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Gallium
Gallium
Le Gallium est un métal dont la découverte a créé une sensation universelle, non pas à cause de ses propriétés, mais parce que c’est un atome dont l’existence avait été prévue par Mendeleiev avant même qu’on le découvre dans la nature.
Quand Mendeleiev a publié son tableau en 1869, il a placé dans chaque colonne des éléments qui avaient une valence égale au numéro de la colonne. Or il manquait un atome dans la 3ème colonne. Il l’a appelé eka-aluminium, ce qui veut dire « après l’aluminium » en sanscrit, car l’aluminium fait partie des atomes ayant une valence de 3.
Par chance, le Gallium a été découvert 6 ans plus tard par un chimiste français, Lecocq de Boisdaubran, qui lui a donné son nom en l’honneur de la France, Gallia en latin. Et ce nouveau métal a la valence 3 comme l’aluminium. De plus, ses propriétés chimiques ressemblent à celles de l’aluminium. Par exemple, il réagit avec les bases comme NaOH en dégageant du gaz H2, et en formant des gallates, tout comme l’aluminium qui forme H2 et des aluminates en pareille circonstance. Cette découverte a contribué à assurer la célébrité de Mendeleiev.
Le Gallium est un métal assez rare, donc coûteux, qui se présente à l’état d’impuretés dans la bauxite, la pyrite ou le charbon. Il n’existe pas de minerais de gallium, à proprement parler. La production mondiale est de 30 tonnes par an.
Il possède quelques propriétés très particulières. Par exemple, il fond à 29.8 °C, donc dans la main. D’autre part, le Gallium solide est plus léger que le gallium fondu. En cela il ressemble à l’eau, sur laquelle flottent les glaçons.
Malgré sa rareté, il existe une forte demande de gallium sur le marché. Il possède plusieurs applications physiques intéressantes.
- Les diodes dites LED sont en général à base de Gallium. L’alliage Al-Ga-As donne une LED émettant dans le rouge. L’alliage Al-Ga-In-P émet dans le jaune, Al-Ga-P dans le vert, et Ga-N dans le bleu.
- Le Gallium permet la réalisation de piles solaires de très haut rendement. En intercalant des couches de GaIn2P3 et de Ga5InAs6 sur du Germanium, on a atteint en 2009 des rendements de conversion électrique de 41 %.
- Le gallate de magnésium MgGa2O4 est un luminophore efficace. Excité par des rayons ultra-violets, il émet une vive fluorescence dans le vert, qu’on utilise dans l’industrie de la photocopie.
- L’isotope 71 du Gallium (qui forme 40 % du gallium naturel) a la propriété unique de capter les neutrinos, pour donner le germanium-71, dont on détecte le rayonnement béta. On utilise le gallium pour détecter les neutrinos émis par le soleil. Le détecteur le plus connu est situé dans la montagne du Gran Sasso en Italie. Il contient 70 t de gallium et détecte à peu près 3 neutrinos solaires par jour.