Galio: un metal importante pero raro para una amplia gama de aplicaciones
El galio es un metal blanco plateado resistente al aire, extremadamente suave y que puede tener un brillo ligeramente azulado. Sus propiedades lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones. En la tabla periódica tiene el símbolo de elemento Ga. Se encuentra en el 4º periodo - aquí es el tercer elemento del grupo 13 (tercer grupo principal o grupo del boro). El galio es extremadamente raro en la naturaleza. Prácticamente no se encuentra aquí como elemento (es decir, de forma independiente), sino casi siempre como parte de un compuesto con minerales de aluminio, zinc o germanio. El galio tiene un contenido de 19 ppm en la corteza terrestre continental: por tanto, está a la altura del plomo y el litio.
Propiedades del galio
El galio tiene un punto de fusión muy bajo. Sólo hay 29,76 grados centígrados. En teoría, puede incluso licuar el metal en su mano. Sin embargo, esto suele ocurrir en ácidos diluidos, lo que da lugar a la evolución del hidrógeno, o simplemente en agua caliente. El galio no es soluble en agua fría ni con ácido nítrico concentrado. En estos casos, se produce la pasivación (es decir, la formación espontánea de una capa protectora no metálica).
Una vez fundido, el galio permanece líquido durante algún tiempo, incluso cuando se enfría. Los cristales de galio se forman durante el proceso de enfriamiento. Cuanto más lento sea el proceso de enfriamiento, más limpios serán los cristales. Un punto es significativo aquí: el metal no cristaliza en una forma que se encuentra a menudo, sino en una estructura ortorrómbica. Se trata de un sistema en ángulo recto con tres ángulos de 90 grados. Sin embargo, ningún eje tiene la misma longitud. Para el galio, esta estructura es la más estable.
Desde el punto de vista toxicológico, cabe señalar que el metal es corrosivo para la piel y las mucosas. Esto se debe a su bajo punto de fusión, que hace que se licúe a la temperatura corporal. No existen valores toxicológicos para el metal en forma sólida. Sin embargo, en general, el peligro para los seres humanos al manipular el galio es bajo: sólo los ojos están seriamente amenazados. Después de mojarse con el metal licuado, es difícil limpiar la córnea. El galio también se encuentra en las aleaciones dentales. Si se utiliza de este modo, puede provocar reacciones alérgicas.
Otras propiedades:
- Punto de ebullición: 2400 grados (arde a alta presión en oxígeno puro)
- Dureza Mohs: 1,5
- Densidad: Densidad: 5,904 g-cm-3
- Volumen molar: 11,80 - 10-6 m3/mol
- Calor de fusión: 5,59 kJ/mol
- Calor de vaporización: 256 kJ/mol
Posibles usos del galio
La mayor parte del galio se utiliza para la producción de semiconductores compuestos III-V, que consisten en la sustancia arseniuro de galio. Se utilizan, por ejemplo, en optoelectrónica (diodos emisores de luz, diodos láser, por ejemplo, para los soportes de datos Blu-Ray). También se encuentran en las células solares y en los componentes tecnológicos de alta frecuencia (por ejemplo, en los transistores de alta frecuencia).
Como el galio es líquido en un amplio rango de temperaturas, el metal también es adecuado para los termómetros, que pueden alcanzar hasta 1200 grados Celsius. Como aleación, el galio se utiliza principalmente con hierro, itrio, litio, magnesio y gadolinio. En estos casos, el objetivo es producir materiales magnéticos. Una excepción es la aleación con plutonio: en este caso se trata de la construcción de una bomba nuclear.
Otro posible uso de las aleaciones de galio es como sustituto del mercurio tóxico. Esto se debe a que el metal es líquido a temperatura ambiente y, por lo demás, tiene propiedades similares a la sustancia tóxica. Algunas aleaciones de galio se utilizan también en los sistemas automáticos de extinción de incendios como dispositivos de barrera. Aquí también ayuda el bajo punto de fusión: si la temperatura ambiente aumenta, el sistema de extinción reacciona a prueba de fallos porque se trata de un proceso químico. La aleación es necesaria para elevar un poco el punto de fusión del dispositivo, de modo que el sistema no reaccione simplemente en días demasiado cálidos.
Extracción de galio
El metal se extrae de la bauxita durante la producción de aluminio. Todo el proceso se lleva a cabo según el proceso de Bayer. El galio se separa automáticamente del aluminato de sodio extraído en un cátodo de hierro recubierto de mercurio. Los rendimientos, sin embargo, son bajos: se extrae un máximo de 60 gramos de galio por tonelada de bauxita. A continuación, se purifica. Este proceso se lleva a cabo mediante el refinado electrolítico. A continuación, se producen los cristales individuales para su posterior procesamiento.
Historia del metal
El galio tiene dos "padres": Dimitri Mendeleev y Paul Émile Lecoq de Boisbaudran. En 1871, el primero predijo la existencia de un metal no descubierto hasta entonces, al que llamó eka-aluminio. Utilizó una tabla periódica que él mismo había desarrollado. Su colega francés no sabía nada de esta predicción, pero sin embargo logró demostrarla cuatro años después en París. En el espectro de emisión del mineral de blenda de zinc disuelto en ácido y mezclado con zinc metálico, pudo demostrar la existencia de dos líneas espectrales violetas. Estos pertenecían a un metal aún desconocido, concluyó.
La denominación del metal se remonta probablemente también a de Boisbaudran. Hay dos teorías al respecto. El francés está en el centro de ambos. En primer lugar, podría haber llamado al nuevo elemento con el nombre romano de su patria: Así que en este caso, la Galia se ha convertido en galio. En segundo lugar, la palabra latina gallus podría haber sido la inspiración. Esto significa "polla". En tal caso, el nombre sería una alusión a su segundo nombre "Lecoq" - escrito por separado, "le Coq" significa "el gallo". El galio recibiría entonces su nombre.
