Gal (Ga)

Gal w układzie okresowym

Pierwiastek leży w czwartym okresie, czyli w czwartym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 4 powłokach. Znajduje się w 13 grupie (blok p — elektrony walencyjne zapełniają podpowłokę p). W tej samej grupie stoją: Bor, Glin, Ind, Tal, Nihon — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Gal jest ciałem stałym (topnieje w 29,76 °C, wrze w 2400 °C).

Gal — co to za pierwiastek

Metal, który topi się w dłoni; w postaci azotku świeci w diodach LED.

Właściwości pierwiastka Gal

Gal to miękki, srebrzystoszary metal, który topi się w 29,76 °C, czyli poniżej temperatury ludzkiego ciała — kawałek trzymany w dłoni rozpływa się. Wrze dopiero w 2400 stopniach, więc pozostaje cieczą w wyjątkowo szerokim zakresie temperatur. Gęstość wynosi 5,91 grama na centymetr sześcienny. Ciekły gal łatwo się przechładza i potrafi zostać płynny sporo poniżej swojej temperatury topnienia. Zwilża szkło i skórę, zostawiając szare smugi. Wnika w aluminium i rozsadza je od środka wzdłuż granic ziaren, dlatego nie wolno go wozić w bagażu samolotowym. Ma trzy elektrony walencyjne i występuje na stopniu utlenienia plus trzy. Sam metal jest mało toksyczny.

Zastosowanie pierwiastka Gal

Gal prawie nigdy nie pracuje jako czysty metal — liczą się jego związki półprzewodnikowe. Azotek galu świeci w niebieskich i białych diodach LED, w laserach czytających płyty Blu-ray oraz w nowoczesnych ładowarkach do telefonów, które dzięki niemu są małe i mało się grzeją. Arsenek galu obsługuje szybkie układy wysokoczęstotliwościowe: wzmacniacze w telefonach komórkowych i stacjach bazowych, radary, a także ogniwa słoneczne satelitów, sprawniejsze od krzemowych. Ciekły gal i jego stopy zastępują rtęć w termometrach i w niektórych przełącznikach. W laboratoriach służy jako ciecz chłodząca i jako składnik past termoprzewodzących. Bywa też dodatkiem do stopów, którym obniża temperaturę topnienia, oraz składnikiem stopu galinstan, płynnego w temperaturze pokojowej i używanego w termometrach lekarskich. Gal odzyskuje się głównie jako produkt uboczny przy przerobie rud cynku i boksytów.

Gal — najważniejsze związki chemiczne

Azotek galu GaN to twardy półprzewodnik o szerokiej przerwie energetycznej; na nim opiera się cała technika niebieskich i białych diod LED oraz szybkie ładowarki. Arsenek galu GaAs przenosi sygnały szybciej niż krzem i lepiej znosi wysokie częstotliwości. Fosforek galu GaP daje diody świecące na czerwono i zielono, a arsenek galowo-glinowy pracuje w laserach półprzewodnikowych. Tlenek galu Ga₂O₃ bada się pod kątem elektroniki dużej mocy, a chlorek galu GaCl₃ jest odczynnikiem laboratoryjnym i katalizatorem.

Gal — gdzie go spotykasz

• diody LED
• układy wysokoczęstotliwościowe
• termometry bez rtęci

Gal w szkole — co trzeba wiedzieć

Gal stoi w grupie 13, tej samej co bor, glin i ind, w okresie 4. Trzy elektrony walencyjne, konfiguracja kończąca się na 4s² 4p¹, wartościowość trzy, stopień utlenienia plus trzy — dokładnie jak glin, i to najprostszy sposób na zapamiętanie jego chemii. Uwaga na nazwy: gal ma symbol Ga, a glin Al; po polsku brzmią podobnie i uczniowie je mieszają. Druga rzecz do zapamiętania to temperatura topnienia 29,76 stopnia, niższa niż temperatura ciała; to najczęstsze pytanie o ten pierwiastek. Warto też umieć wyjaśnić, dlaczego gal jest ważny historycznie: jego odkrycie potwierdziło, że układ okresowy Mendelejewa naprawdę przewiduje nieznane jeszcze pierwiastki.

Gal — historia odkrycia

Gal wykrył w 1875 roku francuski chemik Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran, badając spektroskopem blendę cynkową z Pirenejów. W widmie zobaczył dwie nowe fioletowe linie, których nie dawał żaden znany pierwiastek, i po żmudnej obróbce rudy wydzielił metal. Odkrycie zrobiło wrażenie, bo Dmitrij Mendelejew kilka lat wcześniej przewidział istnienie takiego pierwiastka i opisał jego właściwości, zostawiając dla niego wolne miejsce pod glinem. Nazwa pochodzi od łacińskiej Gallii, czyli Francji; złośliwi zauważali, że nazwisko Lecoq znaczy kogut, a kogut to po łacinie gallus.

Gal — skąd wzięła się nazwa

łac. Gallia — Francja

Gal — izotopy

gal-69 i -71

Gal — bezpieczeństwo

Niskotoksyczny; plami skórę i niszczy aluminium.

Ciekawostki o pierwiastku Gal

• Łyżeczka z galu rozpływa się w gorącej herbacie.
• Mendelejew opisał ten pierwiastek na kilka lat przed jego odkryciem, nazywając go roboczo ekaglinem, czyli tym, który stoi pod glinem.
• Kropla galu położona na aluminiowej puszce sprawia, że metal staje się kruchy i da się go rozerwać palcami.
• Gal jest jednym z nielicznych metali ciekłych w pobliżu temperatury pokojowej — obok rtęci i cezu.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Gal