GALLIUM

Symbol: Ga
Kategorie: Metalle
Ordnungszahl: 31

Relative Atommasse: 69,723
Schmelzpunkt: 302,93 K
Siedepunkt: 2676 K
Dichte: 5,91 g cm-3
Elektronegativität: 1,8
Ionisierungsenergie: 5,999 eV
Konfiguration: [Ar] 3d10 4s² 4p
Oxidationszahlen: 3, 2, 1
Atomradius: 122,1 pm
Ionenradius: 62 pm (+3); 113 pm (+1)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Gallium, Symbol, Ga, chem. Element aus der III. Hauptgruppe des Periodensystems, der Bor-Aluminium-Gruppe, Metall; Z 31, Massenzahlen der natürlichen Isotope 69 (60,4 %) und 71 (39,6 %), Atommasse 69,72, Wertigkeit III, selten I, Härte nach Mohs 1,5, D. 5,904 g cm-3, F. 29,78 °C, Kp. 2403 °C, elektrische Leitfähigkeit 2,5 Sm/mm2 (bei 0 °C), Standardelektrodenpotential (Ga/Ga3+) -0,560 V.

Eigenschaften
G. ist ein weiches, silberglänzendes, in rhombischem Gitter kristallisierendes, infolge Neigung zu Unterkühlung bei Zimmertemperatur jedoch meist flüssiges Metall. Der große Existenzbereich des flüssigen G. macht es zu einem geeigneten Material zur Herstellung von Hochtemperaturthermometern. Beim Übergang in den festen Zustand dehnt es sich um 3,1 % seines Volumens aus.

In seinem chem. Verhalten zeigt G. Ähnlichkeiten sowohl mit Aluminium als auch mit Zink. Gegenüber Luft und Wasser ist es bei Zimmertemperatur beständig, es wird wie Aluminium durch eine dünne Oxidhaut passiviert. Bei erhöhter Temperatur wird es durch Luft in Gallium(III)-oxid Ga2O3 überführt. In starken Säuren löst es sich unter Wasserstoffentwicklung und Bildung von Gallium(III)-salzen. Alkalihydroxide lösen G. zu Gallatlösungen und Wasserstoff, z.B.:
Ga + NaOH + 3 H2O → Na[Ga(OH)4] + 3/2 H2

Mit den Halogenen reagiert G. zu Gallium(III)-halogeniden GaX3 mit Schwefel, Selen und Tellur zu Gallium(III)chalkogeniden. Mit Phosphor, Arsen und Bismut erhält man 1:1-Verbindungen, z.B. Galliumarsenid GaAs, mit ähnlichen Halbleitereigenschaften wie Silicium oder Germanium.

Analytisches
Der qualitative Nachweis des G. erfolgt am sichersten spektroskopisch (violette Linien bei 417,1 bzw. 403,1 nm). Quantitativ wird G. vorteilhaft komplexometrisch bestimmt, kleine Konzentrationen am einfachsten durch Atomabsorptionsspektroskopie.

Vorkommen
G. ist mit 10-4 % am Aufbau der Erdkruste beteiligt. Es kommt als Spurenelement im Bauxit und im Sphalerit (Zinkblende) vor. Galliumreichstes Mineral mit 0,7 % G. ist der Germanit
3 Cu2S·FeS·2 GeS2.

Gewinnung
Die Gewinnung des G. erfolgt durch Elektrolyse wäßriger alkalischer Gallatlösungen. Hochreines G. für Halbleiter wird durch Elektrolyse von durch Zonenschmelzen gereinigtem Galliumchlorid gewonnen.

Verwendung
G. spielt als Dotierungselement und speziell in Form von Galliumarsenid (Galliumverbindungen) eine wichtige Rolle in der Halbleiterindustrie. Es wird als Thermometerflüssigkeit und zur Herstellung niedrigschmelzender, zur Wärmeübertragung benutzter Legierungen angewandt.

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