Galio

Galio (Ga), elemento químico, metal del grupo principal 13 (IIIa, o grupo de boro) de la tabla periódica. Se licua justo por encima de la temperatura ambiente.

Propiedades de los elementos

  • Número atómico: 31
  • Peso atómico: 69,72
  • Punto de fusión: 29,78 °C (85,6 °F)
  • Punto de ebullición: 2.403 °C (4.357 °F)
  • Peso específico: 5,904 (a 29,6 °C[85,3 °F])
  • Estado de oxidación: +3

Historia

El galio fue descubierto (1875) por el químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran, quien observó sus principales líneas espectrales mientras examinaba el material separado de la blenda de zinc.

Poco después aisló el metal y estudió sus propiedades, que coincidían con las que el químico ruso Dmitry Ivanovich Mendeleyev había pronosticado unos años antes para el eka-aluminio, el elemento entonces desconocido que yacía entre el aluminio y el indio en su tabla periódica.

Aunque está ampliamente distribuido en la superficie de la Tierra, el galio no se encuentra libre ni concentrado en minerales independientes, excepto la galita, CuGaS2, rara y económicamente insignificante. Se extrae como subproducto de la blenda de zinc, piritas de hierro, bauxita y germanita.

El galio es blanco plateado y lo suficientemente suave como para ser cortado con un cuchillo. Toma un tinte azulado debido a la oxidación superficial. Inusual por su bajo punto de fusión (alrededor de 30 °C[86 °F]), el galio también se expande al solidificarse y se enfría fácilmente, permaneciendo como líquido a temperaturas tan bajas como 0 °C (32 °F).

El galio permanece en la fase líquida en un rango de temperatura de unos 2.000 °C (unos 3.600 °F), con una presión de vapor muy baja hasta unos 1.500 °C (unos 2.700 °F), el rango de líquido útil más largo de todos los elementos. El metal líquido se adhiere al vidrio (húmedo) y a superficies similares.

La estructura cristalina del galio es ortorrómbica. El galio natural consiste en una mezcla de dos isótopos estables: galio-69 (60.4 por ciento) y galio-71 (39.6 por ciento). El galio ha sido considerado como un posible medio de intercambio de calor en los reactores nucleares, aunque tiene una elevada sección transversal de captura de neutrones.

El galio metálico es estable en el aire seco. Algo similar al aluminio químicamente, el galio se oxida lentamente en el aire húmedo hasta que se forma una película protectora. Al quemarse en el aire o en el oxígeno, forma el óxido blanco Ga2O3.galio elemento

Este óxido puede reducirse al metal cuando se calienta a altas temperaturas en hidrógeno, y con el metal de galio a 700 °C (1.300 °F), da el óxido inferior Ga2O. No se disuelve en ácido nítrico frío, ya que, al igual que el aire húmedo, se forma una película protectora de óxido de galio.

El galio no reacciona con el agua a temperaturas de hasta 100 °C (212 °F), sino que reacciona lentamente con ácidos clorhídricos y otros ácidos minerales para dar el ión galio, Ga3+. El metal se disuelve en otros ácidos para dar sales de galio, y se disuelve en álcalis, con la evolución del hidrógeno, para dar galatos, como[Ga(OH)4]-, en el que el galio aparece en el anión.

El galio es anfotérico (es decir, reacciona como un ácido o como una base, dependiendo de las circunstancias), reaccionando con soluciones de hidróxido de sodio y potasio para producir un galato y un gas hidrógeno. Los halógenos lo atacan vigorosamente.

En la mayoría de sus compuestos, el galio tiene un estado de oxidación de +3 y, en unos pocos, +1 (por ejemplo, el óxido, Ga2O). No hay evidencia de compuestos auténticos de galio en su estado de +2. Los «dihaluros», por ejemplo, contienen Ga+ y Ga3+ en una proporción de uno a uno.

Con los elementos del Grupo 15 (Va) nitrógeno, fósforo, arsénico y antimonio y los elementos del Grupo 13 aluminio e indio, el galio forma compuestos -por ejemplo, nitruro de galio, GaN, arseniuro de galio, GaAs y fosfuro de arseniuro de galio de indio, InGaAsP- que tienen valiosas propiedades semiconductoras y optoelectrónicas. Algunos de estos compuestos se utilizan en dispositivos de estado sólido como transistores y rectificadores, y otros forman la base de los diodos emisores de luz y los láseres semiconductores.

