Gallium

Gallium on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Ga (), 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).

pienoiskuva|vasen|Galliumkide
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).

pienoiskuva|vasen|Galliumin sulamispiste on alhainen, ja se sulaa kädenlämmössä.
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.

 Isotoopit 
Galliumilla on kaksi pysyvää isotooppia. Ne ovat 69Ga ja 71Ga, ja niiden suhteelliset osuudet luonnossa esiintyvästä galliumista ovat 60,11 % ja 39,89 %. Galliumista tunnetaan yli 20 radioaktiivista isotooppia. Niistä pitkäikäisin on 67Ga, jonka puoliintumisaika on 3,26 päivää.

 Käyttö 
Galliumia käytetään integroiduissa piireissä ja optoelektroniikassa (laserdiodit ja ledit) sekä peileissä, puolijohteissa, korkean lämpötilan lämpömittareissa ja indiumin ja tinan kanssa ns. Galinstan-lejeerinkinä kuumemittareissa elohopean korvikkeena.

Galliumille löydettiin vuonna 1998 uusi käyttötarkoitus. Erästä sen yhdistettä käytetään lääkkeenä malariaan, jos tavanomaiset lääkkeet eivät tehoa vastustuskykyiseen malariakantaan.Helsingin Sanomat 2.1.2007, s. D2

Erästä galliumyhdistettä käytetään pahanlaatuisten kasvainten levinneisyyden varmentamiseen.Valmisteyhteenveto  Gallium onkin toiseksi tärkein syöpähoidoissa käytetty metalli heti platinan jälkeen.  

 Galliumin yhdisteitä 
Galliumarsenidi GaAs, CAS-numero 1303-00-0
Galliumfosfidi GaP, CAS-numero 12063-98-8
Galliumselenidi eli gallium(II)selenidi GaSe, CAS-numero 12024-11-2
Digalliumtriselenidi eli gallium(III)selenidi Ga2Se3, CAS-numero 12024-24-7
Galliumtribromidi eli gallium(III)bromidi GaBr3, CAS-numero 13450-88-9

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 

Helsingin Sanomat, Alkuaineet: Ledeissä on galliumia – ja malarialääkkeessä 
Periodictable: Technical data for Gallium 
American Elements: Gallium 
Lenntech: Gallium – Ga 
Webmineral: Mineral Species containing Gallium (Ga) 
Mindat: The Mineralogy of Gallium 
Mindat: Gallium 
Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Databases: Gallium 

Luokka:Alkuaineet
Luokka:Metallit
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit