конечно, что наука ближайшего будущего откроет в галлии нечто такое, что он станет совершенно необходимым и незаменимым, как это случилось с другим элементом, предсказанным Менделеевым,— германием.

9 фактов о галлие

ПОИСКИ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ. Свойства галлия предсказаны Д. И. Менделеевым за пять лет до открытия этого элемента. Гениальный русский химик строил свои предсказания на закономерностях изменения свойств по группам периодической системы. Но и для Лекока де Буабодрана открытие галлия не было счастливой случайностью. Талантливый спектроскопист, он еще в 1863 г. обнаружил закономерности в изменении спектров близких по свойствам элементов. Сравнивая спектры индия и алюминия, он пришел в выводу, что у этих элементов может быть «собрат», линии которого заполнили бы пробел в коротковолновой части спектра. Именно такую недостающую линию он искал и нашел в спектре цинковой обманки из Пьеррфита.

ИГРА СЛОВ? По которые историки науки видят в названии элемента № 31 не только патриотизм, но и нескромность его первооткрывателя. Привито считать, что слово «галлий» происходит от латинского Gallia (Франция). Но при желании в том же слове можно усмотреть намек на слово «петух» 1 По-латыни «петух» — gallus, по-французски — le coq. Лекок де Буабодран?

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВОЗРАСТА. В минералах галлий часто сопутствует алюминию. Интересно, что соотношение этих элементов в минерале зависит от времени образования минерала. В полевых шпатах один атом галлия приходится на 120 тыс. атомов алюминия. В нефелинах, образовавшихся намного позже, это соотношение уже 1:6000, а в еще более «молодой» окаменевшей древесине — всего 1:13.

ПЕРВЫЙ ПАТЕНТ. Первый патент на применение галлия взят еще в самом начале XX в. Элемент № 31 хотели использовать в дуговых электрических лампах.

СЕРУ ВЫТЕСНЯЕТ, СЕРОЙ ЗАЩИЩАЕТСЯ. Интересно происходят взаимодействие галлия с серной кислотой. Оно сопровождается выделением элементной серы. При этом сера обволакивает поверхность металла и препятствует его дальнейшему растворению. Если же обмыть металл горячей водой, реакция возобновится и будет идти до тех пор, пока на галлии не нарастет новая «шкура» из серы.

ВРЕДНОЕ ВЛИЯНИЕ. Жидкий галлий взаимодействует с большинством металлов, образуя сплавы и интерметаллические соединения с довольно низкими механическими свойствами. Именно поэтому соприкосновение с галлием приводит многие конструкционные материалы к потере прочности. Наиболее устойчив к действию галлия бериллий: при температуре до 1000° С он успешно противостоит агрессивности элемента № 31.

И ОКИСЬ ТОЖЕ! Незначительные добавки окиси галлия заметно влияют на свойства окисей многих металлов. Так, примесь Ga2О3 к окиси цинка значительно уменьшает ее спекаемость. Зато растворимость цинка в таком окисле намного больше, чем в чистом. А у двуокиси титана при добавления Ga2О3 резко падает электропроводность.

КАК ПОЛУЧАЮТ ГАЛЛИЙ. Промышленных месторождений галлиевых руд в мире на найдено. Поэтому галлий приходится извлекать из очень небогатых им цинковых и алюминиевых руд.

Поскольку состав руд и содержание в них галлия неодинаковы, способы получения элемента № 31 довольно разнообразны. Расскажем для примера, как извлекают галлий из цинковой обманки — минерала, в котором этот элемент был обнаружен впервые.

Прежде всего цинковую обманку ZnS обжигают, а образовавшиеся окислы выщелачивают серной кислотой. Вместе с многими другими металлами галлий переходит в раствор. Преобладает в этом растворе сульфат цинка — основной продукт, который надо р очистить от примесей, в том числе и от галлия. Первая стадия очистки — осаждение так называемого железного шлама. При постепенной нейтрализации кислого раствора этот шлам выпада о в осадок. 13 нем оказывается около 10% алюминия, 15% железа и (что для пас сейчас наиболее важно) 0,05—0,1% галлия. Для из влечения галлия шлам выщелачивают кислотой или едким натром — гидроокись галлия амфотерна. Щелочной способ удобнее, поскольку в этом случае можно делать аппаратуру из менее дорогих материалов.

Под действием щелочи соединения алюминия и галлия переходят в раствор. Когда этот раствор осторожно нейтрализуют, гидроокись галлия выпадает в осадок. Но в осадок переходит и часть алюминия. Поэтому осадок растворяют еще раз, теперь уже в соляной кислоте. Получается раствор хлористого галлия, загрязненный преимущественно хлористым алюминием. Разделить эти вещества удается экстракцией. Приливают эфир и, в отличие от AlCl3, GaCl3 почти полностью переходит в органический растворитель. Слои разделяют, отгоняют эфир, а полученный хлорид галлия еще раз обрабатывают концентрированным едким натром, чтобы перевести в осадок и отделить от галлия примесь железа. Из этого щелочного раствора и получают металлический галлий. Получают электролизом при напряжении 5,5 в. Осаждают галлий на медном катоде.

ГАЛЛИЙ И ЗУБЫ. Долгое время считалось, что галлий токсичен. Лишь в последние десятилетия это неправильное мнение опровергнуто. Легкоплавкий галлий заинтересовал стоматологов. Еще в 1930 г, было впервые предложено заменить галлием ртуть в композициях для пломбирования зубов. Дальнейшие исследования и у нас, и за рубежом подтвердили перспективность такой замены. Безртутные металлические пломбы (ртуть заменена галлием) уже применяются в стоматология.

Статья на тему галлий применение

Источник