Gallium

Gallium
	Sølv-hvidt
Periodiske system
Generelt
Atomtegn	Ga
Atomnummer	31
Elektronkonfiguration	2, 8, 18, 3
Gruppe	13
Periode	4
Blok	p
Atomare egenskaber
Atommasse	69,723(1)
Atomradius	130 pm
Kovalent radius	126 pm
Van der Waals-radius	187 pm
Elektronkonfiguration	[Ar] 3d10 4s² 4p1
Elektroner i hver skal	2, 8, 18, 3
Kemiske egenskaber
Oxidationstrin	3
Elektronegativitet	1,81 (Paulings skala)
Fysiske egenskaber
Tilstandsform	fast stof
Krystalstruktur	Ortorhombisk
Massefylde (fast stof)	5,91 g/cm3
Massefylde (væske)	6,095 g/cm3
Smeltepunkt	29,7646 °C
Kogepunkt	2204 °C
Smeltevarme	5,59 kJ/mol
Fordampningsvarme	254 kJ/mol
Varmefylde	25,86 J·mol–1K–1
Varmeledningsevne	40,6 W·m–1K–1
Mekaniske egenskaber
Hårdhed (Mohs' skala)	1,5
Hårdhed (Brinell)	60 MPa
	v; d; r;

Gallium er et grundstof med symbolet Ga og atomnummer 31 i det periodiske system. Det er et sjældent, blødt, sølvfarvet metal, som er et fast stof ved lave temperaturer, men har så lavt et smeltepunkt, at det smelter i hånden. Stoffet fremkommer i bauxit og zink malm. Vigtige forbindelser er GaN og GaAs der benyttes som halvledere til at lave lysdioder (LED) med.

Historie

Gallium blev opdaget af Lecoq de Boisbaudran i 1875 ved hjælp af spektroskopi ud fra dets karakteristiske spektrum (2 violette linjer) i en undersøgelse af zink blende fra Pyrenæerne. Før dets opdagelse var mange af dets egenskaber blevet beskrevet af Dmitrij Mendelejev ud fra dets placering i det periodiske system. Mendelejev kaldte det eka-aluminium. I 1875 lykkeds det for Boisbaudran at fremstille det frie metal ved hjælp af elektrolyse af dets hydroxid i en kaliumhydroxid opløsning. Han navngav stoffet efter opdagelseslandet Frankrig, som på latin hedder Gallia. Senere blev det påstået at stoffet var opkaldt efter ham selv, med baggrund i et flersproget ordspil af den slags, som forskere i det 19. århundrede holdt meget af: "Lecoq" betyder hanen (fuglen) på fransk, og på latin bliver det så til gallus. Dette benægtede Lecoq dog i en artikel fra 1877.

Forekomst

Gallium findes ikke i fri form i naturen, og der findes heller ingen mineraler med et højt galliumindhold som det kan udvindes fra. Gallium ekstraheres fra bauxit, kul, germatit og sphalerit hvori det findes i små mængder. Nogen skorstensskakter hvor der har været brændt kul under, har vist sig at indeholde meget små mængder af gallium, men vi snakker om under 1% af kullets vægt.

Det meste gallium udvindes fra rå aluminium hydroxid opløsning i forbindelse med Bayer processen som bruges til at producere alumina og aluminium. Kviksølvscelle-elektrolyse og efterfølgende hydrolyse af den dannede amalgam med natriumhydroxid giver natriumgallat. En elektrolyse af dette giver metallisk gallium. Hvis dette skal benyttes til halvledere er ydeligere oprensning nødvendig. Hertil benyttes teknikken zonesmeltning eller Czochralski processen.

En renhed på 99,9999% opnås rutinemæssigt og er kommercielt tilgængeligt.

Brug

Gallium bruges i halvlederen galliumarsenid, og bruges i integrerede kredsløb og laserdioder. Gallium bruges også til fremstilling af spejle. Gallium benyttes til fremstilling af legeringer med lavt smeltepunkt som erstatning for kvikvsølv i termometre.

Eksterne links