Los nanocables GaN han sido sintetizados y utilizados en nanosistemas electrónicos y optoelectrónicos (es decir, dispositivos electrónicos extremadamente pequeños que utilizan la luz en su funcionamiento). De los haluros, sólo el trifluoruro de galio es iónico; los otros tienen celosías moleculares que contienen moléculas diméricas, con la fórmula Ga2X6.

Los sulfuros (GaS), seleniuros (GaSe) y telururos (GaTe), fabricados directamente por la combinación de los elementos a alta temperatura, son diamagnéticos y contienen unidades de galio-galio con cuatro cargas positivas (Ga-Ga)4+, en un entramado de capas. El hidróxido, fórmula Ga(OH)3, es anfotérico; se precipita a partir de soluciones de sales de galio mediante hidróxidos alcalinos.

Usos

El galio se utiliza principalmente en la electrónica. De hecho, cerca del 95 por ciento de todo el galio producido se utiliza para fabricar arseniuro de galio (GaAs), un compuesto utilizado en circuitos de microondas e infrarrojos, semiconductores y LEDs azules y violetas, según Chemistry Expllained.

galio

El arseniuro de galio puede producir luz láser directamente de la electricidad y se utiliza en paneles solares, incluidos los del Mars Exploration Rover. El compuesto de nitruro de galio (GaN) se utiliza como semiconductor en la tecnología Blu-ray, teléfonos móviles y sensores de presión para interruptores táctiles.

El galio se une fácilmente con la mayoría de los metales y se utiliza comúnmente para hacer aleaciones de baja fusión. Es uno de los cuatro metales (incluyendo el mercurio, el rubidio y el cesio) que son líquidos a temperatura ambiente o cerca de ella.

De estos cuatro metales, el galio es el menos reactivo y el 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 demás materiales (excepto el grafito, el cuarzo y el teflón). También se expande cuando se congela, por lo que no puede almacenarse en contenedores de vidrio.

El galio también se utiliza en algunos productos farmacéuticos y radiofarmacéuticos. Por ejemplo, el isótopo radioactivo Ga-67 se utiliza como un examen de medicina nuclear para buscar inflamación, infección o cáncer en el cuerpo.

El nitrato de galio se utiliza en muchos productos farmacéuticos y como tratamiento para la hipercalcemia, una enfermedad que puede provocar el crecimiento de tumores óseos. El galio también ha sido sugerido como un tratamiento para el cáncer, las enfermedades infecciosas y las enfermedades inflamatorias.

Sin embargo, la exposición a grandes cantidades de galio puede causar irritación en la garganta o en el pecho, y los vapores pueden llevar a algunas afecciones graves, según Chemistry 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. Nombró al elemento faltante eka-aluminio porque sabía que quedaría por debajo del aluminio en la tabla periódica de la caja 31, según Chemicool.

El elemento fue descubierto por primera vez por el químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran en 1875, quien había estado estudiando el espectro de los elementos químicos durante 15 años (los espectros son las líneas producidas cuando se calientan los elementos químicos), según Chemistry Expllained. Dado que cada elemento produce su propio conjunto distintivo de líneas o espectros, este método era una forma fiable de identificar los elementos.gallium

Lecoq de Boisbaudran se preguntaba si el elemento 31 podría encontrarse en los minerales de zinc. El 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 encontró galio, pero sólo en cantidades muy pequeñas. Informó que el espectro del nuevo elemento estaba compuesto por un rayo violeta estrecho y fácilmente visible, según Chemistry Expllained.

Más tarde ese mismo año, Lecoq de Boisbaudran obtuvo galio puro mediante la electrólisis de hidróxido de galio en hidróxido de potasio, según el Jefferson Lab. Lecoq de Boisbaudran recibió varias toneladas de mineral de zinc de los mineros para su investigación. A partir de este mineral, fue capaz de producir unos pocos gramos de galio casi puro, de acuerdo con Química Explicada. Lecoq de Boisbaudran propuso el nombre de galio para el nuevo elemento, que proviene de la palabra latina «Gallia», que significa Francia.

Referencias

 

 

Valoranos!

DEJA UNA RESPUESTA

Please enter your comment!
Please enter your name here