Galium
Sifat fisik

Galium elemental tidak ditemukan di alam, tetapi mudah diperoleh melalui peleburan. Galium yang sangat murni adalah logam berwarna biru keperakan yang retak secara konkoid seperti kaca. Cairan galium akan mengembang sebesar 3,10% saat mengeras; oleh karena itu, galium tidak boleh disimpan dalam wadah kaca atau logam karena wadah tersebut dapat pecah saat galium berubah wujud. Galium berbagi sifat ini dengan beberapa bahan lain yang mencakup air, silikon, germanium, bismut, dan plutonium.
Galium dapat membentuk paduan dengan sebagian besar logam. Ia dengan mudah berdifusi menjadi retakan atau batas butir dari beberapa logam seperti, paduan aluminium–seng, dan baja, menyebabkan hilangnya kekuatan dan keuletan yang ekstrim yang disebut penggetasan logam cair.
Titik lebur galium, pada 302,9146 K (29,7646 °C, 85,5763 °F), berada tepat di atas suhu kamar, dan kira-kira sama dengan rata-rata suhu siang hari saat musim panas di garis lintang tengah Bumi. Titik lebur (mp) ini adalah salah satu titik referensi suhu formal dalam Skala Suhu Internasional tahun 1990 (ITS-90) yang ditetapkan oleh Biro Internasional untuk Ukuran dan Timbangan (BIPM). Titik tripel galium, 302,9166 K (29,7666 °C, 85,5799 °F), digunakan oleh Institut Standar dan Teknologi Nasional (NIST) A.S. sebagai preferensi terhadap titik leburnya.
Titik lebur galium memungkinkannya untuk melebur di tangan manusia, dan kemudian akan mengeras jika dihilangkan. Logam galium cair memiliki kecenderungan kuat untuk mendingin di bawah titik lebur/titik bekunya: partikel nano Ga dapat disimpan dalam keadaan cair di bawah suhu 90 K. Penyemaian dengan kristal dapat membantu memulai pembekuan. Galium adalah salah satu dari empat logam non-radioaktif (bersama dengan sesium, rubidium, dan raksa) yang diketahui berbentuk cair pada, atau mendekati, suhu ruangan normal. Dari keempatnya, galium adalah satu-satunya yang tidak sangat reaktif (seperti rubidium dan sesium) atau sangat beracun (seperti raksa) dan oleh karena itu dapat digunakan dalam termometer logam suhu-tinggi. Ia juga terkenal karena memiliki salah satu rentang cairan terbesar untuk logam, dan memiliki tekanan uap yang rendah pada suhu tinggi (tidak seperti raksa). Titik didih galium, 2673 K, hampir sembilan kali lebih tinggi dari titik leburnya pada skala mutlak, rasio terbesar antara titik lebur dan titik didih dari unsur apa pun. Tidak seperti raksa, logam galium cair dapat membasahi kaca dan kulit, bersama dengan sebagian besar bahan lainnya (dengan pengecualian kuarsa, grafit, galium(III) oksida, dan PTFE), membuatnya lebih sulit ditangani secara mekanis meskipun secara substansial kurang beracun dan membutuhkan tindakan pencegahan yang jauh lebih sedikit daripada raksa. Galium yang dilukis pada kaca dapat menjadi cermin yang cemerlang. Untuk alasan ini serta masalah kontaminasi dan pemuaian-pembekuan logam ini, sampel logam galium biasanya disediakan dalam paket polietilena di dalam wadah lain.
| Sifat | a | b | c |
| --- | --- | --- | --- |
| α (~25 °C, μm/m) | 16 | 11 | 31 |
| ρ (29,7 °C, nΩ·m) | 543 | 174 | 81 |
| ρ (0 °C, nΩ·m) | 480 | 154 | 71,6 |
| ρ (77 K, nΩ·m) | 101 | 30,8 | 14,3 |
| ρ (4,2 K, pΩ·m) | 13,8 | 6,8 | 1,6 |
Galium tidak mengkristal di salah satu struktur kristal sederhana mana pun. Fase stabilnya dalam kondisi normal adalah ortorombus dengan 8 atom dalam sel unit konvensional. Dalam satu sel unit, setiap atom hanya memiliki satu tetangga terdekat (pada jarak 244 pm). Enam sel unit tetangga yang tersisa berjarak 27, 30 dan 39 pm lebih jauh, dan mereka dikelompokkan berpasangan dengan jarak yang sama. Banyak fase stabil dan metastabil ditemukan sebagai fungsi suhu dan tekanan.
Ikatan antara dua tetangga terdekat bersifat kovalen; karenanya dimer Ga2 dipandang sebagai blok bangunan dasar dari kristalnya. Ini menjelaskan titik lebur galium yang rendah relatif terhadap unsur tetangganya, aluminium dan indium. Struktur ini sangat mirip dengan iodin dan dapat terbentuk karena interaksi antara elektron 4p tunggal dari atom galium, lebih jauh dari nukleus daripada elektron 4s dan inti [Ar]3d10. Fenomena ini muncul kembali pada raksa dengan konfigurasi elektron "pseudo-gas-mulia"-nya [Xe]4f145d106s2, yang berbentuk cair pada suhu kamar. Elektron 3d10 tidak melindungi elektron terluar dengan baik dari nukleus sehingga energi ionisasi pertama galium lebih besar daripada aluminium. Dimer Ga2 tidak bertahan dalam keadaan cair dan galium cair menunjukkan struktur terkoordinasi rendah yang kompleks di mana setiap atom galium dikelilingi oleh 10 atom lainnya, alih-alih 11–12 tetangga yang merupakan tipikal dari sebagian besar logam cair.
Sifat fisik galium sangatlah anisotropik, yaitu memiliki nilai yang berbeda di sepanjang tiga sumbu kristalografi utama a, b, dan c (lihat tabel), menghasilkan perbedaan yang signifikan antara koefisien ekspansi termal volume dan linear (α). Sifat galium sangat bergantung pada suhu, terutama di dekat titik leburnya. Misalnya, koefisien ekspansi termal galium akan meningkat beberapa ratus persen saat ia melebur.