El galio es un metal blando y plateado que se utiliza principalmente en circuitos electrónicos, semiconductores y diodos emisores de luz LED. También es útil en termómetros de alta temperatura, barómetros, productos farmacéuticos y pruebas de medicina nuclear. El elemento no tiene ningún valor biológico conocido..
elemento natural
En la naturaleza, el galio nunca se encuentra como un elemento libre y no se puede encontrar en una cantidad sustancial en ningún mineral. Más bien, existe en cantidades mínimas en varios compuestos, incluidos los minerales de zinc y la bauxita. Por peso, el galio constituye aproximadamente 0,0019por ciento de la corteza terrestre, según PeriodicTable.com . Sin embargo, se obtiene fácilmente mediante fusión, y la mayor parte del galio comercial se extrae como un subproducto de la producción de aluminio y zinc, según químicool . Los mayores productores de galio son Australia, Rusia, Francia y Alemania.
solo los hechos
- Número atómico número de protones en el núcleo: 31
- Símbolo atómico en la tabla periódica de los elementos: Ga
- Peso atómico masa media del átomo: 69,723
- Densidad: 5,91 gramos por centímetro cúbico
- Fase a temperatura ambiente: sólido
- Punto de fusión: grados 85,57 grados Fahrenheit 29,76 grados Celsius
- Punto de ebullición: 3.999 F 2.204 C
- Número de isótopos átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones: 24 cuyas vidas medias se conocen
- Isótopos más comunes: dos Ga-69 estables abundancia natural 60,1 por ciento y Ga-71 abundancia natural 39,9 por ciento.
Un metal único
en el tabla periódica de los elementos , el galio se agrupa en la familia Boro grupo 13, que incluye el semi-metal boro B y los metales aluminio Al, galio, indio En y talio Tl, según Química LibreTexts . Los cinco de estos elementos tienen tres electrones en su nivel de energía exterior.
El galio es un metal de transición posterior. Estos son elementos metálicos ubicados entre los metales de transición y los metaloides no metales en la tabla periódica. Los metales de transición posterior tienen algunas de las características de los metales de transición, pero tienden a ser más suavesy conducen peor. Los metales posteriores a la transición incluyen algunos de los elementos de la familia del boro aluminio, indio y talio, pero también estaño Sn, plomo Pb y bismuto Bi.
El galio tiene algunas cualidades muy singulares. Por ejemplo, aunque es un sólido a temperatura ambiente aproximadamente 77 F / 22 C, todavía es tan suave que podría cortarlo con un cuchillo. Además, tiene un bajopunto de fusión de 85.57 F 29.76 C, menos de 10 grados por encima de la temperatura ambiente, por lo que si recogiera un trozo de galio, literalmente se derretiría por el calor de su mano. Luego, si lo dejara en el suelo,solidificaría de nuevo.
Incluso con un punto de fusión tan bajo, el punto de ebullición del galio es bastante alto a 3.999 F 2.204 C, lo que le da una de las mayores relaciones entre el punto de fusión y el punto de ebullición de cualquier elemento. A bajas temperaturas, el galio es un sólido quebradizoque se rompe con bastante facilidad, y similar al vidrio, se rompe concoidalmente no sigue los planos naturales de separación.
usos
El galio se usa principalmente en productos electrónicos. De hecho, aproximadamente el 95 por ciento de todo el galio producido se usa para fabricar arseniuro de galio GaAs, un compuesto que se usa en circuitos de microondas e infrarrojos, semiconductores y LED azules y violetas, según Explicación de la química . El arseniuro de galio puede producir luz láser directamente a partir de la electricidad y se usa en paneles solares, incluidos los del Mars Exploration Rover. El nitruro de galio compuesto GaN se usa como semiconductor en tecnología Blu-ray, teléfonos móviles y sensores de presiónpara interruptores táctiles.
El galio se une fácilmente a la mayoría de los metales y se usa comúnmente para hacer aleaciones de bajo punto de fusión. Es uno de los cuatro metales incluidos mercurio , rubidio y cesio que son líquidos a temperatura ambiente o cerca de ella.De estos cuatro metales, el galio es el menos reactivo y menos tóxico, lo que lo convierte en la opción más segura y respetuosa con el medio ambiente para termómetros de alta temperatura, barómetros, sistemas de transferencia de calor y dispositivos de refrigeración y calefacción.
