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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Gallium
ZincGalliumGermanium
Al
  Structure cristalline orthorhombique

31
Ga
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Ga
In
Table complèteTable étendue
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]
Dureté 1, 5
Couleur Blanc argenté
N° CAS 7440-55-3 [2]
N° EINECS 231-163-8
Propriétés atomiques
Masse atomique 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 3
Oxyde Amphotère
Structure cristalline Orthorhombique
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 29, 7646 °C [4]
Point d'ébullition 2 204 °C [1]
Énergie de fusion 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]
1re : 5, 999301 eV 2e : 20, 51515 eV
3e : 30, 7258 eV 4e : 63, 241 eV
5e : 86, 01 eV 6e : 112, 7 eV
7e : 140, 9 eV 8e : 169, 9 eV
9e : 210, 8 eV 10e : 244, 0 eV
11e : 280, 7 eV 12e : 319, 2 eV
13e : 357, 2 eV 14e : 471, 2 eV
15e : 508, 8 eV 16e : 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. < °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] :

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

  1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)  
  2. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  3. (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 ] 
  4. Procès-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, pp. T1-T21 (et pp. T23-T42, version anglaise).
  5. (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 
  6. «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
  7. Base de donnée d'Air liquide
  8. Arnaud de la Grange, «Pékin joue de l'arme des «terres rares»», Le Figaro, le 25 octobre 2010


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 09/12/2010.
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