Visa fråga/svar

 

Värme [18885]

Fråga:
Varför har gallium så låg smältpunkt?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! I vårt projektarbete jobbar vi med gallium. Denna metall har vissa speciella egenskaper, bl.a. en väldigt låg smältpunkt för att vara metall, men vad beror det på?

Har det att göra med atomernas struktur i ämnet eller varför har gallium en så låg smältpunkt medan andra metaller har det ej? Finns det en enklare förklaring eller blir den snabbt väldigt komplex?
/Gustaf A, Västerhöjdsgymnasiet, Skövde

Svar:
Gustaf! Gallium är förutom kvicksilver och ett par alkalimetaller den enda metallen som är flytande vid nära rumstemperatur. Smältpunkten är 30oC, se länk 1. Man kan se i nedanstående bild att fler metaller i närheten av gallium har relativt låga smältpunkter.

Wikipedia-artikeln om Gallium, Gallium , innehåller en diskussion om smältpunkten:

Gallium does not crystallize in any of the simple crystal structures. The stable phase under normal conditions is orthorhombic with 8 atoms in the conventional unit cell. Each atom has only one nearest neighbor (at a distance of 244 pm) and six other neighbors within additional 39 pm. Many stable and metastable phases are found as function of temperature and pressure.

The bonding between the two nearest neighbors is covalent, hence Ga2 dimers are seen as the fundamental building blocks of the crystal. This explains the drop of the melting point compared to its neighbor elements aluminium and indium.

Det väsenliga är om bindningar är kovalenta (när två atomer "delar" på elektroner). Dessa är riktningsberoende och tillåter inte stora avvikelser från optimal riktning och atomärt avstånd. Om det inte finns några riktningsberoende bindningar (eller som i galliums fall de är ganska svaga) kan atomerna glida förbi varandra och metallen uppför sig som en vätska.

Tänk dig två samlingar med stålkulor. Den ena lägger du i en hink och den andra i en plastpåse. Kulorna i hinken kommer att vara svårrörliga och uppföra sig som i en kristall. Kulorna i plastpåsen kan däremot röra sig ganska fritt och uppföra sig som en vätska.

Att gallium inte bildar stora stabila kristaller är ju en utmärkt förklaring till den låga smältpunkten - tills man ställer sig frågan varför gallium inte bildar kristaller. Det är här det blir svårt - det beror helt enkelt på hur de yttersta elektronerna är ordnade elektronskalen. Att förstå detta i detalj är inte lätt.



/Peter E

Nyckelord: metall, smältpunkt [2];

1 http://www.webelements.com/periodicity/melting_point/

*

 

 

Frågelådan innehåller 7330 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-11-14 10:32:35.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.