Γάλλιο

Εμφανίσεις

Το γάλλιο δεν βρίσκεται ελεύθερο στη φύση. Είναι το 34ο αφθονότερο χημικό στοιχείο στο φλοιό της Γης. Η μέση περιεκτικότητα του μετάλλου στο στερεό φλοιό της Γης εκτιμάται από άλλους ερευνητές στα 15 ppm, από άλλους στα 16,9 ppm, και από ορισμένους στα 18-19 ppm. Εμφανίζεται ως δευτερεύον συστατικό μαζί με ψευδάργυρο (Zn), με γερμάνιο (Ge) και με αργίλιο (Al).
Το Ga στο γαλλίτη, στο γερμανίτη και στο σφαλερίτη. Το ορυκτό γαλλίτης είναι το σημαντικότερο ορυκτό του γαλλίου. Το ορυκτό γερμανίτης συνοδεύεται από 1.000 - 10.000 ppm Ga ή κατ' άλλους 5.000 - 7.000 ppm ενώ γερμανίτης από την περιοχή Τσουμέμπ (Tsumeb) της Ναμίμπια (νοτιοδυτική Αφρική) περιείχε 18.500 ppm Ga. Η περιεκτικότητα του σφαλερίτη σε γάλλιο γενικά κυμαίνεται μεταξύ 1 - 1000 ppm. Αυτό που μπορεί να ανακτηθεί από τα ορυκτά του Zn εκτιμάται σε 6.500 τόννους παγκοσμίως.
 
Το Ga στο βωξίτη. Ο βωξίτης αποτελεί τη σημαντικότερη πηγή γαλλίου. Οι συγκεντρώσεις Ga σε αυτόν δεν είναι καθορισμένες και κυμαίνονται μεταξύ 10 ppm και 160 ppm ανάλογα με τη περιοχή από την οποία προέρχεται ο βωξίτης. Οι πλουσιότεροι, σε γάλλιο, βωξίτες είναι αυτοί που εξορύσσονται στην Ουγγαρία και περιέχουν πάνω από 130 ppm, οι βωξίτες της Γκάνας με πάνω από 140 ppm γάλλιο και του Βιετνάμ με πάνω από 90 ppm. Τα παγκόσμια αποθέματα γαλλίου που μπορούν να ανακτηθούν από το βωξίτη εκτιμώνται σε 1,6 εκατ. τόνους υπολογισμένα με βάση τα εκτιμώμενα παγκόσμια βωξιτικά αποθέματα και την περιεκτικότητά τους σε γάλλιο.
Το Ga στους ορυκτούς άνθρακες και στην ιπτάμενη τέφρα. Σε κοιτάσματα ορυκτών ανθράκων το εύρος περιεκτικότητας σε γάλλιο είναι 1 - 20 ppm (μέση τιμή ~ 7 ppm) και στην ιπτάμενη τέφρα η μέση περιεκτικότητα είναι περίπου 100 ppm. Σε μερικές περιπτώσεις, η ιπτάμενη τέφρα μπορεί να περιέχει 10 - 500 ppm Ga και κάποιες φορές μέχρι 10.000 ppm Ga.
Το Ga σε διάφορα ορυκτά-πετρώματα-εδάφη. Το γάλλιο σε ρουμπίνια σε κάποιες εναποθέσεις στην Τανζανία και στο Μαλάουι βρέθηκε μεταξύ 10 - 500 ppm. Η μέση περιεκτικότητα του μετάλλου στους βασάλτες βρέθηκε 17 ppm και στους γρανίτες 18,5 ppm, ενώ στα περισσότερα είδη επιφανειακών εδαφών περιέχεται σε μια μέση τιμή περίπου 21,1 ppm. Υπολειμματικοί ψαμμίτες και άλλα ιζηματογενή πετρώματα είναι γενικά φτωχοί σε γάλλιο. Σε ανθρακικά πετρώματα το γάλλιο βρίσκεται σε ίχνη. Σε θειικά, και φθοριούχα ορυκτά δε βρίσκεται σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 0,15 ppm ενώ αντιθέτως παρατηρούνται αυξημένες συγκεντρώσεις σε άστριους πηγματιτικής προέλευσης, οι οποίο είναι και οι βασικοί περιέκτες γαλλίου σε γρανιτικά πετρώματα, και σε μαρμαρυγίες. Αυξημένη περιεκτικότητα σε Ga εμφανίζεται επίσης στις εκβολές των ποταμών στην ισημερινή ζώνη και στον Κόλπο της Βεγγάλης. Αυτό οφείλεται σε τροπικές διεργασίες αποσάθρωσης που παρατηρούνται σ' αυτές τις περιοχές. Επίσης λατεριτικοί σχηματισμοί, όπως στα νησιά της Χαβάης περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις σε Ga.
Το Ga στους μετεωρίτες. Στους μετεωρίτες, το γάλλιο βρίσκεται σε συγκέντρωση 7,8 ppb.

Γεωχημεία του γαλλίου

Σε αντίθεση με το αργίλιο που είναι λιθόφιλο στοιχείο και τα ίνδιο-θάλλιο που είναι κυρίως χαλκόφιλα, το γάλλιο εμφανίζει ενδιάμεση συμπεριφορά με ελαφρά χαλκόφιλο προσανατολισμό κάτω από ορισμένες υδροθερμικές συνθήκες. Έτσι, το γάλλιο απαντά και σε πυριτικά και σε θειούχα περιβάλλοντα, ως σουλφίδιο με ψευδάργυρο και γερμάνιο. Η συχνότητα εμφάνισής του αυξάνεται καθώς αυξάνεται και η αλκαλικότητα των πετρωμάτων. Ακόμη, αντικαθιστά το αργίλιο ή το σίδηρο στους αμφιβόλους, στους αστρίους και στο μαρμαρυγία, τα δύο τελευταία μάλιστα ορυκτά είναι αυτά που κυρίως φιλοξενούν το γάλλιο σε πυριγενή και μεταμορφωσιγενή πετρώματα. Πάντως, δεν υπάρχει στενή σχέση μεταξύ των περιεκτικοτήτων γαλλίου και σιδήρου σε γεωλογικά υλικά, επειδή το ιόν Fe³⁺ ανάγεται εύκολα προς Fe²⁺.
Σε ιζηματογενή περιβάλλοντα, το γάλλιο συγκεντρώνεται με το αργίλιο σε αργίλους κατά τις διεργασίες αποσάθρωσης αν και κάποιες ποσότητες μπορεί να παραμείνουν στους αστρίους. Έτσι, οι συγκεντρώσεις γαλλίου είναι γενικά υψηλότερες σε αργιλικούς σχιστόλιθους και ψαμμίτες παρά σε καθαρούς χαλαζίτες και ανθρακικά πετρώματα.
Στα αργιλιοπυριτικά κυρίως εδάφη αντικαθιστά ισόμορφα το αργίλιο στη δομή. Η γενική τάση του Ga να συγκεντρώνεται σε υπολειμματικά υλικά, αντικατοπτρίζεται στο γεγονός ότι σε πολλά εδαφικά προφίλ, η συγκέντρωση του Ga αυξάνεται καθώς μεγαλώνει η ποσότητα της αργίλου.
Το γάλλιο είναι περισσότερο ευκίνητο σε επιφανειακά εδάφη όταν οι συνθήκες είναι όξινες, ενώ απαντά σε σχετικά υψηλά επίπεδα σε όξινα υπόγεια νερά ορυχείων, όπου δημιουργείται από την αποσάθρωση των σουλφιδίων.

