Gallium

Gallium on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Ga (lat. gallium), järjestysluku 31 ja CAS-numero 7440-55-3. Se on hopeanvärinen metalli, joka on hauras huoneenlämpötilassa ja sulaa kädenlämmössä. Sen tiheys on 5,9 g/cm³, sulamispiste 302,91 K (29,76 °C) ja kiehumispiste 2 477 K (2 204 °C).

Gallium on niukka, muttei harvinainen aine, sillä sitä on maaperässä suunnilleen yhtä paljon kuin lyijyä tai arsenikkia, noin 10–20 g/t (10–20  ppm). Galliumia ei esiinny puhtaana luonnossa, vaan se on aina sitoutuneena mineraaleihin. Useat malmit, kuten bauksiitti, germaniitti ja sinkkimalmit sisältävät pieniä määriä galliumia, joissa se esiintyy lähinnä hydratoituneena oksidina Ga₂O₃·H₂O. Jotkin harvinaiset malmit saattavat sisältää galliumia jopa 1 prosentin, kuten esimerkiksi Etelä-Afrikan germaniitti. Lisäksi eräät hiilen poltossa saatavat sivutuotteet voivat sisältää jopa 1,5 prosenttia galliumia, usein kuitenkin vähemmän. Galliumarsenidia (GaAs) käytetään puolijohteena, erityisesti valodiodeissa (LEDeissä).

Puhdas gallium on hopeanväristä ja kiinteänä haurasta kuin lasi. Galliummetalli laajenee 3,1 % kiinteytyessään ja siksi sitä ei saisi varastoida lasi- tai metalliastioissa. Gallium myös syövyttää muita metalleja diffundoitumalla niiden metallihilaan. Gallium on yksi neljästä metallista cesiumin, elohopean ja rubidiumin ohella, jotka ovat nestemäisiä lähellä huoneenlämpöä ja siksi voidaan käyttää korkean lämpötilan lämpömittareina. Galliumilla on yksi laajimmista nestemäisen lämpötilan rajoista ja myös alhainen höyrynpaine korkeissa lämpötiloissa.

Tällä metallilla on voimakas taipumus alijäähtyä sulamispisteen alapuolelle, joten jähmettymiseen tarvitaan kiinteä "siemen". Mineraalihapot vaikuttavat hitaasti hyvin puhtaaseen galliumiin. Toisin kuin normaalit metallit, gallium on tiheämpää nesteenä kuin kiinteänä, muistuttaen tässä suhteessa vettä.

Galliumin löysi spektroskooppisesti vuonna 1875 ranskalainen kemisti Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran. Myöhemmin samana vuonna Boisbaudran pystyi valmistamaan galliumia metallisena elektrolysoimalla galliumhydroksidin (Ga(OH)₃) ja kaliumhydroksidin (KOH) liuosta. Gallium oli ensimmäinen alkuaine, joka löydettiin Dmitri Mendelejevin vuonna 1869 julkistaman alkuaineiden jaksollisen järjestelmän jälkeen. Galliumin löytyminen Mendelejevin ennustamien ’eka-aluminiumin’ ominaisuuksien perusteella antoi näin varmistuksen taulukon paikkansapitävyydelle. Nimen ’gallium’ Boisbaudran antoi löytämälleen aineelle synnyinmaansa Ranskan latinankielisen käännöksen ’Gallia’ mukaan.

1. ↑ Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)