Aus Gallium, Indium und Zinn lässt sich eine niedrigschmelzende eutektische Legierung (Galinstan) herstellen. Gallium, Indium und Stannum (lat. für Zinn) bilden das Kunstwort Galinstan. Mit einem Schmelzpunkt von 10.5–11 °C ist diese Legierung bei Raumtemperatur (20 °C) flüssig. Kühlt man Galinstan langsam ab, bleibt es auch bis −19 °C flüssig. Das sind 29.5–30 °C Temperaturdifferenz zum eigentlichen Schmelzpunkt!
Verwendete Chemikalien
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Achtung
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68.5 g Gallium, Ga – 69.72 g/mol
CAS-Nr.: 7440-55-3 – EG-Nr.: 231-163-8
Met. Corr. 1, Acute Tox. 4 (oral), Aquatic Chronic 3, WGK 3
H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H412 Schädlich für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P390 Verschüttete Mengen aufnehmen, um Materialschäden zu vermeiden. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Sigma-Aldrich, 263273, SDB vom 02.06.2023
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Gefahr
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21.5 g Indium, In – 114.82 g/mol
CAS-Nr.: 7440-74-6 – EG-Nr.: 231-180-0
STOT RE 1 (Lungen), WGK 1
H372 Schädigt die Organe (Lungen) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Einatmen. P260 Staub nicht einatmen. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P270 Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P314 Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Sigma-Aldrich, 264113, SDB vom 19.10.2022
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10 g Zinn (gekörnt), Sn – 118.71 g/mol
CAS-Nr.: 7440-31-5 – EG-Nr.: 231-141-8
WGK 3
Sigma-Aldrich, 243434, SDB vom 15.04.2023
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Achtung
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Stickstoff (gasförmig, verdichtet), N2 – 28.01 g/mol
CAS-Nr.: 7727-37-9 – EG-Nr.: 231-783-9
Press. Gas (Comp.), WGK nwg
H280 Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren. P410+P403 Vor Sonnenbestrahlung schützen. An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Air Liquide, 089A, SDB vom 01.06.2023
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Produkt
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Achtung
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100 g Gallium–Indium–Zinn Legierung, Ga68.5In21.5Sn10
Galinstan
CAS-Nr.: 161848-72-2
Met. Corr. 1, WGK 3
H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P390 Verschüttete Mengen aufnehmen, um Materialschäden zu vermeiden. Sigma-Aldrich, GF98079777, SDB vom 16.11.2022
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Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
Waage, großes Reagenzglas, Reagenzglashalter, Magnetrührer mit Heizfunktion, Magnetrührfisch, Ölbad, Thermometer (300 °C), Stativ, Klammern, Muffen, Kunststoffflasche mit Schraubverschluss
Versuchsdurchführung
In ein großes Reagenzglas werden 10 g Zinn vorgelegt und bei einer Temperatur von mind. 240 °C in einem geschmolzen und mit einem kleinen Magnetrührfisch, durchmischt. Anschließend werden nacheinander 68.5 g Gallium und 21.5 g Indium zugegeben. Die Metalle werden für 4 Stunden bei 240 °C gerührt. Um eine starke Oxidation der Legierung zu vermeiden, kann ein sanfter Strom von Stickstoff eingeleitet werden. Nach Abschluss des Schmelz- und Mischungsvorganges wird das Reagenzglas aus dem Ölbad entnommen, lässt es auf Raumtemperatur abkühlen und füllt die Legierung in eine Kunststoffflasche um.
Achtung: Den Magnetrührfisch nicht vergessen!
Eine Legierung aus 68.5 % Gallium, 21.5 % Indium und 10 % Zinn bezeichnet man als eine eutektische Legierung. Der Schmelzpunkt der Legierung (≈11 °C) liegt unterhalb der Schmelzpunkte der drei Metalle (Gallium 29.8 °C, Indium 156 °C, Zinn 232 °C). Diese Temperatur wird auch als eutektischer Punkt bezeichnet (griech. eutektos = leicht schmelzend).
Quellenangaben
[1]
St. Handschuh‐Wang, M. Rauf, T. Wang, T. Gan und F. J. Stadler. Experimente mit Flüssigmetallen: Modulation der Grenzflächenspannung.
Chem. Unserer Zeit 2023. DOI: 10.1002/ciuz.202100076
[2]
St. Handschuh‐Wang, M. Rauf, T. Wang, T. Gan und F. J. Stadler. Supporting Information: Experimente mit Flüssigmetallen: Modulation der Grenzflächenspannung.
Chem. Unserer Zeit 2023. https://onlinelibrary.wiley.com/action/downloadSupplement?doi=10.1002%2Fciuz.202100076&file=ciuz202100076-sup-0001-suppinfo.pdf
(Link ) [20.07.2023]
[3]
M. D. Dickey. Liquid Metals at Room Temperature.
Phys. Today 2021, 74 (4), 30–36.
DOI: 10.1063/PT.3.4723
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