جونار نوردبرج
من الناحية الكيميائية ، يشبه الغاليوم (Ga) الألومنيوم. لا يهاجمها الهواء ولا يتفاعل مع الماء. عندما يكون باردًا ، يتفاعل الغاليوم مع الكلور والبروم ، وعند تسخينه يتفاعل مع اليود والأكسجين والكبريت. هناك 12 نظيرًا مشعًا صناعيًا معروفًا ، بأوزان ذرية تتراوح بين 64 و 74 وعمرًا نصفيًا بين 2.6 دقيقة و 77.9 ساعة. عندما يذوب الغاليوم في أحماض غير عضوية ، تتشكل الأملاح ، والتي تتحول إلى هيدروكسيد غير قابل للذوبان Ga (OH)3 ذات الخصائص المذبذبة (أي الحمضية والقاعدية) عندما يكون الأس الهيدروجيني أعلى من 3. وأكاسيد الغاليوم الثلاثة هي GaO و Ga2يا وجا2O3.
الحدوث والاستخدامات
أغنى مصدر للغاليوم هو معدن الجرمانيت ، وهو خام كبريتيد النحاس الذي قد يحتوي على 0.5 إلى 0.7٪ غاليوم وموجود في جنوب غرب إفريقيا. كما يتم توزيعه على نطاق واسع بكميات صغيرة مع خلائط الزنك ، في طين الألمنيوم والفلسبار والفحم وخامات الحديد والمنغنيز والكروم. على نطاق صغير نسبيًا ، تُستخدم المعادن والسبائك والأكاسيد والأملاح في صناعات مثل بناء الآلات (الطلاءات ومواد التشحيم) وصنع الأدوات (الجنود والغسالات والحشوات) والإلكترونيات وإنتاج المعدات الكهربائية (الثنائيات والترانزستورات والليزر ، أغطية الموصلات) ، وفي تقنية الفراغ.
في الصناعات الكيميائية ، يتم استخدام الغاليوم ومركباته كمحفزات. مركب الزرنيخ تم استخدامه على نطاق واسع في تطبيقات أشباه الموصلات بما في ذلك الترانزستورات والخلايا الشمسية والليزر وتوليد الميكروويف. يستخدم زرنيخيد الغاليوم في إنتاج الأجهزة الإلكترونية الضوئية والدوائر المتكاملة. تشمل التطبيقات الأخرى استخدام 72Ga لدراسة تفاعلات الغاليوم في الكائن الحي و 67Ga كعامل مسح للورم. بسبب تقارب عالية من الضامة للأنسجة اللمفاوية ل 67Ga ، يمكن استخدامه في تشخيص مرض هودجكن ، ساركويد بويك والسل اللمفاوي. التصوير الوماني للغاليوم هو تقنية تصوير رئوي يمكن استخدامها بالاقتران مع التصوير الشعاعي الأولي للصدر لتقييم العمال المعرضين لخطر الإصابة بأمراض الرئة المهنية.
المخاطر
قد يتعرض العاملون في صناعة الإلكترونيات الذين يستخدمون زرنيخيد الغاليوم لمواد خطرة مثل الزرنيخ والزرنيخ. من الممكن التعرض للاستنشاق للغبار أثناء إنتاج الأكاسيد والأملاح المسحوقة (Ga2(وبالتالي4)3، جا3Cl) وفي إنتاج ومعالجة البلورات الأحادية لمركبات أشباه الموصلات. قد يؤثر تناثر أو انسكاب محاليل المعدن وأملاحه على الجلد أو الأغشية المخاطية للعمال. ينتج عن طحن فوسفيد الغاليوم في الماء كميات كبيرة من الفوسفين ، مما يتطلب تدابير وقائية. يمكن تناول مركبات الغاليوم عن طريق الأيدي المتسخة وعن طريق الأكل والشرب والتدخين في أماكن العمل.
لم يتم وصف الأمراض المهنية من الغاليوم ، باستثناء تقرير حالة عن طفح جلدي نمري متبوعًا بالتهاب عصبي نصف قطري بعد التعرض لفترة قصيرة لكمية صغيرة من الأبخرة المحتوية على فلوريد الغاليوم. تمت دراسة التأثير البيولوجي للمعدن ومركباته تجريبياً. تعتمد سمية الغاليوم والمركبات على طريقة دخولها إلى الجسم. عند تناوله عن طريق الفم في الأرانب على مدى فترة طويلة من الزمن (4 إلى 5 أشهر) ، كان تأثيره ضئيلًا وشمل اضطرابات في تفاعلات البروتين وانخفاض نشاط الإنزيم. يتم تفسير السمية المنخفضة في هذه الحالة من خلال الامتصاص غير النشط نسبيًا للغاليوم في الجهاز الهضمي. في المعدة والأمعاء ، تتكون مركبات إما غير قابلة للذوبان أو يصعب امتصاصها ، مثل غالات المعادن والهيدروكسيدات. كان غبار أكسيد ، نيتريد وأرسينيد الغاليوم سامًا بشكل عام عند إدخاله في الجهاز التنفسي (الحقن داخل الرغامى في الجرذان البيضاء) ، مما تسبب في ضمور الكبد والكلى. في الرئتين تسبب في تغيرات التهابية وتصلب. خلصت إحدى الدراسات إلى أن تعريض الفئران لجزيئات أكسيد الغاليوم بتركيزات قريبة من قيمة حد العتبة يؤدي إلى تلف رئوي تدريجي مشابه لما يسببه الكوارتز. نترات الغاليوم لها تأثير كاوي قوي على الملتحمة والقرنية والجلد. تم إثبات السمية العالية للأسيتات والسترات وكلوريد الغاليوم عن طريق الحقن داخل الصفاق ، مما أدى إلى موت الحيوانات من شلل في مركز الجهاز التنفسي.
إجراءات السلامة والصحة
من أجل تجنب تلوث الغلاف الجوي لأماكن العمل بغبار ثاني أكسيد الغاليوم والنتريد ومركبات أشباه الموصلات ، يجب أن تشمل التدابير الاحترازية إحاطة المعدات المنتجة للغبار والتهوية الفعالة للعادم المحلي (LEV). يجب أن تمنع تدابير الحماية الشخصية أثناء إنتاج الغاليوم ابتلاع مركبات الغاليوم وملامستها للجلد. وبالتالي ، فإن النظافة الشخصية الجيدة واستخدام معدات الحماية الشخصية (PPE) أمران مهمان. يوصي المعهد الوطني الأمريكي للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) بالتحكم في تعرض العمال لزرنيخ الغاليوم من خلال مراعاة حد التعرض الموصى به للزرنيخ غير العضوي ، وينصح بضرورة تقدير تركيز زرنيخيد الغاليوم في الهواء عن طريق تحديد الزرنيخ. يجب تثقيف العمال حول المخاطر المحتملة ، ويجب تثبيت ضوابط هندسية مناسبة أثناء إنتاج الأجهزة الإلكترونية الدقيقة حيث من المحتمل التعرض لزرنيخيد الغاليوم. نظرا لسمية الغاليوم ومركباته ، كما أظهرت التجارب ، يجب أن يخضع جميع الأشخاص المشاركين في العمل بهذه المواد لفحوصات طبية دورية ، يجب خلالها إيلاء اهتمام خاص لحالة الكبد والكلى والجهاز التنفسي والجلد .