Gallium

Le gallium est un élément chimique, de symbole Ga et de numéro atomique 31. Sa température de fusion lui sert à fondre dans la main.

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Élément chimique - Produit chimique - Matériau - Métal pauvre - Métal

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Gallium

Zinc ← Gallium → Germanium

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Informations générales

Nom, Symbole, Numéro

Gallium, Ga, 31

Série chimique

métaux pauvres

Groupe, Période, Bloc

13 (IIIA) , 4, p

Masse volumique

5, 904 g·cm^-3 (solide, 29, 6 °C) ,
6, 095 g·cm^-3 (liquide, 29, 6 °C) ^[1]

1, 5

Blanc argenté

7440-55-3 ^[2]

Propriétés atomiques

69, 723 ± 0, 001 u ^[1]

Rayon atomique (calc)

130 pm (136 pm)

Rayon de covalence

1, 22 ± 0, 03 Å ^[3]

Rayon de Van der Waals

187 pm

Configuration électronique

[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹

Électrons par niveau d'énergie

2, 8, 18, 3

État (s) d'oxydation

Oxyde

Amphotère

Structure cristalline

Propriétés physiques

solide

29, 7646 °C ^[4]

2 204 °C ^[1]

5, 59 kJ·mol^-1

Énergie de vaporisation

254 kJ·mol^-1 (1 atm, 2 204 °C) ^[1]

Volume molaire

11, 80×10^-6 m³·mol^-1

Pression de vapeur

9, 31×10^-6 Pa à 29, 76 °C

Vitesse du son

2 740 m·s^-1 à 20 °C

Divers

Électronégativité (Pauling)

1, 81

Chaleur massique

370 J·kg^-1·K^-1

Conductivité électrique

6, 78×10⁶ S·m^-1

Conductivité thermique

40, 6 W·m^-1·K^-1

Solubilité

sol. dans HCl ^[5]

Énergies d'ionisation^[1]

1^re : 5, 999301 eV

2^e : 20, 51515 eV

3^e : 30, 7258 eV

4^e : 63, 241 eV

5^e : 86, 01 eV

6^e : 112, 7 eV

7^e : 140, 9 eV

8^e : 169, 9 eV

9^e : 210, 8 eV

10^e : 244, 0 eV

11^e : 280, 7 eV

12^e : 319, 2 eV

13^e : 357, 2 eV

14^e : 471, 2 eV

15^e : 508, 8 eV

16^e : 548, 3 eV

Isotopes les plus stables

iso	AN	Période	MD	Ed	PD
				MeV
⁶⁹Ga	60, 1 %	stable avec 38 neutrons
⁷¹Ga	39, 892 %	>2, 4×10²⁶ a	β-

Précautions

SIMDUT^[6]

Produit non classifié

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le gallium est un élément chimique, de symbole Ga et de numéro atomique 31. Sa température de fusion (29, 76 °C) lui sert à fondre dans la main. On le trouve sous forme de trace dans le minerai de bauxite et dans les minerai de zinc.

Découverte et étymologie

Paul Émile Lecoq de Boisbaudran

Prédit sous le nom d'ekaaluminium par Mendeleïev, découvert en 1875, son nom lui a été donné par son découvreur, le chimiste français Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (car «coq» en latin se dit gallus).
Ce nom causera un quiproquo, car le découvreur allemand du germanium en 1886 pensait que «gallium» venait de Gallia, la Gaule, d'où l'expression du germanium basée sur Germania, la Germanie.

Caractéristiques notables

Le gallium pur a un bel aspect argenté et il se brise sous forme solide de la même manière que le verre. Le volume du gallium augmente de 3, 1% quand il se solidifie et pour cette raison ne doit pas être stocké dans un récipient en verre ou en métal. Le gallium corrode la majorité des autres métaux en diffusant dans le réseau métallique.

Cristaux de gallium

Du fait de son point de fusion de 29, 8 °C, proche de la température ambiante, le gallium peut y être maintenu liquide grâce au phénomène de surfusion -il en va de même pour le césium et le rubidium, le mercure étant l'unique métal liquide avec un p. f. < 0 °C-. Il peut pour cette raison être utilisé dans les thermomètres à haute température. Il est aussi réputé pour avoir une faible pression de vapeur à haute température.

L'essentiel du gallium est utilisé en alliage avec l'arsenic. Le matériau composite III-V obtenu, «AsGa» ou arséniure de gallium, est un semi-conducteur à gap direct extrêmement important en hyperfréquence et en optoélectronique, du fait de la grande mobilité électronique qui le caractérise. Il forme le substrat privilégié des composants actifs hyperfréquences. Il est utilisé pour les dépôts en couche mince en épitaxie en phase gazeuse (MOCVD) dans le dépôt de couches de GaAs ou de GaN épitaxiées, sous deux formes ^[7] :

sous forme de Triméthylgallium (dit TMGa, de formule (CH3) 3Ga dont le Numéro CAS est 1445-79-0) ou
sous forme de Triéthylgallium (dit TEGa, de formule (C2H5) 3Ga, dont le Numéro CAS est 1115-99-7).

Le gallium est aussi utilisé en imagerie médicale. En médecine nucléaire, il permet en effet de produire des images scintigraphiques utiles dans la détection de sites d'inflammation, de sites d'infection - ostéomyélite, abcès et autres infections situées, infections tuberculeuses ainsi qu'à mycobactéries, pneumonie à P. Carinéi, etc. - mais aussi dans la recherche de certaines néoplasies, surtout les lymphomes et les carcinomes hépatocellulaires.

Production

La plupart du gallium commercialisé est extrait de la solution d'hydroxyde d'aluminium lors de la production d'alumine par le procédé Bayer. Le gallium est récupéré par électrolyse dans des cellules à mercure. L'hydrolyse de l'amalgame mercure-Gallium avec de l'hydroxyde de sodium, donne du gallate de sodium qui via l'électrolyse donne du gallium métallique pur ou presque pur. Pour les semis-conducteurs on utilise un gallium ultra-pur (Procédé de Czochralski). Du gallium pur à 99.9999 % est commercialement actuellement beaucoup disponible.

La Chine produisait en 2006 83 % de l'approvisionnement mondial^[8].

Liens externes

Notes et références

(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
(en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [ lien DOI ]
Procès-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, pp. T1-T21 (et pp. T23-T42, version anglaise).
(en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, 1996, 251 p. (ISBN 0803120664) [lire en ligne], p. 71
«Gallium élémentaire» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
Base de donnée d'Air liquide
Arnaud de la Grange, «Pékin joue de l'arme des «terres rares»», Le Figaro, le 25 octobre 2010

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Métaux alcalins	Métaux alcalino-terreux	Métaux de transition	Métaux pauvres
Lanthanides	Actinides	Superactinides	Éléments non classés

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