Sin embargo, el galio líquido puede ser bastante difícil de trabajar, ya que se adhiere al vidrio, la piel y la mayoría de los otros materiales excepto grafito, cuarzo y teflón. También se expande cuando se congela, por lo que no se puede almacenar en recipientes de vidrio.
El galio también se usa en algunos productos farmacéuticos y radiofármacos. Por ejemplo, el isótopo radiactivo Ga-67 se usa como prueba de medicina nuclear para buscar inflamación, infección o cáncer en el cuerpo.
El nitrato de galio se usa en muchos productos farmacéuticos y como tratamiento para la hipercalcemia, una enfermedad que puede conducir al crecimiento de tumores óseos. El galio también se ha sugerido como tratamiento para el cáncer, enfermedades infecciosas y enfermedades inflamatorias. Sin embargo, la exposición a grandescantidades de galio pueden causar irritación de garganta o pecho, y los vapores pueden provocar algunas afecciones graves, según Química LibreTexts .
descubrimiento
Antes de que se descubriera el galio, fue predicho por el químico e inventor ruso Dimitri Mendeleev, el creador de la tabla periódica de elementos. Llamó al elemento faltante eka-aluminio porque sabía que iría por debajo del aluminio en la tabla periódica en el recuadro 31, de acuerdo a químicool .
El elemento fue descubierto por primera vez por el químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran en 1875, quien había estado estudiando los espectros de los elementos químicos durante 15 años los espectros son las líneas producidas cuando los elementos químicos se calientan, según Explicación de la química . Dado que cada elemento produce su propio conjunto distintivo de líneas, o espectros, este método fue una forma confiable de identificar elementos.
Lecoq de Boisbaudran se preguntó si el elemento 31 podría encontrarse en minerales de zinc. zinc , que tiene un número atómico de 30, se encuentra junto al galio en la tabla periódica. En agosto de 1875, utilizando un espectroscopio, Lecoq de Boisbaudran efectivamente encontró algo de galio, pero solo en cantidades muy pequeñas. Informó que el espectro deel nuevo elemento estaba compuesto por un rayo violeta estrecho, fácilmente visible, según Explicación de la química .
Más tarde ese año, Lecoq de Boisbaudran obtuvo galio puro mediante la electrólisis de hidróxido de galio en hidróxido de potasio, según Laboratorio de Jefferson . Los mineros le dieron a Lecoq de Boisbaudran varias toneladas de mineral de zinc para su investigación. A partir de este mineral, pudo producir unos pocos gramos de galio casi puro, según Chemistry Explained. Lecoq de Boisbaudran propuso el nombre galio parael nuevo elemento, que proviene de la palabra latina "Gallia", que significa Francia.
¿Quién sabía?
- El galio líquido no se puede guardar en un recipiente de vidrio o metal porque se expande 3.1 por ciento cuando se congela.
- El galio tiene el rango líquido más grande de todos los metales.
- El Observatorio de Neutrinos en Italia utiliza grandes cantidades de tricloruro de galio para estudiar los neutrinos solares producidos en el Sol. Los neutrinos son partículas creadas en el primer segundo del universo, incluso antes que los átomos, y se están formando continuamente a través de reacciones nucleares del sol yotras estrellas, según el Universidad de Wisconsin-Madison .
- En su forma extraída más pura, el galio es un color plateado vibrante. Como sólido, es azul grisáceo.
- Otro rasgo inusual del galio es que se puede sobreenfriar con bastante facilidad. El sobreenfriamiento es el enfriamiento de una sustancia por debajo de su punto de congelación sin convertirla en un sólido.
- Aproximadamente el 95 por ciento del consumo de galio se encuentra en la industria electrónica, según LibreTexts . El arseniuro de galio y el nitruro de galio representan aproximadamente el 98% del consumo de galio en los Estados Unidos.
- El galio se ha utilizado en bombas nucleares para estabilizar la estructura cristalina.
- Cuando se pinta sobre vidrio, el galio se convierte en un espejo brillante.
- El punto de ebullición del galio es más de ocho veces mayor que su punto de fusión en la escala absoluta, la mayor relación entre el punto de fusión y el punto de ebullición de cualquier elemento.
Recursos adicionales