L’élément chimique gallium est classé comme un autre métal. Il a été découvert en 1875 par Paul E. Lecoq de Boisbaudran.
Zone de données
| Classification: | Le gallium est un « autre métal » |
| Couleur: | silvery-blue |
| Atomic weight: | 69.723 |
| State: | solid |
| Melting point: | 29.76 oC, 302.91 K |
| Boiling point: | 2200 oC, 2473 K |
| Electrons: | 31 |
| Protons: | 31 |
| Neutrons in most abundant isotope: | 40 |
| Electron shells: | 2,8,18,3 |
| Electron configuration: | 3d10 4s2 4p1 |
| Density @ 20oC: | 5.907 g/cm3 |
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| Atomic volume: | 11.8 cm3/mol |
| Structure: | orthorhombic |
| Hardness: | 1.5 mohs |
| Specific heat capacity | 0.37 J g-1 K-1 |
| Heat of fusion | 5.590 kJ mol-1 |
| Heat of atomization | 277 kJ mol-1 |
| Heat of vaporization | 258.70 kJ mol-1 |
| 1st ionization energy | 578.8 kJ mol-1 |
| 2nd ionization energy | 1979.3 kJ mol-1 |
| 3rd ionization energy | 2963 kJ mol-1 |
| Electron affinity | 41 kJ mol-1 |
| Minimum oxidation number | 0 |
| Min. common oxidation no. | 0 |
| Maximum oxidation number | 3 |
| Max. common oxidation no. | 3 |
| Electronegativity (Pauling Scale) | 1.81 |
| Volume de polarisabilité | 8.1 Å3 |
| Reaction with air | mild, ⇒ Ga2O3 |
| Reaction with 15 M HNO3 | – |
| Reaction with 6 M HCl | mild, ⇒ H2, GaCl3 |
| Reaction with 6 M NaOH | mild, ⇒ H2, 2- |
| Oxide(s) | Ga2O3 |
| Hydride(s) | GaH3 |
| Chloride(s) | GaCl, Ga2Cl6 |
| Atomic radius | 135 pm |
| Ionic radius (1+ ion) | – |
| Ionic radius (2+ ion) | – |
| Ionic radius (3+ ion) | 76 pm |
| Ionic radius (1- ion) | – |
| Ionic radius (2- ion) | – |
| Ionic radius (3- ion) | – |
| Thermal conductivity | 40.6 W m-1 K-1 |
| Electrical conductivity | 1.8 x 106 S m-1 |
| Freezing/Melting point: | 29.76 oC, 302.91 K |
Découverte du gallium
Avant la découverte du gallium, son existence et ses propriétés principales ont été prédites par le chimiste russe Dmitri Mendeleïev. Il a nommé l’élément hypothétique eka-aluminium car il a prédit que l’élément se trouverait sous l’aluminium sur le tableau périodique.
Le gallium a été découvert par le chimiste français Paul E. Lecoq de Boisbaudran à travers un spectroscope en 1875 à Paris.
Son spectre désormais caractéristique (deux raies violettes) l’a identifié comme un nouvel élément.
De Boisbaudran extrait en premier lieu du gallium à partir d’un minerai de blende de zinc des Pyrénées et n’obtient au départ que 0,65 gramme à partir de 430 kilogrammes de minerai. Il a isolé le gallium par électrolyse de son hydroxyde dans une solution d’hydroxyde de potassium.
L’origine du nom vient du mot latin « Gallia », qui signifie France.
La photo ci-dessous montre des cristaux de métal gallium. Référence de l’image (1).
Les cellules solaires à l’arséniure de gallium à triple jonction à haute efficacité couvrent les côtés du satellite MidSTAR-1 de l’Académie navale américaine (Photo: NASA)
Apparence et caractéristiques
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Effets nocifs :
Le gallium est considéré comme non toxique.
Caractéristiques:
Le gallium est un métal doux argenté, semblable à du verre. Il est proche des non-métaux du tableau périodique et ses propriétés métalliques ne sont pas aussi évidemment métalliques que la plupart des autres métaux. Le gallium solide est fragile et est un conducteur électrique plus pauvre que le plomb.
Le métal solide se fracture conchoïdalement. (Conchoïdalement signifie comme une coquille – les surfaces fracturées sont incurvées comme une coquille de mer.)
Le gallium a la deuxième plus grande plage de liquides parmi tous les éléments et est l’un des rares métaux à être liquide près de la température ambiante (m.pt . 29.76 oC, 85.6 oF), fondant dans la main.
Les autres métaux possédant cette propriété sont le césium, le francium et le mercure.
Le brome est le seul élément non métallique liquide à température ambiante ou autour de celle-ci.
Le liquide de gallium s’accroche ou mouille le verre et les surfaces similaires.
Le gallium a également la propriété inhabituelle (comme l’eau) de se dilater lorsqu’il gèle.
Quatre autres éléments se dilatent lorsqu’ils gèlent; le silicium, le bismuth, l’antimoine et le germanium
Utilisations du gallium
Des alliages de gallium à faible fusion sont utilisés dans certains thermomètres médicaux comme substituts non toxiques du mercure.
L’arséniure de gallium est utilisé dans la production de semi-conducteurs principalement pour les diodes laser, les diodes électroluminescentes et les panneaux solaires. Il est également utilisé pour créer des miroirs brillants.
Abondance et Isotopes
Abondance croûte terrestre: 19 parties par million en poids, 5,5 parties par million en moles
Abondance système solaire: 40 parties par milliard en poids, 0,6 partie par milliard en moles
Coût, pur: 220 per par 100g
Coût, en vrac: per par 100g
Source: Le gallium n’existe pas libre dans la nature et là-bas ne sont pas des minéraux avec une teneur substantielle en gallium. Commercialement, la plupart du gallium est extrait comme sous-produit de la production d’aluminium et de zinc. Le gallium est également extrait des poussières de combustion du charbon.
Isotopes: Le Gallium a 24 isotopes dont les demi-vies sont connues, avec des nombres de masse de 61 à 84. Parmi ceux-ci, deux sont stables: 69Ga et 71Ga avec des abondances naturelles de 60,1% et 39,9% respectivement.
- Photo par Foobar, GNU FD.
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"Gallium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 17 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/gallium.html>.