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Gallium

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Kristall aus 99.999 % Gallium
Eigenschaften
Zink - Gallium - Germanium
Al
Ga
In  
 
 
Periodensystem, Gallium hervorgehoben
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Gallium, Ga, 31
Serie Metalle
Gruppe, Periode, Block 13 (IIIA), 4, p
Dichte, Mohshärte 5904 kg/m3, 1,5
Aussehen silbrig weiß
Atomar
Atomgewicht 69,723 amu
Atomradius (berechnet) 130 (136) pm
Kovalenzradius 126 pm
van der Waals-Radius 187 pm
Elektronenkonfiguration [Ar]3d10 4s2 4p1
e- 's pro Energieniveau 2, 8, 18, 3
Oxidationszustände (Oxid) 3 (amphoter)
Kristallstruktur orthorhombisch (Ga-I)
Physikalisch
Aggregatzustand (Magnetismus) fest
Schmelzpunkt 302,91 K (29,76 °C)
Siedepunkt 2477 K (2204 °C)
Molares Volumen 11,80 · 10-3 m3/mol
Verdampfungswärme 258,7 kJ/mol
Schmelzwärme 5,59 kJ/mol
Dampfdruck 9,31 · 10-36 Pa bei 302,9 K
Schallgeschwindigkeit 2740 m/s bei 293,15 K
Verschiedenes
Elektronegativität 1,81 (Pauling-Skala)
Spezifische Wärmekapazität 370 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 6,78 · 106/m Ohm
Wärmeleitfähigkeit 40,6 W/(m · K)
1. Ionisierungsenergie 578,8 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1979,3 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2963 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 6180 kJ/mol
Stabilste Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
69Ga 60,1 % Ga ist stabil mit 38 Neutronen
71Ga 39,9 % Ga ist stabil mit 39 Neutronen
SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt,
sofern nicht anders angegeben.

Gallium ist ein Metall (chemisches Element), welches erstmals 1875 vom französischen Chemiker Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran entdeckt wurde, der ihm auch den Namen gab, benannt nach Gallien, dem lateinischen Namen für Frankreich. Möglich wäre auch, dass sich der Entdecker hier selbst verewigt hat, denn Le coq ist französisch und bedeutet der Hahn, der auf lateinisch gallus heißt.

Das noch unbekannte Element wurde schon bei der Erstellung des Periodischen Systems von D. Mendelejew (1869) und L. Meyer (1870) vorhergesagt und kurz daraufhin auch entdeckt. Interessant ist die zarte hellbaue Metallfarbe des kristallinen Galliums. Auffallend der niedrige Schmelzpunkt und der relativ hohe Siedepunkt. Bis zum heutigen Tage sind 4 Normaldruck- und 3 Hochdruckmodifikationen bekannt. Die Dichte von flüssigem Gallium ist 6100 kg/m3, also größer als die von festem Gallium (Dichteanomalie). Die Schmelze ist silberweiß. Gallium oxidiert langsam an der Luft und behält seinen Glanz.

Vorkommen

Gallium kommt in der Natur stets vergesellschaftet vor. Als wichtigstes Erz dient der Bauxit, dem es als Begleitmetall während der Schmelzflusselektrolyse bei der Aluminiumgewinnung entzogen wird. Weitere Minerale sind die Zinkblende und der Germanit (Germanium). Die Hauptvorkommen an Gallium befinden sich in Kasachstan, in Australien, in Tschechien, in Indien und in Guinea. Größere Recyclinganlagen stehen in den USA, in Japan und in Deutschland.

Verwendung

Gallium ist relativ teuer, was die Verwendung stark einschänkt. Es eignet sich als Thermometerfüllung mit sehr breitem Anzeigebereich als ungiftiger, nichtflüchtiger Quecksilberersatz. Als Bestandteil von Halbleitermaterialien z.B. Gallium-Arsenid (GaAs, Gallium + Arsen), das nach der Kristallzucht und der Weiterverarbeitung zu Wafern vor allem für elektronische Hochfrequenzbauteile = Integrierte Schaltkreise und Leuchtdioden beziehungsweise Laser Anwendung findet. Ein weiteres wichtiges Verfahren ist hierbei die Darstellung von Halbleitern mit der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD). Als Legierungszusatz im dentaltechnischen-edelmetallverarbeitenden Bereich wird es eingesetzt. Galliumoxide werden zu speziellen starklichtbrechenden Kristallmaterialien und in der Forschung verwendet. Galliumionen lassen sich lückenlos mit Aluminiumionen austauschen.

Biogene Eigenschaften

Gallium gilt als ungiftig.

Gallium