Gallium

Gallium er et grunnstoff med kjemisk symbol Ga og atomnummer 31.

Gallium
Basisdata
Navn		Gallium
Symbol		Ga
Atomnummer		31
Utseende		sølvhvit
Plass i periodesystemet
Gruppe		13
Periode		4
Blokk		p
Kjemisk serie		metall
Atomegenskaper
Atomvekt		69,723 u
Empirisk atomradius		130 pm
Kalkulert atomradius		136 pm
Kovalent atomradius		126 pm
Elektronkonfigurasjon		[Ar] 3d10 4s2 4p1
Elektroner per energinivå		2, 8, 18, 3
Oksidasjonstilstander		1, 3
Krystallstruktur		ortorombisk
Fysiske egenskaper
Stofftilstand		fast stoff
Smeltepunkt		29,7646 °C
Kokepunkt		2 204 °C
Molart volum		11,80 · 10-6 m³/mol
Tetthet		5 904 kg/m³
Hardhet		1,5 (Mohs skala)
Fordampningsvarme		258,7 kJ/mol
Smeltevarme		5,59 kJ/mol
Damptrykk		9,31 · 10-36 Pa ved 302,9 K
Lydfart		2 740 m/s
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen		1,81
Spesifikk varmekapasitet		370 J/(kg · K)
Elektrisk ledningsevne		6,78 · 106 S/m
Termisk konduktivitet		40,6 W/(m · K)
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Historie

Dmitrij Mendelejev hadde ved hjelp av sitt eget periodesystem forutsagt og beskrevet egenskapene til et ukjent grunnstoff som han kalte eka-aluminium. Stoffet ble oppdaget i 1875 av den franske kjemikeren Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran. Han undersøkte en prøve med sinkblende fra Pyreneene ved hjelp av spektroskop da han oppdaget galliums 2 fiolette spektrallinjer. Rent gallium ble isolert senere samme år av Boisbaudran ved elektrolyse.

Boisbaudrans kalte det nyoppdagede grunnstoffet gallia etter sitt hjemland (Frankrike). Senere ble endelsen -ium tilføyd. Det ble senere påstått at han i et flerspråklig ordspill også hadde oppkalt stoffet etter seg selv. Navnet hans «Le coq» er fransk for hane, og det latinske ordet for hane er gallus. I en artikkel i 1877 ble disse spekulasjonene avvist av Lecoq de Boisbaudran.

Galliumatomets elektronskall

Egenskaper

Gallium med høy renhetsgrad er skinnende sølvfarget og brekker som glass. Galliums lave smeltepunkt (omkring 30 °C) gjør at det smelter hvis man holder det i hånden, og det har en tendens til å underkjøles (forbli flytende under smeltetemperaturen). Gallium er også et av de få stoffene (sammen med germanium, vismut, antimon og vann) som har høyere tetthet i væskeform enn i fast form. I galliums tilfelle øker volumet med 3,1 % når det går over i fast form. Gallium har en av de største temperaturområdene i væsketilstand (forskjellen mellom smeltepunkt og kokepunkt).

Gallium angriper også alle andre metaller ved diffusjon i krystallstrukturen. I motsetning til kvikksølv har det lavt damptrykk ved høye temperaturer, og i væskeform væter det glass og hud – noe som gjør det vanskeligere å håndtere enn kvikksølv. α-Gallium blir superledende ved 1,0883 K.

Gallium løses sakte opp av mineralsyrer.

Isotoper

Naturlig forekommende gallium består av 2 stabile isotoper: ⁶⁹Ga (60,108 %) og ⁷¹Ga (39,892 %). I tillegg er 29 kunstig fremstilte ustabile (og dermed radioaktive) isotoper kjent. De mest stabile av disse er ⁶⁷Ga med halveringstid 3,2612 døgn, ⁷²Ga med halveringstid 14,1 timer, ⁶⁶Ga med halveringstid 9,49 timer, ⁷³Ga med halveringstid 4,86 timer, ⁶⁸Ga med halveringstid 67,629 minutter, og ⁷⁰Ga med halveringstid 21,14 minutter. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 20 minutter, og de fleste kortere enn 1 minutt.

CAS-nummer: 7440-55-3

99,9999% rent gallium

Forekomst

Rent gallium forekommer ikke naturlig, og det finnes heller ikke mineraler med høyt galliuminnhold som kan benyttes til fremstilling. Gallium finnes i små mengder i bauksitt, kull, diasporitt, germanitt og sinkblende. Det utvinnes hovedsakelig av aluminiumhydroksid som biprodukt av aluminiumsfremstilling. Renhetsgrader på 99,9999 % oppnås, og er tilgjengelig kommersielt.

De ledende produsentlandene i 2007 var Kina, Japan, Tyskland og Ukraina. Land med mindre galliumproduksjon var Ungarn, Kasakhstan, Russland og Slovakia. Tallmateriale på utvunnet gallium er ikke tilgjengelig, fordi de få produsentene anser dette som bedriftshemmeligheter. US Geological Survey anslår imidlertid verdensproduksjonen i 2007 til omkring 80 tonn, omtrent det samme som i 2006. Fremstilling av rent gallium (som også inkluderer gjenvinning) anslås til 103 tonn i 2007.

Anvendelse

Gallium blir mye brukt i halvleder- og elektronikk-industrien, særlig i fotoceller og lysdioder (LED). Det brukes også i noen termometre for høye temperaturer. Legeringen gallium, indium og tinn har smeltetemperatur -19 °C, og brukes som kvikksølv-erstatning i medisinske termometre. Legeringen kalles «Galinstan» etter Gallium, Indium, Stannum (tinn).