Ορυκτά του γαλλίου

Μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα, δεν ήταν γνωστά ορυκτά του γαλλίου. Το 1958 περιγράφηκε για πρώτη φορά το ορυκτό του γαλλίτης (CuGaS₂), από τους Γερμανούς Strunz, Geier και Seeliger. Τα δείγματα γαλλίτη βρέθηκαν στην περιοχή Τσουμέμπ (Tsumeb) της Ναμίμπια και στο ορυχείο Kipushi του Ζαίρ. Σύμφωνα με τους προηγούμενους ερευνητές, το ορυκτό συνυπήρχε μαζί με τα ορυκτά γερμανίτης, ρενιερίτης, σφαλερίτης, γαληνίτης, χαλκοπυρίτης, σιδηροπυρίτης, βορνίτης και χαλκοσίτης. Ο γαλλίτης είναι γκρίζο, σχετικά μαλακό, μη μαγνητικό ορυκτό με μεταλλική λάμψη. Περιέχει 35,32 % Ga και ανήκει στην ομάδα του χαλκοπυρίτη
Άλλα ορυκτά που περιέχουν γάλλιο σε ποσοστό πάνω από 1 % και βρέθηκαν επίσης στην περιοχή Tsumeb είναι ο τσουμγαλλίτης, ο σονγκεΐτης, ο κριεζελίτης, ο γαλλομπενταντίτης, ενώ περιεκτικότητα σε γάλλιο μικρότερη από 1 % περιέχουν τα ορυκτά ευζελίτης, οβαμποΐτης, καλβερτίτης, σιδηροχογκμπομίτης, μαϊκαϊνίτης και ντισακισίτης-(La)

Εξαγωγή του γαλλίου από τα μεταλλεύματα

Για την ανάκτηση του γαλλίου από τις φυσικές πηγές του, έχουν αναπτυχθεί σε όλο τον κόσμο αρκετές τεχνικές όπως η κατεργασία των υπολειμμάτων του βωξίτη με τη μέθοδο Bayer που είναι και η σχεδόν αποκλειστική πηγή γαλλίου σήμερα, η επεξεργασία των καταλοίπων ανάκτησης του ψευδαργύρου από το σφαλερίτη, η ανακύκλωση υλικών που περιέχουν γάλλιο αλλά και η επεξεργασία της ιπτάμενης τέφρας.

Ανάκτηση γαλλίου από το σφαλερίτη

Ο σφαλερίτης κατεργάζεται με θειικό οξύ και το διάλυμα θειικού ψευδαργύρου που παράγεται απαλλάσσεται από την περίσσεια του οξέος με εξουδετέρωση. Έτσι καταβυθίζεται μια "μεταλλική λάσπη" που μπορεί να περιέχει μέχρι και 0,07 % γάλλιο. Η λάσπη αυτή εκπλύνεται με NaOH οπότε γίνεται μετατροπή του γαλλίου και του αργιλίου που συνυπάρχει στα αντίστοιχα υδροξείδια, τα οποία καταβυθίζονται στη συνέχεια με εξουδετέρωση με οξύ. Τα ιζήματα εκπλύνονται με HCl και έτσι προκύπτει ένα διάλυμα που περιέχει GaCl₃ και λίγο Al. Το GaCl₃ απομονώνεται με εκχύλιση με αιθέρα ο οποίος απομακρύνεται με απόσταξη και το χλωριούχο άλας διαλύεται σε πυκνό NaOH. Στο τελικό στάδιο, το γάλλιο ηλεκτροαποτίθεται από το γαλλικό νάτριο και καθαρίζεται είτε με ηλεκτροχημικό καθαρισμό είτε με κλασματική κρυστάλλωση.

Φυσικά χαρακτηριστικά

Το γάλλιο είναι αργυρόλευκο, μαλακό (1,5 - 2,5 στη σκληρομετρική κλίμακα Mohs) μέταλλο. Έχει δυναμικό ιξώδες n = 1,70 mPa·s. Το στερεό μέταλλο έχει πυκνότητα περίπου 5,9 g/cm³ στους 25 °C, ενώ το υγρό περίπου 6,1 g/cm³ κοντά στο σημείο πήξης. Γίνεται υπεραγωγός στους -272,067 °C. Το στερεό μέταλλο θραύεται με κογχώδη θραυσμό δηλαδή τα κομμάτια που προκύπτουν από το σπάσιμο μοιάζουν με κελύφη οστράκων. Είναι μέταλλο διαμαγνητικό με μαγνητική επιδεκτικότητα, χₘ = -21,6×10⁻⁶ cm³/mol. Παρά την σχετικά υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητά του, πολλές φορές χαρακτηρίζεται ως ημιμέταλλο λόγω του σημείου τήξης του και της δομής του.
Η σταθερότερη κρυσταλλική του μορφή είναι η α-μορφή αλλά έχουν αναγνωριστεί αρκετές ακόμη μετασταθείς κρυσταλλικές δομές σε χαμηλές θερμοκρασίες ή σε ψηλές πιέσεις.
Το μεταλλικό γάλλιο καθαρότητας ≥ 99,99999 %, έχει ασυνήθιστα χαμηλό σημείο τήξης και λειώνει στη θερμοκρασία της παλάμης, 29,7646 °C, πολύ χαμηλότερο από τα άλλα στοιχεία της ίδιας ομάδας του περιοδικού πίνακα δηλαδή το βόριο (2075 °C), το αργίλιο (660,32 °C ), το ίνδιο (156,6 °C) και το θάλλιο (304 °C). Μόνο ο υδράργυρος (-38,83 °C) και το καίσιο (28,44 °C) έχουν χαμηλότερες θερμοκρασίες τήξης από το γάλλιο. Η τήξη μάλιστα του γαλλίου συνοδεύεται και από συστολή, πράγμα που αποτελεί ένδειξη του σχηματισμού διμερούς μορφής (Ga₂) κοντά στο σημείο τήξης.
Μια άλλη ασυνήθιστη ιδιότητα είναι ότι μπορεί να υπερψυχθεί, δηλαδή να ψυχθεί κάτω από το σημείο ψύξης χωρίς στερεοποίηση.
Διαθέτει επίσης υψηλό σημείο βρασμού (2204 °C) και είναι το χημικό στοιχείο με το μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας μεταξύ σημείων τήξης και βρασμού, περίπου 2174 °C.
Το α-Ga, όπως και το νερό, το πυρίτιο, το βισμούθιο, το αντιμόνιο και το γερμάνιο, διαστέλλεται όταν στερεοποιείται γι' αυτό δεν πρέπει να φυλάσσεται σε γυάλινα δοχεία τα οποία μπορεί να σπάσουν με τη διαστολή. Η πυκνότητά του κοντά στο σημείο τήξης είναι κατά περίπου 3,1 % υψηλότερη από την πυκνότητα σε θερμοκρασία δωματίου. Όπως αποδείχθηκε με μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας, αυτό οφείλεται στο ότι το στερεό γάλλιο σχηματίζει πολύ σταθερά διμερή Ga₂ δηλαδή μοριακούς δεσμούς σε στερεά κατάσταση. Γι'αυτό το λόγο ονομάζεται και "πολυμερικό" γάλλιο.
Το γάλλιο διαχέεται γρήγορα μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα ορισμένων μετάλλων και ειδικά του αργιλίου. Αν χαραχθεί μια γραμμή από κομμάτι στερεού γαλλίου πάνω σε αλουμινόχαρτο, το αλουμίνιο θα γίνει αμέσως εύθρυπτο στην περιοχή της γραμμής ως αποτέλεσμα της διάχυσης του Ga ανάμεσα στους πόρους του αλουμινίου. Γι'αυτό το λόγο η Διεθνής Ένωση Αεροπορικών Μεταφορών (International Air Transport Association, ΙΑΤΑ) ταξινόμησε το γάλλιο στα διαβρωτικά υλικά.

