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ガリウムが誘起するアルミ缶の脆弱化

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昔、Ga(III)とIn(III)の溶液内錯体生成反応の研究をしていた。
 
Wikiによると
 
「水と同じように、液体の方が固体よりも体積が小さい異常液体である。ガリウムは固体から液体になると、その体積が約3.4%減少する。
 
そのため金属のガリウムをガラス容器に保管すると相転移に伴う体積変化によって容器が破損するため、通常はポリ容器に保管される。」
 
という。もう一つの面白さは融点は 29.8℃と低いが、一方、沸点は 2403 ℃である。
 
さらにガリウムは、大部分の他の金属をその金属格子に拡散することで侵食する。例えば、ガリウムはアルミニウム-亜鉛合金や鋼鉄の粒界に侵食することで、それらを脆化させるという。YouTube動画はそれを示している。
 
また、金属ガリウムは他の金属と容易に合金化し、その代表的なものとして磁歪材料や制振材料に用いられる鉄ガリウム合金 (FeGa) があるという。
 
毒性であるが「液体のガリウムは水銀と違ってガラスや金属、皮膚に対する濡れ性が強いため、毒性は強くなく予防措置の必要性が少ないものの、機械的に取扱いが難しい」らしい。
 
金属ガリウムスプーンを手で曲げる実験も有名である。以下の事実にもKidsらは興味があるようである。
 
イメージ 2ガリウムを 1050℃でアンモニアと反応させると青色発光ダイオードの素材として知られる窒化ガリウム GaN が得られる。リン、ヒ素、アンチモンとも反応して二元化合物を作り、それぞれリン化ガリウム(英語版) GaP、ヒ化ガリウム GaAs、アンチモン化ガリウム(英語版) GaSb を形成する。
 
これらの化合物は硫化亜鉛と同じ閃亜鉛鉱型構造を取り、ヒ化ガリウムは半導体材料として重要であり、リン化ガリウムは発光ダイオードの材料として利用されるなど、重要な半導体特性を有する。
 
リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、アンチモン化ガリウムはいずれも金属ガリウムとリン、ヒ素、アンチモンとの直接反応によって合成され、これらは窒化ガリウムよりも高い電気伝導性を示す。リン化ガリウムは酸化ガリウム(I) とリンとの反応によって低温で合成することもできる。

水素化物も面白い。
 
ガランの二量体。ピンクの球は Ga、白は H を表すアルミニウムと同様ガリウムも水素化物 GaH3 を形成する。水素化ガリウム(III)(ガラン)は無色の液体であり、LiGaH4 と塩化ガリウム(III) を −30 °C で反応させることによって得られる。
 
3 LiGaH4 + GaCl3 → 3 LiCl + 4 GaH3
 
水素化ガリウム(III) はジメチルエーテルを溶媒として合成すると重合体 [GaH3]n として得られ、無溶媒で反応させると二量体の揮発性の分子 Ga2H6 として得られる。
 
イメージ 3その構造はジボランと似ており、二つの水素原子が二つの金属中心を架橋する構造を有し、水素化アルミニウム(III) α-AlH3 が6配位を持つのとは異なっている。
 
水素化ガリウム(III) は −10 °C 以上では不安定で、金属ガリウムと水素に分解する。
 
 
 
 
Gallium Induced Structural Failure of a Coke Can
 
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 We show how a normally strong and robust coke can is turned into the equivalent of wet tissue paper with gallium.
 
 
gould.goga.co.jp/article/62227877
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Gallium - Explosionsandfire
 
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