En metalllegering som är flytande vid rumstemperatur.

Antag att du hade en metalllegering som hade fördelarna med flytande kvicksilver, men utan de toxiska effekterna?

Du kan skapa dina egna barometrar och termometrar, och oroa dig inte för att ringa in en team för farligt material för att städa efter eventuella olyckor. Du kan helt enkelt torka upp röran med en pappershandduk. Du skulle inte behöva oroa dig för att andas in giftiga kvicksilverångor, men du kan ändå skapa snygga småelektriska motorer som doppar i flytande metall för att göra sina elektriska anslutningar.

Antag vidare, att metallen skulle hålla fast vid glas, så att du kunde måla den på glas för att göra dina egna speglar. Eller att den skulle klistra fast papper så att du kunde rita dina egna elektriska kretsar i den?

Klicka på bilden för en större bild

På bilden ovan håller jag två små flaskor av flytande metall. Flaskan till höger innehåller gallium, ett element som smälter vid 29,76 ° C (85,57 ° Fahrenheit). Flaskan på vänster sida är en legering som innehåller gallium, indium och tenn och smälter vid -20 ° C ( -4 ° Fahrenheit). (Båda finns i vårt katalog.)

Gallium är flytande eftersom jag hade flaskan i skjortfickan bredvid min varma kropp. Vid normalt bekvämt rumstemperatur äraturerar det är ett fast ämne.

Eftersom gallium expanderar när det stelnar (till skillnad från de flesta metaller) fylls flaskorna bara halvvägs. För att få ut den fasta metallen ur flaskan, värm den upp i en kopp hett vatten tills den smälter.

Roliga saker att göra med flytande metall

En rolig sak du kan göra direkt med den flytande metalllegeringen ismake dina egna speglar. Allt som krävs är en bit glas och en bomullspinne.

Klicka på bilden för en större bild

Doppa bomullspinnen i flaskan och snurra den runt för att belägga den med den flytande metalllegeringen.

Klicka på bilden för en större bild

Gnid nu den belagda pinnen på glaset ( i bilden använder vi ett glasmikroskopglas). Metallen fäster vid glaset och gör en reflekterande beläggning i anopa.

Klicka på bilden för en större bild

På bilden ovan håller jag den nya spegeln så att den speglar utsikten över träden utanför mitt fönster. Kameran är fokuserad på fönstret, så träden och min hand är ur fokus.

Att kunna göra dina egna speglar är en fördel när mirroren du behöver kan ” Jag kunde till exempel inte köpa någonstans. Till exempel behövde jag en liten lättviktsspegel för att limma på en högtalare så att jag kunde studsa en laserstråle från högtalaren och låta musiken vinkla spegeln och göra ett mönster på väggen.

Klicka på bilden för en större bild

Jag använde flytande metall för att täcka ett tunt glasklädsel för ett objektglas.

Klicka på bilden för en större bild

Den resulterande spegeln var väldigt lätt och ändå styv, så den skulle förbli platt medan den studsades av högtalaren.

Klicka på bilden för en större bild

När det är limmade på högtalaren och musiken slogs på, lasermastern gör en ljusshow på väggen. Om du använder två högtalare och studsar den ena och sedan av den andra ger du två dimensioner, och du kan skapa en dators ljudfil som använder båda stereokanalerna för att rita bilder på väggen.

Roligare saker

Det finns många saker du kan göra med flytande metall:

• Skapa termometrar
• Gör barometrar
• Gör tiltmätare seismografer
• Gör icke-ledande objekt ledande
• Gör elektroder som överensstämmer med olika ytor
• Experiment med magnetohydrodynamik
• Vrid den med högfrekvent elektricitet
• Använd den för att leda högenergiljud
• Byt kvicksilver i spinnande teleskopspeglar

Om du behöver en blank yta, en utspädd lösning av saltsyra kan placeras på ytan, eller så kan du använda en lätt beläggning av mineralolja. bot h förhindrar den långsamma oxidationen av metallen som sker över tiden.

Hur gör det?

Gallium är ett grundämne (atomnummer 31, precis under aluminium och bara till höger om zink i elementens periodiserbara) . Det börjar med en mycket låg smältpunkt redan, men vi kan lägga till några andra element för att få en jämn låg smältpunkt.

Rätt under gallium i det periodiska systemet är indium ( element 49). Bara till höger om indium är tenn (element 50).

När dessa element kombineras binder deras atomer samman till sammansättning. Molekylerna i den föreningen binder inte till varandra lika mycket som atomerna hos de ursprungliga metallerna binds till varandra. Detta sänker smältpunkten.

Det finns många sätt att kombinera de tre metallerna:

… och så vidare.

Varje kombination har en något annan smältpunkt. Vilken har youthink den lägsta smältpunkten? Detta kan göra ett bra vetenskapligt fairexperiment.

En blandning av 76% gallium och 24% indium smälter vid 16 ° Celsius (61 ° Fahrenheit). Både gallium och denna kombination kan underkylas. Det betyder att när de väl smälts kan de förbli flytande även om de kyls långt under deras smältpunkter. Så småningom bildas en liten kristall och börjar hela partiet stelna, men små mängder kan kylas upp under en längre tid.

Gallium-indiumlegeringen är mer reflekterande än kvicksilver , och är mindre tät, så det utforskas som en ersättning för kvicksilver i snurrande flytande speglar för astronomiska teleskop.

När gallium exponeras för luft, ett tunt lager gallium oxid bildas på ytan, precis som vad som händer med aluminium, metallen precis ovanför i det periodiska systemet. Detta gör det möjligt för galliumlegeringar att ”våta” nästan alla material, så i stället för att pärla upp sprider det sig över ytan. Den här egenskapen gör det bra för att göra speglar och för att belägga föremål för att göra dem ledande.

På samma sätt som kvicksilverlegeringar med andra metaller för att göra amalgamer, legerar gallium också med andra metaller. När exempelvis en liten droppe gallium placeras på aluminiumfolie, kommer den att kombineras med aluminium för att göra en vätska med en skorpig yta, som på bilden nedan.

Klicka på fotot för en större bild

Legeringen kombineras så småningom med allt aluminium, upplöst ahål i den.

Klicka på bilden för en större bild

Om en droppe vatten tillsätts till den resulterande strängen av flytande metall, kombineras vattnet kraftigt med aluminium, vilket ger en het lösning av kaustisk aluminiumhydroxid. Det som finns kvar är den ursprungliga droppen gallium, med en liten mängd aluminium upplöst i den. (Lägg inte droppen tillbaka i flaskan, den kommer att förorena resten av gallium).

Detta experiment kan göras med antingen gallium eller gallium -indium-tinalloy.

Nästa: Aerodynamik – Bernouli-bollen

Beställ gallium och flytande metalllegering.

Del. icio.oss