Κρυσταλλικές διαμορφώσεις του γαλλίου

Έχουν περιγραφεί επτά κρυσταλλικές δομές του γαλλίου, μία σταθερή (α-Ga) και έξι μετασταθείς που σχηματίζονται σε διάφορες θερμοκρασίες και πιέσεις. Η α-μορφή σχηματίζεται σε κανονική πίεση και θερμοκρασία, οι μορφές β-, γ-, και δ- σχηματίζονται από υπέρψυξη του γαλλίου σε κανονική πίεση αλλά χαμηλή θερμοκρασία, οι μορφές Ga-II, Ga-III σε υψηλές πιέσεις και πρόσφατα αναγνωρίστηκε και η μορφή Ga-IV που σχηματίζεται σε πολύ υψηλή πίεση.
Η ορθορομβική μορφή α-Ga είναι η συνηθέστερη και περιγράφηκε πλήρως για πρώτη φορά το 1932 από το Γερμανό χημικό Λάφς (Fritz Laves, 1906 - 1978). Είναι έντονα ανισότροπη, εμφανίζεται σε κανονική θερμοκρασία (< 29,7741 °C) και πίεση, έχει αριθμό συναρμογής 1+2+2+2 και κάθε άτομο γαλλίου συναρμόζεται με επτά γειτονικά με χαρακτηριστικούς δεσμούς Ga-Ga μήκους 2,45 Å.
Η μονοκλινής μορφή β-Ga έχει θερμοκρασία τήξης -16,3 °C και η μορφή γ-Ga έχει σημείο τήξης -35,6 °C. Η δύο αυτές μετασταθείς μορφές λαμβάνονται από το υπερψυγμένο γάλλιο σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση.
Η στοιχειώδης κυψελίδα της ρομβοεδρικής μορφής δ-Ga αποτελείται 22 άτομα Ga. Η μετασταθής μορφή δ-Ga εμφανίζεται σε ατμοσφαιρική πίεση και στους -19,45 °C.
Στις διαμορφώσεις υψηλής πίεσης Ga-II, Ga-III και Ga-IV που μελετήθηκαν με περίθλαση ακτίνων-Χ παρατηρήθηκαν μεγάλοι αριθμοί συναρμογής μεταξύ των ατόμων Ga. Η ενδοκεντρωμένη κυβική μορφή Ga-ΙΙ σχηματίζεται στις 27.600 Αtm και η ενδοκεντρωμένη τετραγωνική μορφή Ga-III σχηματίζεται στις 25.700 Αtm ενώ έχει σημείο τήξης 48,7 °C. Η ολοεδρικά κεντρωμένη κυβική μορφή Ga-IV είναι σταθερή σε πίεση τουλάχιστον 1.480.000 atm χωρίς αισθητή αλλαγή του όγκου.

Ανίχνευση γαλλίου με φασματοσκοπικές μεθόδους

Κατά την ανίχνευση του μετάλλου με φλογοφασματοσκοπία εκπομπής (flame emission spectroscopy, FES), υπάρχουν δύο γραμμές εκπομπής, μέλη της ίδιας διπλής κορυφής, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν: στα 403,30 nm και 417,21 nm. Μια μικρή μείωση (3-mm κόκκινη ζώνη), της φλόγας υποξειδίου του αζώτου (N₂O)-ακετυλενίου (C₂H₂) δίνει το καλύτερο όριο ανίχνευσης με το μέγιστο σήμα που εμφανίζεται κοντά στην άκρη του εσωτερικού κώνου. Στη φασματοσκοπία ατομικής εκπομπής (atomic absorption spectroscopy, AAS), το όριο ανίχνευσης του γαλλίου σε υδατικό διάλυμα είναι 75 μg/L. Στην AAS είναι προτιμότερη η χρήση πολύ λεπτής φλόγας N₂O-(C₂H₂). Η γραμμή στα 287,42 nm είναι πιο ευαίσθητη αλλά εξίσου χρήσιμη είναι η διπλή κορυφή στα 294,4 nm και η γραμμή στα 417,21 nm. 

Κατά τον προσδιορισμό του γαλλίου στα ορυκτά του, για να αυξηθεί η εκλεκτικότητα και η ευαισθησία της ΑΑS, το μέταλλο πρώτα εξάγεται με μορφή συμπλόκου με 8-οξυκινολίνη και Ν-κυνναμοϋλ-φαινυλ-υδροξυλαμινη (CAFHA) και μετά εισάγεται η ένωση αυτή στον ατομοποιητή.

Το γάλλιο μπορεί επίσης να ταυτοποιηθεί με χρωματομετρικές μεθόδους (με χρήση ροδαμίνης Β), φθορισμομετρικά (με χρήση 8-υδροξυ-κινολίνης) ή και συμπλοκομετρικά με τιτλοδότηση με δινάτριο άλας του αιθυλενο-διαμινο-τετραοξικού οξέος (EDTA).

Ενώσεις του γαλλίου

Το γάλλιο έχει δομή εξωτερικής στιβάδας 4s² 4p¹ και εμφανίζεται στις ενώσεις του με κύριο αριθμό οξείδωσης +3 εφόσον μπορεί να απολέσει και τα 3 ηλεκτρόνια. Υπάρχουν όμως και ενώσεις όπου παρουσιάζεται με αριθμό οξείδωσης +1 αν χάσει μόνο το 4p¹ ηλεκτρόνιο εξαιτίας του φαινομένου της συστολής των στοιχείων του τομέα d. Αναφέρονται και διμερείς διαμαγνητικές ενώσεις που περιέχουν δεσμό Ga-Ga όπου το γάλλιο έχει αριθμό οξείδωσης +2.

Υδρίδια

Γαλλάνια, [GaH₃]ₙ. Από πολλές απόψεις, η χημεία των γαλλανίων προσομοιάζει περισσότερο με τη χημεία των βορανίων (BₙHₙ₊₄, BₙHₙ₊₆) παρά με αυτή των αλανίων ([AlH₃]ₙ) διότι η ηλεκτραρνητικότητα του γαλλίου (1,81) είναι μεγαλύτερη του αργιλίου (1,61) και πιό κοντά σε αυτήν του βορίου (2,04).

