Gallium

Portaal Scheikunde
Chemisch element

Gallium kristallen
Naam	Gallium, naar Gallia (Latijn)
Latijn
Symbool	Ga
Atoomnummer	31
Soort	Hoofdgroep metaal
Kleur	Zilvergrijs
Smeltpunt	29,7646 ^oC
Kookpunt	2400 ^oC

Gallium is een chemisch element met het symbool Ga en atoomnummer 31 van het Periodiek Systeem in de scheikunde. Gallium is een hoofdgroep metaal. Het is vernoemd naar Gallia (Latijn voor: Frankrijk), thuisland van de Franse ontdekker en chemicus Paul-Èmile Lecoq De Boisbaudran in 1875.

Voorkomen

Zuiver gallium komt in de natuur niet als vrij element voor, maar als gallium-verbindingen in kleine hoeveelheden in zink-ertsen (zoals sfaleriet) en in bauxiet (aluminium-erts). Het wordt dus als bijproduct gewonnen. China, Japan, Zuid-Korea, Rusland en Oekraïne zijn de grootste producenten van gallium.

Gallium is een vloeistof bij temperaturen hoger dan 29,76 °C, en smelt in de handen van een persoon bij een normale lichaamstemperatuur van 37,0 °C.

Gallium in erts of mineraal

Sphaleriet is een sulfidemineraal met de chemische formule ( Zn , Fe ) S en een erts van zink .
Bauxiet is een sedimentair gesteente met een relatief hoog aluminium-gehalte. Het is 's werelds belangrijkste bron van aluminium en gallium.

Geschiedenis

In 1871 werd het bestaan van gallium voor het eerst voorspeld door de Russische chemicus Dmitri Mendelejev (de bedenker van het Periodiek Systeem), die het "eka-aluminium" noemde naar de positie van het element in zijn periodiek systeem. Hij voorspelde ook verschillende eigenschappen van eka-aluminium die veel overeenkomen met de echte eigenschappen van gallium, zoals de dichtheid, het smeltpunt, het oxidekarakter (binding met zuurstof) en de binding in chloride (chloor-verbinding).

Gallium werd ontdekt met behulp van de zogeheten spectroscopie (aan de hand van kleuren in een speciaal instrument kun je zien om welk element het gaat).

Twee spectraallijnen van Gallium (rechts)

Dit werd gedaan door de Franse chemicus Paul Emile Lecoq de Boisbaudran in 1875 uit zijn karakteristieke spectrum (twee violette lijnen) in een monster van sfaleriet. Later dat jaar verkreeg Lecoq het vrije metaal door elektrolyse.

Vanaf de ontdekking in 1875 tot het tijdperk van halfgeleiders (elektronische onderdelen vanaf rond 1978), werd gallium voornamelijk gebruikt in thermometers voor hoge temperaturen en speciale metaallegeringen met een lager smeltpunt.

Gebruik

Als zuiver gallium is het een zacht, zilverachtig metaal bij kamertemperatuur en standaard druk. In vloeibare toestand wordt het zilverwit. Als er te veel kracht wordt uitgeoefend, kan het gallium breken. Sinds de ontdekking in 1875 wordt gallium op grote schaal gebruikt om legeringen met een laag smeltpunt te maken. Het wordt ook gebruikt in zogeheten halfgeleiders (elektronische onderdelen).

Galliumlegeringen worden in thermometers gebruikt als een niet-giftig en milieuvriendelijk alternatief voor kwik en ze kunnen tegen hogere temperaturen dan kwik.

Gallium wordt voornamelijk gebruikt in de elektronica. Galliumarsenide, de primaire chemische verbinding van gallium met arseen in elektronica, wordt gebruikt in microgolfcircuits (mobiele telefoons, radar, satelliet en LAN verbindingen), hoge-snelheid schakelcircuits (in bijvoorbeeld computers) en infrarood-circuits. Halfgeleidend galliumnitride (gallium-stikstof verbinding) en indiumgalliumnitride produceren blauwe en violette lichtgevende dioden (LED's) en diode-lasers. Galliumnitride diodelasers worden bijvoorbeeld gebruikt als violette lichtbron voor Blu-ray Disc -schijven met een hogere dichtheid.

Gallium wordt ook gebruikt bij de productie van kunstmatige gadolinium-gallium-granaat voor sieraden

Gallium maakt gemakkelijk legeringen met vele metalen. Het zorgt in kleine hoeveelheden in het plutonium-galliumlegering ervoor dat het plutonium in de kernen van nucleaire bommen het plutonium-kristalstructuur stabiliseert.

Biologie

Gallium heeft geen bekende natuurlijke rol in de biologie. Galliumzouten gedragen zich op dezelfde manier als ijzer-zouten in biologische systemen (planten, dieren en mensen) en worden gebruikt in sommige medische toepassingen, waaronder geneesmiddelen en radiofarmaceutica (middelen om bijvoorbeeld organen en tumoren zichtbaar te maken op röntgenfoto's).