Gallium (chemická značka: Ga) je chemický prvek 31 v periodické tabulce prvků.

Gallium je kov, ale má některé neobvyklé vlastnosti. Jeho bod tání je 85,58 Fahrenheita. Pokud ho člověk drží v ruce, roztaví se. Po přiložení na ruku se na ní vytvoří skvrna. Gallium je v rukou bezpečné, ale není jedlé. Některé sloučeniny galia mohou být velmi nebezpečné. Gallium nevede dobře elektrický proud a je známé jako polovodič. To znamená, že gallium lze použít v počítačích, aby fungovaly. Je velmi lesklé, proto se v kapalném stavu používá k výrobě zrcadel. V nejčistší extrahované formě má gallium zářivě stříbrnou barvu. V pevné formě je modrošedé. Gallium bylo použito v jaderných bombách ke stabilizaci krystalové struktury. Je příbuzné s hliníkem, indiem a thaliem.

Fyzikální a chemické vlastnosti

  • Atomové číslo: 31; standardní atomová hmotnost přibližně 69,72 u.
  • Bod tání: přibližně 29,76 °C (85,57 °F) — proto se gallium často rozpouští při dotyku s pokožkou.
  • Bod varu: kolem 2204 °C.
  • Hustota: pevné gallium ~5,9 g·cm−3; kapalné má mírně vyšší hustotu.
  • Krystalová struktura: netypická ortorombická síť v pevné formě; při tuhnutí se mohou tvořit výrazné krystalické útvary.
  • Izotopy: dvě stabilní izotopy, 69Ga a 71Ga; existuje řada radioizotopů používaných v lékařství a výzkumu.
  • Chemicky je gallium kov, snáší se s vodou poměrně dobře, vytváří oxidický povlak (Ga2O3), reaguje s kyselinami.

Výroba a výskyt

  • Gallium se v přírodě nevyskytuje ve volné formě, ale je přítomné v rudách hliníku (bauxit) a zinku; komerčně se získává jako vedlejší produkt při výrobě hliníku a při rafinaci zinku.
  • Je relativně vzácný v zemské kůře, ale díky průmyslové výrobě dostupný pro elektronický průmysl.

Použití

  • Elektronika a polovodiče: gallium sám o sobě je kov, ale jeho sloučeniny jako gaas (gallium arsenid) a gan (gallium nitrid) jsou klíčové polovodiče. Používají se v LED diodách, laserových diodách, vysokofrekvenčních a mikrovlnných zařízeních a v některých rychlých tranzistorech.
  • Fotovoltaika: slitiny obsahující gallium (např. CuInGaSe2, CIGS) se používají v tenkovrstvých solárních článcích.
  • Zdravotnictví: radioizotop 67Ga se používá v diagnostice (skenování zánětů a nádorů); sloučeniny galia jsou zkoumány jako léčiva proti některým typům nádorů nebo při hyperkalcémii.
  • Slitiny a kapalné kovy: gallium tvoří nízkotající slitiny (např. Galinstan — slitina Ga, In, Sn), které jsou tekuté při pokojové teplotě a používají se jako netoxická alternativa rtuti v teploměrech a aplikačních zařízení.
  • Zrcadla a reflexní povrchy: lesklý povrch kapalného galia lze využít pro speciální zrcadla; často však kvůli oxidační vrstvě a reaktivitě s jinými kovy jsou preferovány jiné materiály.
  • Výzkum a speciální aplikace: použití v optoelektronice, spintronice, terahertzových zdrojích a dalších high-tech oblastech.
  • Historicky: gallium se používalo i k legování plutonia ve zbraňových systémech, kde pomáhá stabilizovat požadované krystalické fáze plutonia.

Bezpečnost a toxicita

  • Elementární (kovové) gallium se považuje za relativně málo toxické při běžném kontaktu; rozpuštěné množství v rukou obvykle neškodí, přesto se nedoporučuje ho polykat nebo dlouhodobě vystavovat pokožku.
  • Nebezpečné jsou některé sloučeniny galia: např. gallium arsenid (GaAs) je toxický a je podezřelý karcinogen; při manipulaci se sloučeninami je nutné dodržovat laboratorní bezpečnostní postupy (ventilace, rukavice, ochranné brýle atd.).
  • Gallium má schopnost „oslabovat“ nebo embrittlovat některé kovy (zejména hliník) — kontakt s hliníkem může poškodit konstrukční materiály; z tohoto důvodu se s gallem nemanipuluje společně s hliníkovými díly.
  • Oxidová vrstva na povrchu kapalného galia může ovlivnit manipulaci; při práci v laboratoři je vhodné zabránit kontaminaci a zajistit odpovídající likvidaci odpadů.

Zajímavosti

  • Gallium bylo objeveno v roce 1875 francouzským chemikem Paul-Émile Lecoq de Boisbaudranem. Jeho název pochází pravděpodobně z latinského názvu pro Francii (Gallia).
  • Předpověděl jej Dmitrij Mendělejev jako „eka-hliník“ ještě před izolací prvku; jeho vlastnosti odpovídaly Mendelejevově předpovědi.
  • Gallium má nízký bod tání, takže se může roztéct v dlani člověka — to je často uváděno jako atraktivní ukázka jeho vlastností. Nicméně kapalné gallium má vysoký bod varu, takže má široký pracovní teplotní rozsah.
  • Slitiny galia s indiem a cínem (např. Galinstan) se používají jako bezpečnější náhrada rtuti v některých přístrojích, protože jsou kapalné při pokojové teplotě a netvoří jedovaté páry rtuti.
  • Gallium a jeho sloučeniny hrají zásadní roli v moderní optoelektronice — např. modré a bílé LEDky jsou často založeny právě na galliových polovodičích.

Praktické rady

  • Při práci s kovovým galliem používejte rukavice a chraňte povrch, se kterým přijde do kontaktu (zejména hliník).
  • Nezapojujte tekuté gallium do domácích spotřebičů ani k konstrukčním materiálům, kde by mohlo způsobit korozi nebo embrittlement.
  • Při manipulaci se sloučeninami galia dodržujte bezpečnostní listy (SDS) a laboratorní postupy.