Τα μοριακά είδη της μορφής [GaH₃]ₙ είναι γνωστά από το 1989 ενώ έχουν εντοπιστεί και οι μορφές Ga₂H₂ και GaH₂. Υπάρχουν φασματοσκοπικές αποδείξεις ενός ολιγομερούς του τύπου [GaH₃]ₙ με n > 2 στη στερεά φάση και σε διάλυμα σε χαμηλή θερμοκρασία αλλά η μορφή Ga₂H₆ (διγαλλάνιο, digallane) φαίνεται ότι είναι η επικρατέστερη στην αέρια φάση. Το διγαλλάνιο μελετήθηκε λεπτομερειακά στις αρχές της δεκαετίας του 1990 και μελέτες με περίθλαση ηλεκτρονίων έδειξαν ότι μοιάζει δομικά με το διβοράνιο, Β₂Η₆. Υπάρχει μόνο σε χαμηλή θερμοκρασία ως λευκό στερεό και αποσυντίθεται πάνω από τους -20,15 °C προς Ga και Η₂. Παρασκευάζεται από GaCl₃ και Me₃SiH και αναγωγή του προϊόντος από LiAlH₄ στους -33,15 °C. Αντιδρά με υδροχλώριο στους -95 °C δίνοντας Ga₂Cl₆ αλλά και με άλλα αντιδραστήρια όπως αμμωνία, αιθυλένιο, φωσφίνη κ.ά. πάντα σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (< -20 °C).

Το τριγαλλάνιο, Ga₃H₉ έχει μελετηθεί μόνο με θεωρητικές υπολογιστικές μεθόδους.
Γαλλιλένιο, GaH. Το μήκος δεσμού Ga-H στο γαλλιλένιο (gallylene) είναι 1,67 Å και η ενθαλπία σχηματισμού + 239 KJ/mol. Σχηματίζεται με μορφή ασταθών σωματιδίων όταν ατομικό υδρογόνο διέλθει πάνω από Ga σε υψηλή θερμοκρασία ή κατά τη διάρκεια ηλεκτρικών εκκενώσεων μεταξύ ανοδικού ηλεκτροδίου από χαλκό και καθοδικού από γάλλιο σε ατμόσφαιρα Η₂ .

Δυαδικές ενώσεις με Ν, P, As, Sb

Οι δυαδικές ενώσεις του γαλλίου με τα στοιχεία της 13ης ομάδας του περιοδικού πίνακα, έχουν αποκτήσει ιδιαίτερο ενδιαφέρον εξαιτίας της χρήσης τους ως III-V ημιαγώγιμα υλικά όμοια με το πυρίτιο και το γερμάνιο.
GaN. Το άχρωμο αζωτούχο γάλλιο(ΙΙΙ) ή νιτρίδιο του γαλλίου είναι αγωγός n-τύπου, κρυσταλλώνεται στο εξαγωνικό σύστημα με δομή βουρτσίτη και είναι σταθερό σε κανονική πίεση αλλά και στο κυβικό σύστημα με δομή σφαλερίτη όταν αναπτύσσεται με μεθόδους επιταξίας σε κυβικό υπόστρωμα. Έχει πυκνότητα 6,15 g/cm³ που είναι η μεγαλύτερη από τις ενώσεις του Ga με τα στοιχεία της 15ης ομάδας. Μαζί με το GaAs αντιπροσωπεύουν σχεδόν το 99 % του γαλλίου που καταναλώνεται στις Η.Π.Α. Χρησιμοποιείται για να κατασκευή διόδων λέιζερ και εκπομπής φωτός (LED). Κρύσταλλοι GaN μπορούν να αναπτυχθούν σε τήγμα Na/Ga αφού πρώτα το GaN παρασκευαστεί με επίδραση αμμωνίας σε Ga ή Ga₂O₃.

Έχει μελετηθεί και το αζίδιο του γαλλίου(ΙΙΙ), Ga(N₃)₃, το οποίο παρασκευάζεται με αποσύνθεση της ένωσης GaF₃·NH₃ στους 250 °C.
GaP. Το κίτρινο φωσφορούχο γάλλιο(ΙΙΙ) ή φωσφίδιο του γαλλίου κρυσταλλώνεται στο κυβικό σύστημα, έχει δομή σφαλερίτη και είναι σταθερό σε κανονική πίεση αλλά σε πίεση > 21 - 30 GPa αποκτά δομή β-Sn (λευκός κασσίτερος). Έχει πυκνότητα 4,138 g/cm³, σκληρότητα 5 και όταν εμφυτευθεί θείο ή τελλούριο σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις μετατρέπεται σε αγωγό n-τύπου. Είναι άοσμο στερεό αδιάλυτο στο νερό. Έχει πορτοκαλί χρώμα παραλλαγές του οποίου εμφανίζονται ανάλογα με τις προσμίξεις. Χρησιμοποιείται ως υλικό τεχνολογίας LED από τη δεκαετία του 1960. Ως LED εκπέμπει φως διαφόρων χρωμάτων (πράσινο, κιτρινοπράσινο, κόκκινο) ανάλογα με το "ντοπάρισμα" που δέχεται. 
GaAs. Το σκουρόχρωμο αρσενικούχο γάλλιο(ΙΙΙ) ή αρσενίδιο του γαλλίου κρυσταλλώνεται στο κυβικό σύστημα, έχει δομή σφαλερίτη και είναι σταθερό σε κανονική πίεση αλλά σε πίεση > 17 GPa αποκτά ορθορομβική δομή. Έχει σκληρότητα 4-5 της κλίμακας Mohs, πυκνότητα 5,317 g/cm³ και χρησιμοποιείται για να κατασκευή οπτοηλεκτρονικών συσκευών (δίοδοι λέιζερ, LED, φωτοανιχνευτές και ηλιακά κύτταρα) και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Αποτελεί το σημαντικότερο εμπορικό III-V ημιαγωγό παγκοσμίως, πολυτιμότερο ακόμη και από το πυρίτιο για ηλεκτρονικά κυκλώματα υψηλής ταχύτητας.
GaSb. Το σκουρόχρωμο αντιμονιούχο γάλλιο(ΙΙΙ) ή αντιμονίδιο του γαλλίου κρυσταλλώνεται στο κυβικό σύστημα, έχει δομή σφαλερίτη και είναι σταθερό σε κανονική πίεση αλλά σε πίεση > 8 - 10 GPa αποκτά δομή β-Sn (λευκός κασσίτερος). Έχει πυκνότητα 5,61 g/cm³, σκληρότητα 4,5 και μετατρέπεται σε ημιαγωγό p-τύπου όταν "ντοπαριστεί" με αλκυλοπαράγωγα του κασσιτέρου(ΙV) όπως ο τετραμεθυλο- και τετραβουτυλο-κασσίτερος, Me₄Sn και Bu₄Sn αντίστοιχα, με ψευδάργυρο αλλά και με έρβιο.

Δυαδικές ενώσεις με S, Se, Te

Ενώσεις του Ga(III). Το θειούχο γάλλιο(ΙΙΙ), Ga₂S₃, είναι κίτρινο στερεό μέτρια διαλυτό στο νερό και στα οξέα, που έχει τρεις πολυμορφικές μορφές α-, β- και γ-Ga₂S₃. Οι δύο πρώτες έχουν τη δομή του βουρτσίτη και η άλλη του σφαλερίτη στον οποίο το 1/3 των θέσεων των ιόντων Zn²⁺ είναι μη κατειλημμένες. Το σεληνιούχο και τελλουριούχο γάλλιο(ΙΙΙ), G₂Se₃ και Ga₂Te₃ αντίστοιχα, έχουν τη δομή του γ-Ga₂S₃. Είναι p-ημιαγωγοί τύπου III-IV και χρησιμοποιούνται σε διόδους λέιζερ και φωτοβολταϊκά.
Ενώσεις του Ga(I). Το γκριζόμαυρο στερεό θειούχο γάλλιο(Ι), Ga₂S, και το σεληνιούχο γάλλιο(Ι), Ga₂Se μπορούν να παρασκευαστούν από την αντίδραση του Ga με το Ga₂S₃ και το Ga₂Se₃ αντίστοιχα. Δεν έχουν μελετηθεί όμως επαρκώς ακόμη. Σε υδατικά διαλύματα όλα αποσυνθέτονται προς μεταλλικό Ga και αντίστοιχη ένωση Ga(III) .
Ενώσεις του Ga(II). Είναι γνωστές οι δομές των GaS, GaSe, GaTe που παρασκευάζονται με ανάλογους τρόπους με τις αντίστοιχες ενώσεις του Ga(I). Το GaS είναι κίτρινο στερεό μέτρια διαλυτό στο νερό και στα οξέα που λειώνει στους 970 °C και το GaSe είναι σκούρο κόκκινο και χρησιμοποιείται ως ένα μη γραμμικό φωτοαγώγιμο οπτικό υλικό. Το GaTe είναι ημιαγωγός του III-VI τύπου. Σε υδατικά διαλύματα όλα αποσυνθέτονται προς μεταλλικό Ga και αντίστοιχη ένωση Ga(III).

Αλογονίδια

GaX₃. Όλα τα τριαλογονίδια είναι ισχυρότατα οξέα κατά Lewis και σχηματίζουν σύμπλοκα του τύπου GaX₃L (L= ligand δηλαδή υποκαταστάτης). To GaF₃ είναι μη πτητικό στερεό με υψηλό σημείο τήξης που παρασκευάζεται με απευθείας αντίδραση του γαλλίου με φθόριο ή υδροφθόριο. Είναι ένωση αδιάλυτη στο νερό και σε ένυδρη ή άνυδρη μορφή έντυπα αποτελεί πηγή γαλλίου για εφαρμογές ευαίσθητες σε οξυγόνο, όπως η παραγωγή μετάλλων. Τα άλλα GaΧ₃ (Χ = Cl, Br, I) προκύπτουν επίσης με απευθείας αντίδραση του Ga με τα αλογόνα. Είναι σχετικώς πτητικά σώματα και στη στερεά κατάσταση έχουν κρυσταλλικά πλέγματα που περιέχουν διμερή Ga₂X₆. Οι ατμοί αποτελούνται από μόρια διμερών τα οποία είναι επίσης παρόντα σε διαλύματα των ενώσεων σε ανόργανους διαλύτες. Μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες εμφανίζονται τα μονομερή GaΧ₃. Τα GaCl₃, GaBr₃ σχηματίζουν σύμπλοκα ιόντα με αριθμούς συναρμογής 4, 5, 6. Το GaCl₃ σε πολύ ξηρή κατάσταση χρησιμοποιείται σε ημιαγωγούς και σε εφαρμογές που απαιτούν ενώσεις υψηλής καθαρότητας.
GaX. Τα μονοαλογονίδια είναι ασταθή ενώ το GaF δεν είναι γνωστό. Το GaCl σχηματίζεται με θέρμανση του GaCl₃ στους 1097 °C αλλά δεν έχει απομονωθεί ως καθαρή ένωση. Πάνω από τους 0 °C αυτοοξειδώνεται προς Ga(0) και Ga(III). Το GaBr επίσης σχηματίζεται σε υψηλή θερμοκρασία. Τόσο το GaCl όσο και το GaΒr είναι σταθερά μόνο σε κατάλληλους διαλύτες και τα μετασταθή αυτά διαλύματα χρησιμοποιούνται για την παρασκευή άλλων ενώσεων του γαλλίου.
GaX₂. Το GaF₂ δεν είναι γνωστό. Όταν τα GaΧ₃ θερμαίνονται με γάλλιο σχηματίζονται ενώσεις με τύπο "GaΧ₂" αλλά κρυσταλλογραφικά και μαγνητικά δεδομένα έδειξαν ότι έχουν τη δομή Ga⁺[GaΧ₄]— το γάλλιο δηλαδή περιέχεται με αριθμούς οξείδωσης +1 και +3. Παρασκευάζονται με ηλεκτρόλυση μεταλλικού γαλλίου μέσα σε ισχυρό οξύ
Άλλα αλογονίδια. Υπάρχουν και ενδιάμεσα χλωρίδια, βρωμίδια και ιωδίδια όπου το γάλλιο έχει αριθμούς οξείδωσης +1, +2, +3. Για παράδειγμα το Ga₃Cl₇ έχει παραπλήσια δομή με το διχρωμικό ανιόν, Cr₂O₇²⁻, και ανταποκρίνεται περισσότερο στον τύπο GaᴵGaᴵᴵᴵ₂Cl₇. Τα Ga₂Br₃ και Ga₂I₃ έχουν δομές Gaᴵ₂ Gaᴵᴵ₂Br₆ and Gaᴵ₂ Gaᴵᴵ₂I₆ αντίστοιχα και περιέχουν δεσμούς Ga-Ga όπου το γάλλιο έχει αριθμό οξείδωσης +2.

Σύμπλοκα

Το γάλλιο εμφανίζει αριθμούς συναρμογής από 1 έως 6 με πιο συνηθισμένους το 4 και το 6.
Το GaCl₃ και το GaBr₃ σχηματίζουν σύμπλοκα ιόντα αλλά με αριθμούς συναρμογής 4, 5 ή 6 : [GaCl₆]³⁻, [GaBr₆]3—, [GaCl₅]2—, [GaCl₄]— και [GaBr₄]— οπότε έτσι δημιουργούνται και ενώσεις της μορφής L·GaX₃ με L = ουδέτερη βάση κατά Lewis και X = Cl, Br.
Το χηλικό σύμπλοκο με EDTA, Ga(EDTA)⁻ γίνεται πάντα με αναλογία 1:1 ανεξάρτητα από το φορτίο του μετάλλου. Χρησιμοποιείται για δέσμευση ιόντων σε κονσερβοποιημένα τρόφιμα και ως αντίδοτο σε δηλητηριάσεις από Pb²⁺

Κράματα και διμεταλλικές ενώσεις

Το γάλλιο αναμιγνύεται πλήρως σε υγρή κατάσταση με το αργίλιο, το ίνδιο, τον κασσίτερο και τον ψευδάργυρο και δε σχηματίζονται ενώσεις αλλά τα κράματα αυτά έχουν τη δυαδική μορφή απλών ευτηκτικών συστημάτων που περιέχουν πάνω από 90 % Ga (το κράμα με In περιέχει 76 % Ga) και λιώνουν σε θερμοκρασίες μικρότερες των 30 °C. 
Αναφέρονται πολλές διμεταλλικές ενώσεις του γαλλίου της μορφής MₓGay όπου M = σχεδόν όλα τα μεταβατικά μέταλλα αλλά και αλκάλια και αλκαλικές γαίες και x, y = ακέραιοι αριθμοί πχ. AgGa, Au₇Ga₂, Ir₃Ga₅, SrGa₄, Ti₂Ga, Li₃Ga₂, KGa₄, Na₅Ga₈ κ.ά. που κρυσταλλώνονται σε διάφορα κρυσταλλικά συστήματα. Επίσης είναι γνωστές ενώσεις με τα στοιχεία των λανθανιδών πχ. DyGa₂, LaGa₂, ErGa₃ κ.ά. και των ακτινιδών πχ. UGa₂, PuGa₆ κ.ά.
Από τη δεκαετία του 1980 έχουν παρασκευαστεί και μελετηθεί διάφορα κράματα του γαλλίου με τα άλλα στοιχεία της ίδιας ομάδας του περιοδικού πίνακα, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως ως ημιαγωγοί. Οι ενώσεις αυτές αποδίδονται με μη στοιχειομετρικούς τύπους και περιέχουν επίσης και κάποιο αμέταλλο όπως αρσενικό, αντιμόνιο, φωσφόρο. Παραδείγματα: GaₓIn₁₋ₓAsySb1-y, GaₓIn₁₋ₓAs, GaₓIn₁₋ₓP, GaₓIn₁₋ₓSb, GaₓIn₁₋ₓAsyP1-y, AlₓGa₁₋ₓAs κ.ά. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες των ενώσεων αυτών εξαρτώνται από τις τιμές των παραμέτρων x, y που δεν είναι πάντα ακέραιες πχ. οι πυκνότητες των ενώσεων Ga0,47In0,53AsyP1-y και Ga0,47In0,53AsyP1-y δίνονται από τον τύπο (4,81 + 0,552·y + 0,138·y²) g/cm³ όπου για την πρώτη ένωση είναι y = 0,24 και για τη δεύτερη είναι y = 0,6. Άρα η 1η ένωση γίνεται Ga0,47In0,53As0,24P0,76 με πυκνότητα d = 4,95 g/cm³ και η 2η γίνεται Ga0,47In0,53As0,6P0,4 με d = 5,19 g/cm³.
Galinstan. Ο όρος αυτός χρησιμοποιείται για οικογένεια ευτηκτικών κραμάτων αποτελούμενων από γάλλιο (από το αγγλικό gallium), ίνδιο (από το αγγλικό indium) και κασσίτερο (από το λατινικό όνομα stannum του κασσιτέρου) τα οποία είναι άοσμα υγρά σε θερμοκρασία δωματίου αδιάλυτα στο νερό και τυπικά έχουν σημείο πήξης −19 °C και σημείο βρασμού πάνω από 1300 °C. Μια τυπική σύνθεση galinstan είναι 68,5 % Ga, 21,5 % In και 10 % Sn. Τα ιατρικά θερμόμετρα με galinstan θεωρούνται πιο ακριβή και ασφαλέστερα από τα παραδοσιακά θερμόμετρα υδραργύρου γιατί τα κράματα galinstan είναι μη τοξικά και δε δημιουργούν σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα όπως ο υδράργυρος.
Φάσεις Zintl. Με τον όρο φάσεις Τσιντλ (Zintl phases) χαρακτηρίζεται μια μεγάλη ομάδα ουσιών που αποτελούν, κατά κάποιο τρόπο, τη γέφυρα-μετάβαση μεταξύ ιοντικών και πολυμεταλλικών ενώσεων. Ο όρος εισήχθη για πρώτη φορά από το Γερμανό χημικό Φριτς Λαφς (Fritz Laves, 1906 – 1978) το 1941 σε αναγνώριση του έργου του επίσης Γερμανού χημικού Έντουαρντ Τσιντλ (Eduard Zintl, 1898 – 1941) που είχε αποβιώσει την ίδια χρονιά και τις μελέτησε πρώτος τη δεκαετία του 1930. Οι φάσεις Zintl αποτελούνται από μέταλλο των ομάδων 1η (αλκάλια) και 2η (αλκαλικές γαίες) και ένα ή περισσότερα στοιχεία του τομέα p του περιοδικού πίνακα πχ. NaTl, CaSi₂, NaGe, Ba₄SiAs₄, Ba₃AlSb₃ κ.ά. Είναι ουσίες ιοντικές όπου κατιόν είναι το πλέον ηλεκτροθετικό μέταλλο της ένωσης, εύθρυπτες, ημιαγώγιμες, διαμαγνητικές ή ελαφρά παραμαγνητικές ανάλογα με τη θερμοκρασία. Διακρίνονται γενικά τρεις τυπικές ομάδες φάσεων Zintl: α) με μη-εντοπισμένους δεσμούς, β) με εντοπισμένους δεσμούς όπως πχ. K₃Ga₃As₄ και γ) με διασυνδεδεμένες συστάδες (clusters) όπου έχουν περιγραφεί αρκετές ενώσεις με γάλλιο.

Τοξικότητα - Προφυλάξεις

Επαγγελματικές ασθένειες που οφείλονται στο γάλλιο δεν έχουν αναφερθεί και ο βιολογικός ρόλος του μετάλλου και των ενώσεών του έχουν μελετηθεί μόνο πειραματικά. Οι εργαζόμενοι στις βιομηχανίες ηλεκτρονικών όπου χρησιμοποιείται το αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs) μπορεί να εκτεθούν σε επικίνδυνες ουσίες προερχόμενες από αυτό, όπως είναι το αρσενικό και η αρσίνη. Το GaAs συσσωρεύεται κυρίως στους πνεύμονες και στα νεφρά και έχει χαρακτηριστεί καρκινογόνο για τους ανθρώπους από το "Διεθνές Γραφείο Ερευνών για τον Καρκίνο" (International Agency for Research on Cancer, IARC) παρόλο που δεν υπάρχουν δεδομένα και οι αποδείξεις καρκινογένεσης σε πειραματόζωα είναι οριακές. Το νιτρικό γάλλιο είναι πολύ επιβλαβές για το δέρμα και τα μάτια ενώ η υψηλή τοξικότητα του οξικού και του κιτρικού γαλλίου έχει αποδειχθεί από θανάτους πειραματόζωων από παράλυση του αναπνευστικού συστήματος. 

Η τοξικότητα του γαλλίου και των ενώσεών του εξαρτάται από τον τρόπο εισαγωγής τους στο σώμα. Πειράματα σε κουνέλια για μακρά περίοδο (4 έως 5 μήνες) έδειξαν ασήμαντες διαταραχές στις πρωτεΐνες και μικρή αναστολή της δράσης των ενζύμων που οφείλονταν στη μικρή απορρόφηση του γαλλίου από το σώμα. Επίσης, η απορρόφηση γαλλίου μετά από κατάποση σωματιδίων GaAs από πειραματόζωα, ήταν πάρα πολύ μικρή. 

Η κύρια οδός απέκκρισης του γαλλίου από το σώμα είναι μέσω των ούρων, με μικρότερες ποσότητες να αποβάλλονται με τα κόπρανα. Στους ανθρώπους, το ⁶⁷Ga έχει αναφερθεί στο γάλα θηλασμού μητέρων που είχαν υποβληθεί σε θεραπεία με το ραδιοϊσότοπο ενώ σε βρέφη που θήλαζαν αυτό εντοπίστηκε μόνο στο γαστρεντερικό σωλήνα. Πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι το γάλλιο έχει υψηλό συντελεστή μεταφοράς από κατάποση τροφής στο γάλα των μητέρων. 
Οι ατμοί γαλλίου είναι επιβλαβείς όταν εισπνέονται και το μέταλλο δεν πρέπει να έρχεται σε επαφή με το δέρμα ή να καταπίνεται. Σε περίπτωση επαφής με τα μάτια, πρέπει αυτά να πλυθούν αμέσως με άφθονο νερό και να ζητηθεί ιατρική συμβουλή. Οι χειριστές γαλλίου πρέπει να φοράνε κατάλληλη προστατευτική ενδυμασία και κατάλληλα γάντια και γυαλιά.

Εφαρμογές

Το γάλλιο και οι ενώσεις του βρίσκουν πολλές εφαρμογές ιδιαίτερα σε τεχνολογίες αιχμής. Έτσι, το μεταλλικό γάλλιο χρησιμοποιείται σε θερμόμετρα, σε ανιχνευτές ροής ηλιακών νετρίνων, σε κράματα συγκόλλησης και στη δημιουργία "υγρών" κραμάτων, σε οδοντιατρικά κράματα κ.ά. Οι ενώσεις του, κυρίως με N, As, P όπως GaN, GaAs κλπ. χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ως ημιαγωγοί, σε διόδους laser και LED, σε στρατιωτικές εφαρμογές, σε φωτοβολταϊκά κ.ά. Πολλά άλατα όπως το γαλλικό νάτριο και σύμπλοκα όπως το μαλτολικό γάλλιο χρησιμοποιούνται στην καταπολέμηση κακοηθών όγκων. Το οξείδιο του γαλλίου χρησιμοποιείται ως ενισχυτικό καταλυτών στην πετροχημική βιομηχανία.
Σχεδόν το 95 % του παραγομένου παγκοσμίως γαλλίου διοχετεύεται σε εφαρμογές ημιαγωγών, παρόλο που ανακαλύπτονται συνεχώς καινούργιες χρήσεις του μετάλλου σε νέα κράματα και κυψέλες καυσίμων. Το 2010, στις Η.Π.Α. περίπου το 64% του γαλλίου που καταναλώθηκε χρησιμοποιήθηκε σε ολοκληρωμένα κυκλώματα (Integrated Circuits). Σε οπτικοηλεκτρονικές συσκευές, οι οποίες περιλαμβάνουν διόδους λέιζερ, διόδους LED, φωτοανιχνευτές και ηλιακά κύτταρα, χρησιμοποιήθηκε το 35 % και το υπόλοιπο 1% χρησιμοποιήθηκε στην έρευνα και ανάπτυξη, σε κράματα και άλλες εφαρμογές.

Ημιαγωγοί

Το μεταλλικό γάλλιο χρησιμοποιείται ευρέως ως πρόσμιξη σε ημιαγωγούς. Το υπερκαθαρό πυρίτιο αλλά και το γερμάνιο μπορούν να "ντοπαριστούν" με γάλλιο για να χρησιμοποιηθούν σε διάφορα μικροεξαρτήματα στερεάς κατάστασης, όπως τρανζίστορ. Οι πιο κοινές εφαρμογές του γαλλίου είναι με τη μορφή των ημιαγωγών p-τύπου αρσενικούχου και αζωτούχου γαλλίου(ΙΙΙ), GaAs και GaN αντίστοιχα των οποίων η ζήτηση αυξάνεται συνεχώς. Πάνω από το 90 % των εφαρμογών του γαλλίου σε βιομηχανικές χώρες γίνεται μέσω του GaAs. Οι δύο αυτές ενώσεις χρησιμοποιούνται σε αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα, σε ενισχυτές για την καλωδιακή τηλεόραση και ασύρματους σταθμούς βάσης επικοινωνιών, σε οπτοηλεκτρονικές συσκευές, σε διόδους εκπομπής φωτός (LED), σε διόδους λέιζερ, σε φωτοανιχνευτές, σε ηλιακά κύτταρα αλλά και σε “smartphones” 3ης και 4ης γενιάς τα οποία χρησιμοποιούν τέσσερις φορές περισσότερο GaAs από παλαιότερα κινητά τηλέφωνα. Ήδη αναπτύσσεται νέα γενιά LED με νιτρίδιο γαλλίου-ινδίου, GaInN. Αυτά τα νέα LED λέγεται ότι θα μπορούν να προσφέρουν εξαιρετική φωτεινότητα σε διάφορα χρώματα του φάσματος. Το Σεπτέμβριο του 2009, επιστήμονες στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο Μασαχουσέτης κατασκεύασαν υβριδικό μικροτσίπ με GaN-πυρίτιο που αναμένεται να είναι μικρότερο, πιο γρήγορο και πιο αποδοτικό από τους μικροεπεξεργαστές που βασίζονται μόνο στο πυρίτιο. Η αυξημένη ζήτηση σε GaAs και GaN οφείλεται επίσης σε νέες ασύρματες εφαρμογές επικοινωνιών και tablet PC. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα που βασίζονται στο GaAs χρησιμοποιούνται σε πολλές στρατιωτικές εφαρμογές λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους, και δεν υπάρχουν ουσιαστικά υποκατάστατα του υλικού αυτού στις εφαρμογές αυτές. Δίοδοι λέιζερ 405 nm από GaN χρησιμοποιούνται ως πηγές ιώδους φωτός για ανάγνωση δίσκων Blu-ray.

Το γάλλιο αποτελεί συστατικό των νέων φωτοβολταϊκών ενώσεων, όπως τα μονοφασικά κράματα χαλκού-ινδίου-γαλλίου-σεληνίου-θείου, Cu(In,Ga)(Se,S)₂, που ανακοινώθηκαν από ερευνητές της Νότιας Αφρικής και των Η.Π.Α. για χρήση σε ηλιακούς συλλέκτες ως εναλλακτική λύση του κρυσταλλικού πυριτίου, του οποίου η προμήθεια είναι προς το παρόν μειωμένη.
Αρκετοί δορυφόροι αλλά και οχήματα εξερεύνησης της επιφάνειας του πλανήτη Άρη, χρησιμοποιούν τριπλή επίστρωση GaAs σε ηλιακά κύτταρα από γερμάνιο.

