Gallium

Nykymaailmassa Gallium:stä on tullut yhä tärkeämpi ja merkityksellisempi aihe. Olipa kyseessä teknologia, terveys, politiikka tai kulttuuri, Gallium on kiinnittänyt asiantuntijoiden, tutkijoiden ja suuren yleisön huomion. Gallium:n vaikutus on tuntunut monilla jokapäiväisen elämän osa-alueilla, mikä on synnyttänyt keskustelua, kiistoja ja merkittäviä edistysaskeleita eri aloilla. Tässä artikkelissa tutkimme Gallium:n vaikutusta tämän päivän yhteiskuntaan ja sen mahdollisia vaikutuksia tulevaisuuteen.

Tämä artikkeli käsittelee alkuainetta. Lyhenne Ga tarkoittaa myös gigavuotta.
Sinkki ← Gallium → Germanium
Al
↑
Ga
↓
In  
 
 


Yleistä
Nimi Gallium
Tunnus Ga
Järjestysluku 31
Luokka
Lohko p
Ryhmä 13
Jakso 4
Tiheys5,91 · 103 kg/m3
Värihopeinen
Löytövuosi, löytäjä 1875, Lecoq de Boisbaudran
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)69,723
Orbitaalirakenne[Ar] 3s1
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 18, 3
HapetusluvutIII
KiderakenneOrtorombinen
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto
Sulamispiste302,91 K (29,76 °C)
Kiehumispiste2 477 K (2 204 °C)
Muuta
Ominaislämpökapasiteetti 0,373 kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus7.1×106 S/m
CAS-numero7440-55-3
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

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

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).

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 Mendelevin 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.

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

Galliumin yhdisteitä

Lähteet

  1. ↑ Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  2. ↑ Isotopes of the Element Gallium Jefferson Lab. Viitattu 30.12.2023. (englanniksi)
  3. ↑ Helsingin Sanomat 2.1.2007 s. D2
  4. ↑ Valmisteyhteenveto (Arkistoitu – Internet Archive)
  5. ↑ Philippe Collery, Bernhard Keppler, Claudie Madoulet, Bernard Desoize: Gallium in cancer treatment. Critical Reviews in Oncology/Hematology, 1.6.2002, 42. vsk, nro 3, s. 283–296. doi:10.1016/S1040-8428(01)00225-6. ISSN 1040-8428. Artikkelin verkkoversio.

Aiheesta muualla

Auktoriteettitunnisteet: Kansalliset Muokkaa Wikidatassa
Enciclo
Wikious
Sapientia
Scientia
Boobota
Anandapedia
Sagapedia
Wikithot