gallium

Artikelstart

Gallium, grundstof nummer 31, placeret i det periodiske systems 13. gruppe; atomtegn Ga. Gallium er et sølvgråt metal, der er specielt ved at være flydende i det største temperaturområde for noget grundstof. Metallet opnås som et biprodukt ved fremstilling af aluminium, og det anvendes især inden for elektronikindustrien til fremstilling af transistorer og andre halvlederkomponenter.

Faktaboks

Etymologi
Ordet gallium er vist efter latin Gallia i betydningen 'Frankrig' og -ium til betegnelse af grundstof.

Eksistensen af gallium og flere af dets egenskaber blev forudset af D.I. Mendelejev, da han konstruerede det periodiske system i 1869. I 1875 påviste P.E. Lecoq de Boisbaudran grundstoffet.

Geokemi og mineralogi

Galliumionen, Ga3+, har samme ladning og næsten samme radius som aluminiumionen, Al3+ (0,62 Å mod 0,51 Å); gallium følger derfor aluminium i de geologiske processer og indgår som en "forurening" i aluminiummineraler. Eksempler er 50-1000 g/t i bauxit og op til 200 g/t i muscovit. Jernionen Fe3+ har radius 0,64 Å, hvorfor gallium også kan indgå i jernmineraler, fx har magnetit ofte mere end 100 g Ga/t. På grund af disse forhold findes der meget få galliummineraler. I hydrotermale opløsninger følger gallium zink, og mineralet zinkblende kan fx indeholde mere end 1000 g Ga/t; koncentrationen af gallium kan dog blive så høj i hydrotermale opløsninger, at mineralet gallit, CuGaS2, dannes. Forvitrede forekomster kan indeholde mineralet söhngenit, Ga(OH)3.

Egenskaber
Nummer 31
Atomtegn Ga
Navn gallium
Relativ atommasse 69,72
Densitet 5,9 g/cm3 (20 °C)
Smeltepunkt 29,78 °C
Kogepunkt 2204 °C
Opdagelse 1875 (P.É. Lecoq de Boisbaudran)

Verdensproduktionen i 2013 var ca. 350 t med Kina, Tyskland, Japan og Ukraine som de største producenter. Desuden blev mange tons genvundet fra affald. De samlede resurser af gallium indeholdt i bauxit anslås til 1 mio. t, men kun en brøkdel heraf kan udvindes.

Teknisk fremstilling og anvendelse

Gallium udvindes af bauxit (aluminiummalm) og af flyveaske fra kulkraftværker, hvor det findes i ganske små mængder. Til halvlederformål raffineres gallium ved zonesmeltning til 99,9999 % renhed.

Metallet smelter allerede ved 29,8 °C, og det indgår i letsmeltelige legeringer med meget lave smeltetemperaturer. Mange af disse legeringer udvider sig ved størkning, ligesom det rene metal. Smeltet gallium anvendes i højtemperaturtermometre (op til 1200 °C), hvor kviksølv ville fordampe, og til forsegling af glas. En gallium-aluminium-legering kan erstatte kviksølv i metaldamplamper (fx sparepærer). Den vigtigste anvendelse er dog som halvleder i form af galliumarsenid.

Forbindelser

Gallium optræder i forbindelser med oxidationstrinnene −3, +1, +2 og +3, idet +3 er det hyppigst forekommende. I sidstnævnte oxidationstrin har forbindelserne en række lighedspunkter med jernforbindelser i samme oxidationstrin. I Ga2H6, der er stabil under −20 °C, har gallium oxidationstrinnet −3. Forbindelser med gallium i oxidationstrin +1 kan være gasformige forbindelser af typen GaX, hvori X er et af halogenerne fluor, klor, brom eller jod. Ved kondensation til fast fase disproportioneres GaX til gallium og forbindelser af sammensætning GaX2, hvor gallium formelt har oxidationstrinnet +2, men strukturundersøgelser viser, at galliumatomerne kan opfattes som værende i oxidationstrin +1 og +3 i lige mængder. De teknisk vigtigste galliumforbindelser er galliumfosfid, GaP, galliumarsenid, GaAs, og blandingsforbindelser heraf, der bl.a. anvendes til meget hurtige elektroniske komponenter, til halvlederlyskilder og til fotodetektorer, se halvlederteknologi.

Kommentarer

Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig