גליום

תכונות

גליום היא מתכת כסופה הניתכת בטמפרטורה של 29.9°C, והיא אחת מחמש המתכות היציבות שניתכות מתחת או סמוך לטמפרטורת החדר (25°C), המתכות האחרות הן כספית, צסיום, פרנציום ורובידיום. תכונה יוצאת דופן נוספת שלו היא לחץ האדים הנמוך שלה גם בטמפרטורות גבוהות (בניגוד לכספית, שבטמפרטורת החדר מתנדפת). בדומה למים, גליום מגדיל את נפחו כאשר הוא מתמצק ולא מקטין אותו כמו מרבית החומרים האחרים (צפיפות גליום מוצק נמוכה מזו של גליום נוזלי ב־3.1 אחוז), לכן רצוי לא לשמור אותו בכלי זכוכית. הגליום הוא מתכת דיאמגנטית.
גליום הוא אחד מהיסודות שאת קיומם ניבא מנדלייב על סמך הטבלה המחזורית שיצר, מנדלייב גם חזה את רוב תכונותיו. גליום יכול לגרום להחלדה של מתכת כשהוא מפעפע וחודר לסריג שלה.
בשיווי משקל בתנאים סטנדרטיים לגליום מבנה גבישי אורתורומבי (ראה איור) בפאזה המסומנת α. תא היחידה מכיל 8 אטומים, ולכל אטום שכן אחד קרוב ביותר בתא היחידה, הנמצא במרחק של 224 פיקומטר. ששת האטומים הנותרים בתא היחידה נמצאים במרחקים של 27, 30 ו-39 פיקומטר יותר מאשר השכן הקרוב הראשון, והם מחולקים לזוגות בעלי אותו המרחק. בנוסף לצורה זו לגליום מבנים גבישיים יציבים ומטא-סטביליים נוספים רבים, כדוגמת הפאזות המסומנות β,γ, δ ו-ε אשר יכולות להתקיים בלחצים אטמוספיריים.

מוליכים למחצה

היישום העיקרי של גליום הוא כחלק ממוליכים למחצה מורכבים, ובמיוחד גליום ארסניד (GaAs), גליום ניטריד (GaN) וסגסוגות מהמשפחה שלהם (כגון AlₓGa₁₋ₓAs, InₓGa₁₋ₓAs ו- AlₓGa₁₋ₓN). גליום מרכיב גם במוליכים למחצה מורכבים נוספים כגון גליום פוספיד (GaP) וגליום אנטימוניד (GaSb).
גליום ארסניד ותרכובותיו משמשים בעיקר למעגלים בתדרי מיקרוגל, מעגלי מיתוג מהיר, מעגלי תת-אדום והתקנים אלקטרואופטיים כגון לייזרים, LED, גלאים, ותאים סולריים ביעילות גבוהה. יישומים של גליום ניטריד הם נפוצים פחות והם כוללים נורות LED באורכי גל נמוכים (כחול וסביבתו) ולייזרים. 
המוליך למחצה המורכב אינדיום גליום ארסניד (InGaAs) נחקר בשנים האחרונות במרץ עבור יישומים של MOSFET, במיוחד בגלל ניידות אלקטרונים הגבוהה משמעותית מזו של סיליקון המאפשרת שיפור במהירות של התקנים ובביצועיהם. האתגר המשמעותי בחומרים אלה הוא פסיבציה חשמלית מתאימה של הממשק בין המוליך למחצה לבין המבודד, אשר יוצר מלכודות לנושאי מטען. אחד הכיוונים להתמודדות עם האתגר הוא שיקוע שכבות דקות של אלומינה בשיטת ALD אחרי ניקיון של פני השטח.
גליום משמש גם כמאלח (מסמם) במספר מוליכים למחצה. בגרמניום למשל, הגליום משמש כאקספטור רדוד (תורם חור להולכה) בגובה של כ-11 מיליאלקטרון-וולט מעל פס הערכיות.

היסטוריה

מקור השם הוא במלה הלטינית גליה שמשמעותה צרפת ובמובן הרחב יותר גם בלגיה וחלקים מהולנד. הגליום זוהה ב-1875 כאשר בדקו את הספקטרום של דגימת אבץ מהפירנאים.
לפני גילויו, רוב תכונותיו נחזו על ידי מנדלייב לפי מיקומו בטבלה המחזורית שקרא לו אקא-אלומיניום.
מאוחר יותר ב־1875 לקוק דה בואבודרן (Lecoq de Boisbaudran) הפיק גליום מתכתי בעזרת אלקטרוליזה של Ga(OH)₃ בתמיסת אשלגן הידרוקסידי (KOH) והוא שנתן לו את שמו. נטען כי לקוק קרא ליסוד על שם עצמו: Le Coq פירושו בצרפתית תרנגול ובלטינית gallus, לקוק עצמו הכחיש את הטענה.

צורה בטבע

גליום טהור לא קיים בטבע. מקור הגליום העיקרי הוא לא אחת מתרכובותיו, הוא ממוצה מחומרים שבהם נמצא בכמויות קטנות כמו בוקסיט, פחם, גרמניט ועוד. השירות הגאולוגי של ארצות הברית (UGGS) העריך שגליום נמצא בריכוז 50 חלקים למיליון (ppm) ממשקל מבוקסיט או מחצבי אבץ.
אבק שנוצר משריפת פחם מכיל 1.5% גליום.

אמצעי זהירות

המידע לגבי רעילות הגליום אינו חד־משמעי. כמה מקורות מציעים שהוא יכול לגרום לדלקת בעור כתוצאה מחשיפה ממושכת, בעוד מקורות אחרים מראים שאין כל קשר בין שני המקרים.] 
גליום ארסניד דורש זהירות רבה יותר, וזאת בעיקר בגלל הסכנות הנובעות מהארסן שהוא מכיל.