Gallium – den märkliga metallen som smälter i handen och används i elektronik

Upptäck gallium — den märkliga metallen som smälter i handen, glänser som flytande silver och används i elektronik och halvledare. Säker att röra men inte ätbar.

Gallium (kemisk symbol: Ga) är det kemiska elementet 31 i det periodiska systemet.

Egenskaper

Gallium är en metall med flera ovanliga egenskaper. Den har en låg smältpunkt på cirka 29,76 °C (85,58 °F), vilket innebär att ren gallium ofta smälter om man håller det i handen under normal rumstemperatur. När flytande gallium läggs på huden bildas en tunn fläck som kan torkas bort – elementärt gallium har låg giftighet vid hudkontakt, men det är inte ätbart och bör inte sväljas. En tunn oxidhinna bildas snabbt på ytan av flytande gallium.

Som metall leder gallium elektricitet (det är alltså inte isolerande), men många viktiga galliumföreningar är halvledare. I sin rena form är gallium blankt silverfärgat med en lätt blåton; i fast form kan det uppträda som blågrått. En annan ovanlig egenskap är att gallium expanderar när det stelnar, vilket kan spräcka behållare av exempelvis glas eller vissa metaller om materialet inte tål expansionen.

Användningsområden

Gallium och dess föreningar används främst inom elektronik och optoelektronik. Viktiga exempel är:

• GaAs (galliumarsenid) och GaN (galliumnitrid) — halvledarmaterial som används i höghastighetskomponenter, mikrovågskretsar, lysdioder (LED), laserdioder och i kraftelektronik.
• Solceller — gallium används i högpresterande flerlagerssolceller (till exempel GaAs-baserade) för rymd- och specialapplikationer.
• Alloyer — gallium ingår i legeringar som galinstan (gallium-indium-tenn) som har låga smältpunkter och kan ersätta kvicksilver i vissa termometrar.
• Reflektiva ytor — flytande gallium kan ge en mycket glänsande yta och används i vissa forsknings- och specialapplikationer för spegelytor och beläggningar (speglar).
• Medicin — radioaktiva isotoper av gallium (t.ex. Ga-67, Ga-68) används vid medicinsk avbildning och diagnostik.
• Militära tillämpningar — gallium har använts i begränsad utsträckning för att stabilisera kristallstrukturen i plutonium i vissa kärnvapenarrangemang (detta är en teknisk specialanvändning).

Förekomst och framställning

Gallium förekommer inte fritt i naturen utan återfinns i spårmängder i mineraler som bauxit och zinkmalmer. Det framställs kommersiellt som en biprodukt vid raffinering av aluminium (från bauxit) och vid utvinning av zink.

Säkerhet och hantering

Elementärt gallium är relativt ofarligt vid normal hudkontakt, men bör inte sväljas. Vissa galliumföreningar kan vara giftiga eller miljöfarliga, så hantering av kemiska föreningar kräver lämpliga försiktighetsåtgärder. Gallium kan angripa och orsaka sprödhet i aluminium och andra metaller genom inblandning i metallens ytskikt, varför gallium aldrig bör förvaras i aluminiumbehållare eller användas i kontakt med känsliga metalldelar.

Sammanfattningsvis är gallium en ovanlig och användbar metall med en låg smältpunkt som gör den intressant både för demonstrationer (t.ex. att "smälta" i handen) och för avancerade tekniska tillämpningar inom modern elektronik. I sin renaste form är gallium en livlig silverfärg och som fast ämne kan det uppfattas som blågrått. Det är kemiskt besläktat med aluminium, indium och tallium, och många av dess mest viktiga tillämpningar kommer från dess föreningar snarare än det rena grundämnet.

Frågor och svar

F: Vad är gallium?

F: Vilken är den ovanliga egenskapen hos gallium?

F: Är gallium säkert att hålla i?

F: Kan gallium användas i datorer?

F: Vad är färgen på renast extraherad gallium?

F: Vad är användningen av gallium i flytande form?

F: Vad är gallium relaterat till?

Sök med bokstav