Galistan a jeho pohyb

Galinstan je eutektická zliatina gália, india a cínu (Ga-In-Sn). Eutektické zloženie je taký pomer zložiek, pri ktorom má zmes najnižšiu teplotu topenia – nižšiu, ako majú jednotlivé kovy samostatne. Vďaka tomu zostáva galinstan v kvapalnom stave aj pri izbovej teplote, na rozdiel od čistého gália, ktoré sa topí pri približne $29{,}7\text{ °C}$. Viac o tom, ako vznikajú zmesi kovov, nájdete v lekcii Zliatiny.

Na vzduchu sa povrch galinstanu rýchlo pokryje tenkou vrstvičkou oxidov (najmä oxidu gália). Táto „kôrka“ bráni kvapke voľne sa pohybovať a meniť tvar. Preto sa pokus robí v roztoku, ktorý oxidovú vrstvu rozpúšťa – napríklad v zriedenej kyseline.

Pri pridaní roztoku chloridu meďnatého prebieha redoxná reakcia medzi atómami gália na povrchu kvapky a meďnatými iónmi ($\text{Cu}^{2+}$). Gálium je reaktívnejší kov ako meď, a preto jej odovzdáva elektróny:

$$2\,\text{Ga}(l) + 3\,\text{Cu}^{2+}(aq) \rightarrow 2\,\text{Ga}^{3+}(aq) + 3\,\text{Cu}(s)$$

Gálium sa oxiduje (z oxidačného čísla 0 na +III) a meďnaté ióny sa redukujú na kovovú meď ($\text{Cu}^0$). Meď sa na povrchu zliatiny vylučuje vo forme veľmi jemných nanočastíc, čo sa prejaví čiernym sfarbením.

Ide o rovnaký typ reakcie ako pri vytesňovaní menej reaktívneho kovu z jeho soli – podobne horčík vytesňuje striebro v pokuse Chemický flashbang.

Vznik nanočastíc medi mení lokálne povrchové napätie galinstanu. Časť povrchu s vylúčenou meďou má nižšie povrchové napätie ako čistá zliatina. Na kvapke tak vznikne gradient povrchového napätia – jedna strana „ťahá“ silnejšie ako druhá.

Tento rozdiel spôsobuje samovoľný pohyb („pobehovanie“) kvapky v Petriho miske smerom k vyššej koncentrácii meďnatých iónov. Kvapka sa pritom správa ako Pac-Man – „zjedá“ meď pred sebou. Po pohltení nanočastíc do objemu zliatiny sa kvapka opäť scelí a zastaví.