Ιατρικές εφαρμογές

Τα ραδιονουκλίδια του γαλλίου, και ειδικότερα το κιτρικό γάλλιο επισημασμένο με ⁶⁸Ga αλλά και το ⁶⁷Ga, μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διάγνωση ασθενειών των οστών αλλά και του εγκεφάλου όπως η ασθένεια Hodgkin, το λέμφωμα και η ενδιάμεση πνευμονοπάθεια. Άλατα γαλλίου, όπως το κιτρικό ή το νιτρικό γάλλιο που περιέχουν ραδιενεργό ισότοπο του γαλλίου, έχουν χρησιμοποιηθεί στην πυρηνική ιατρική απεικόνιση. Αυτή η χρήση, ωστόσο, έχει σε μεγάλο βαθμό αντικατασταθεί από τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) με χρήση της 2-δεοξυ-2-φθορογλυκόζης που περιέχει το ισότοπο ¹⁸F.
Οι θεραπευτικές ιδιότητες του Ga³⁺ έχουν αναγνωριστεί πριν από περίπου 80 χρόνια όταν βρέθηκε ότι το θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη θεραπεία της σύφιλης. Η αποτελεσματικότητα του κατιόντος Ga³⁺ φαίνεται να οφείλεται στο γεγονός ότι λόγω της μεγάλης χημικής ομοιότητας που παρουσιάζει με το κατιόν Fe³⁺, προσκολλάται στα ίδια σημεία του οργανισμού και είναι εξίσου βιοσυμβατό με αυτό . Στα επόμενα χρόνια, αποδείχθηκε ότι το ένυδρο νιτρικό γάλλιο(ΙΙΙ), Ga(NO₃)₃·9H₂O, παρά την τοξικότητά του, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως αντικαρκινικό φάρμακο για το καρκινοσάρκωμα Walker 256 και για τη λευχαιμία L1210 επειδή το ιόν απορροφάται από τον όγκο μέσω της κυκλοφορίας του αίματος. Το άλας αυτό είναι αποτελεσματικό ακόμη και αν εγχυθεί σε σημείο του σώματος μακριά από τον όγκο. Το νιτρικό ανιόν δε φαίνεται να παίζει ιδιαίτερο ρόλο οπότε το ίδιο αποτελεσματικά είναι και το χλωριούχο (GaCl₃) αλλά και το θειικό γάλλιο(ΙΙΙ) (Ga₂(SO₄)₃). Το Ga(NO₃)₃ επίσης μπορεί να αντιστρέψει τον εκφυλισμό των οστών ή/και τον καρκίνο, την υπερασβεστιαιμία, την οστεοπόρωση και το σύνδρομο Paget. Στην περίπτωση θεραπευτικής δράσης, το γάλλιο σταματά την οστική απορρόφηση, ομαλοποιεί τα επίπεδα ασβεστίου, προσθέτει οστική μάζα και σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα.
Μια άλλη ένωση του γαλλίου που χρησιμοποιείται για θεραπευτικούς σκοπούς είναι το σύμπλοκο με τρία μόρια μαλτόλης (μαλτολικό γάλλιο), που λαμβάνεται από το στόμα, και σε κλινικές και δοκιμές έδωσε θετικά αποτελέσματα ως πιθανή θεραπεία για διάφορους τύπους καρκίνου, λοιμώδεις νόσους και φλεγμονές. Το μαλτολικό γάλλιο είναι σε θέση να προμηθεύσει γάλλιο με υψηλή βιοδιαθεσιμότητα που είναι πολλές φορές υψηλότερη από εκείνη των αλάτων γαλλίου όπως το νιτρικό ή το χλωριούχο γάλλιο.
Σε οδοντιατρικές εφαρμογές τα κράματα με γάλλιο-παλλάδιο-κασσίτερο δεν υφίστανται χρώση και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή και επισκευή ειδών οδοντικής προσθετικής. Αυτά τα κράματα παρουσιάζουν αρκετά υψηλή θερμοκρασία συγκόλλησης που επιτρέπει την προ-συγκόληση του κράματος χωρίς παραμόρφωση της αποκατάστασης.

Στρατιωτικές εφαρμογές

Οι ενώσεις GaAs ή GaN, λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους, χρησιμοποιούνται σε στρατιωτικές εφαρμογές και μάλιστα δεν υπάρχουν επί του παρόντος αποτελεσματικά υποκατάστατα. Για παράδειγμα, στα ραντάρ, τρία ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του GaN το καθιστούν ιδιαίτερα πολύτιμο: πολύ υψηλή αντίσταση εξόδου, ​​καλό υπόστρωμα θερμικής αγωγιμότητας και κατανομή ηλεκτρικού πεδίου που είναι δέκα φορές μεγαλύτερο από αυτό του GaAs. Επιπλέον, μια σειρά από σύγχρονες ενεργές κεραίες που χρησιμοποιούν GaN σε μαχητικά και περιπολικά αεροσκάφη, έχουν το κατάλληλο εύρος ζώνης και την ισχύ για επικοινωνίες και εκτέλεση επίθεσης παρεμβολών. Σε αυτό το πλαίσιο, η χρήση του GaN είναι ιδιαίτερα σημαντική για την ανάπτυξη των ενισχυτών που έχουν τόσο πολύ υψηλό εύρος ζώνης και μεγάλη ισχύ.
Το γάλλιο είναι επίσης σημαντικό για αμυντικούς σκοπούς, επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξειδικευμένες φωτογραφικές μηχανές που λειτουργούν σε υπεριώδη μήκη κύματος και φωτογραφίζουν εκτοξεύσεις πυραύλων ή εντοπίζουν εργοστάσια παραγωγής βιολογικών όπλων και επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ειδικά διαμορφωμένες, συμπαγείς υπέρυθρες κάμερες για τη χρήση σε μη επανδρωμένα οχήματα.
Στο παρελθόν, το γάλλιο είχε χρησιμοποιηθεί στη μηχανική κατεργασία του πλουτωνίου των πυρηνικών όπλων, για τη σταθεροποίηση των αλλοτροπικών μορφών του.

Δευτερογενής παραγωγή - Ανακύκλωση γαλλίου

Το γάλλιο που ανακτάται από ανακύκλωση, κυρίως από το GaAs και από τα απόβλητα που προκύπτουν από την υγρή φάση της επιταξίας, αποτελεί σημαντική πηγή του μετάλλου και μπορεί να αποτελεί μέχρι και το μισό της προσφοράς στην παγκόσμια αγορά. Η ανακύκλωση μπορεί να γίνει είτε από τα κατάλοιπα της παραγωγής νέων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, είτε μετά το τέλος της ζωής χρησιμοποιημένων συσκευών. Από μια ράβδο GaAs μόνο το 15 % καταστρέφεται κατά τη χρήση· το υπόλοιπο 85 % μπορεί να ανακυκλωθεί. Ωστόσο, ειδικοί εκτιμούν ότι είναι σχεδόν αδύνατο να αυξηθούν οι ανακυκλούμενες ποσότητες επειδή, λόγω της αξίας του Ga και της τοξικότητας του As, αυτές έχουν ήδη βελτιστοποιηθεί. 

Όπως ήδη αναφέρθηκε, οι χώρες που ανακυκλώνουν γάλλιο είναι ο Καναδάς, οι Η.Π.Α., η Ιαπωνία, η Μεγάλη Βρετανία και η Γερμανία. Είναι πιθανό όμως ότι γίνεται σημαντική ανακύκλωσης και στην Κίνα.