| Symbool | Ga |
|---|---|
| Atoomnummer | 31 |
| Atoommassa | 69,723 u |
| Categorie | Hoofdgroepmetaal |
| Groep | 13 |
| Periode | 4 |
| Blok | p-blok |
| Fase bij 20 °C | vast |
| Smeltpunt | 29,76 °C |
| Kookpunt | 2400 °C |
| Dichtheid | 5,91 g/cm³ |
| Elektronenconfiguratie | [Ar] 3d10 4s2 4p1 |
| Elektronen per schil | 2, 8, 18, 3 |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 1,81 |
| Oxidatiegetallen | +3 |
| Ontdekt | 1875 door Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran |
| Engelse naam | Gallium |
Eigenschappen van gallium
Gallium is een zacht, zilverwit hoofdgroepmetaal uit groep 13, net onder aluminium. Het bijzondere is het enorme temperatuurbereik waarin het vloeibaar blijft: het smelt bij 29,76 °C maar kookt pas rond 2400 °C. Net als water zet gallium uit wanneer het stolt; vloeibaar gallium is dus dichter dan vast gallium. Daarom wordt het nooit in glazen flesjes bewaard die helemaal vol zitten. Vloeibaar gallium bevochtigt glas en porselein, waardoor het als een spiegelend laagje achterblijft. Chemisch gedraagt het zich vrijwel altijd met oxidatiegetal +3. Aan de lucht vormt zich een dun oxidehuidje dat verdere aantasting tegengaat. Gallium lost op in zowel zuren als sterke basen, net als aluminium: het is amfoteer. Vloeibaar gallium dringt bovendien tussen de korrels van veel metalen; aluminium wordt er bros van en breekt dan als een koekje. Natuurlijk gallium bestaat uit twee stabiele isotopen, 69Ga en 71Ga. De radioactieve isotopen 67Ga en 68Ga worden in de nucleaire geneeskunde gebruikt.
Naam. De naam komt van Gallia, de Latijnse naam voor Frankrijk, het land van de ontdekker.
Atoombouw en plaats in het periodiek systeem
Gallium staat in periode 4 en groep 13 (boorgroep) van het periodiek systeem, in het p-blok.
Een neutraal atoom heeft 31 protonen in de kern en 31 elektronen, verdeeld over 4 schillen: 2, 8, 18, 3. Het periodenummer (4) is gelijk aan het aantal schillen.
Omdat het in groep 13 staat, heeft Gallium 3 valentie-elektronen in de buitenste schil; die bepalen hoe het reageert en bindingen vormt (zie chemische bindingen).
Buren in het systeem: links/ervoor: Zink (Zn, 30); rechts/erna: Germanium (Ge, 32); erboven in dezelfde groep: Aluminium (Al); eronder in dezelfde groep: Indium (In).
Andere elementen in groep 13: Boor, Aluminium, Indium, Thallium, Nihonium.
Voorkomen
Gallium komt niet als zuiver metaal in de natuur voor en vormt ook vrijwel geen eigen mineralen. Het zit in sporen verspreid in bauxiet, het aluminiumerts, en in zinkertsen zoals sfaleriet. In de aardkorst is het ongeveer even algemeen als lood, maar het is zo verspreid dat winning alleen loont als bijproduct. Het meeste gallium wordt gewonnen uit de natronloog van het Bayerproces, waarmee aluminiumoxide uit bauxiet wordt gemaakt. China produceert het overgrote deel van de wereldvoorraad. Voor halfgeleiders wordt het daarna extreem gezuiverd, tot 99,9999 procent of meer.
Toepassingen
- Galliumarsenide (GaAs) is een halfgeleider voor snelle chips in mobiele telefoons, satellieten en radar.
- Galliumnitride (GaN) zorgt voor blauwe en witte leds en blauwe laserdiodes, en wordt steeds vaker gebruikt in compacte snelladers.
- Zeer efficiënte zonnecellen voor ruimtevaartuigen bevatten lagen galliumarsenide en indiumgalliumfosfide.
- Galinstan, een legering van gallium, indium en tin, vervangt kwik in sommige thermometers omdat het bij kamertemperatuur vloeibaar is en niet giftig.
- Radioactief gallium-68 wordt gebruikt bij PET-scans om bepaalde tumoren zichtbaar te maken.
Veelgestelde vragen
Smelt gallium echt in je hand?
Ja. Gallium smelt bij 29,76 °C, terwijl je handpalm ongeveer 32 tot 35 °C is. Een klein blokje wordt in een paar minuten een zilveren druppel. Het is daarbij niet gevaarlijk, maar het laat wel grijze vlekken achter op je huid, die je er met zeep weer af wast.
Waarom is gallium belangrijk voor elektronica?
Gallium vormt met arseen en stikstof halfgeleiders die sneller schakelen en efficiënter licht geven dan silicium. Galliumarsenide zit in chips voor draadloze communicatie, galliumnitride in leds, laserdiodes en kleine, krachtige opladers. Zonder gallium bestaan er geen witte ledlampen zoals we die nu kennen.
Is gallium giftig?
Gallium en de meeste galliumverbindingen zijn weinig giftig. Je kunt het metaal veilig vasthouden, al is het verstandig daarna je handen te wassen. Het grootste gevaar is voor andere metalen: vloeibaar gallium maakt aluminium bros, waardoor bijvoorbeeld een blikje of een aluminium onderdeel kan breken.