Gallium

Gallium Symbol Ga, metallisches Element, das bei etwa 30 °C schmilzt und über einen weiten Temperaturbereich flüssig bleibt. Das Metall gehört zur dritten Hauptgruppe (unter Bor und Aluminium) des Periodensystems und hat die Ordnungszahl 31.

Gallium wurde bereits 1871 von Dimitrij Iwanowitsch Mendelejew mit Hilfe seines Periodensystems als aluminiumähnliches Element (Eka-Aluminium) vorhergesagt. Vier Jahre später entdeckte der französische Chemiker Paul Émile Lecoq de Boisbaudran das Element, dessen Existenz er bereits 1863 anhand von spektroskopischen Untersuchungen mit Bor-Aluminiumverbindungen vermutete. Ein weiteres Jahr später isolierte de Boisbaudran das Element als Metall. Gallium ist als Feststoff blaugrau und in flüssiger Form silbrig gefärbt. Es ist eines der wenigen Metalle, die schon bei Zimmertemperatur oder nur wenig darüber flüssig sind. So ähnlich wie Wasser kann Gallium unterkühlt werden und dehnt sich beim Gefrieren aus. Was das Vorkommen in der Erdkruste betrifft, steht das Element etwa an 34. Stelle. Sein Schmelzpunkt liegt bei 30 °C (s. o.), der Siedepunkt bei etwa 2 403 °C. Das spezifische Gewicht des Metalls beträgt 5,9 und seine Atommasse liegt bei 69,2 u.

Gallium kommt beispielsweise in Spuren bzw. in kleinen Mengen in Zinkblende, Bauxit sowie in Tonerden vor. Der westafrikanische Germanit enthält bis zu einem Prozent Gallium; das galliumreichste Mineral ist der Gallit. Das Metall bildet wie Aluminium dreiwertige Salze und Oxide, aber auch einige ein- und zweiwertige Verbindungen. Aufgrund seines niedrigen Schmelz- und seines hohen Siedepunktes wird das Metall z. B. in Hochtemperatur-Thermometern eingesetzt. Bestimmte Galliumverbindungen (z. B. Galliumarsenid; Arsen) sind hervorragende Halbleiter und finden häufig in Gleichrichtern, Transistoren, Photoleitern sowie Laser- und Maserdioden Verwendung. Im Juli 1997 gelang es einer israelischen Forschergruppe, extrem reine Galliumarsenidkristalle zu erzeugen. In weniger reiner Form dient Galliumarsenid beispielsweise als Werkstoff für elektronische Bauelemente. In dem hochreinen Material könnten Elektronen noch besser und schneller fließen. Dadurch ließe sich z. B. die Leistungsfähigkeit von Halbleitertransistoren (für die Telekommunikation) noch weiter erhöhen (Siehe auch Halbleitertechnik).

Bestimmte Legierungen von Gallium mit Eisen, Magnesium oder auch einigen Seltenerdmetallen (siehe Lanthanoidenreihe) ergeben magnetische Werkstoffe. Darüber hinaus gibt es auch Galliumverbindungen, die die Eigenschaft der Supraleitung (siehe Supraleitfähigkeit) aufweisen.