El galio es un metal plateado blando que se utiliza principalmente en circuitos electrónicos, semiconductores y diodos emisores de luz (LED). También es útil en termómetros de alta temperatura, barómetros, productos farmacéuticos y pruebas de medicina nuclear. El elemento no tiene valor biológico conocido.

Elemento natural

En la naturaleza, el galio nunca se encuentra como un elemento libre y no se puede encontrar en una cantidad sustancial en ningún mineral. Más bien, existe en pequeñas cantidades en varios compuestos, incluidos minerales de zinc y bauxita. En peso, el galio representa aproximadamente 0.0019 por ciento de la corteza terrestre, según PeriodicTable.com Sin embargo, se obtiene fácilmente por fundición, y la mayoría del galio comercial se extrae como subproducto de la producción de aluminio y zinc, según Chemicool. Los mayores productores de galio son Australia, Rusia, Francia y Alemania.

Sólo los hechos

• número Atómico (número de protones en el núcleo): 31
• símbolo Atómico (en la tabla periódica de los elementos): Ga
• peso Atómico (masa promedio del átomo): 69.723
• Densidad: 5.91 gramos por centímetro cúbico
• de Fase a temperatura ambiente: sólido
• Punto de fusión: grados 85,57 grados Fahrenheit (29,76 grados Celsius)
• Punto de ebullición: 3.999 F (2.204 C)
• Número de isótopos (átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones): 24 cuyas vidas medias se conocen
• isótopos más comunes: Dos Ga-69 estables (abundancia natural 60,1 por ciento) y Ga-71 (abundancia natural 39,9%).

Un metal único

En la tabla periódica de los elementos, el galio se agrupa en la familia del boro (grupo 13), que incluye el boro semimetálico (B) y los metales aluminio (Al), galio, indio (In) y talio (Tl), de acuerdo con los libretos de Química. Los cinco elementos tienen tres electrones en su nivel de energía exterior.

El galio es un metal de post-transición. Estos son elementos metálicos ubicados entre los metales de transición y los metaloides (no metales) en la tabla periódica. Los metales posteriores a la transición tienen algunas de las características de los metales de transición, pero tienden a ser más suaves y de conducta más deficiente. Los metales posteriores a la transición incluyen algunos de los elementos de la familia del Boro-aluminio, indio y talio—, pero también estaño (Sn), plomo (Pb) y bismuto (Bi).

El galio tiene algunas cualidades únicas. Por ejemplo, aunque es un sólido a temperatura ambiente (aproximadamente 77 F / 22 C), sigue siendo tan suave que se puede cortar con un cuchillo. Además, tiene un punto de fusión bajo de 85,57 F (29.76 C), a menos de 10 grados por encima de la temperatura ambiente, por lo que si recogiera un trozo de galio, literalmente se derretiría con el calor de su mano. Luego, si lo colocas de nuevo, se solidificaría de nuevo.

Incluso con un punto de fusión tan bajo, el punto de ebullición del galio es bastante alto a 3.999 F (2.204 C), lo que le da una de las mayores proporciones entre el punto de fusión y el punto de ebullición de cualquier elemento. A bajas temperaturas, el galio es un sólido quebradizo que se rompe con bastante facilidad, y similar al vidrio, se rompe con forma cóncava (no sigue los planos naturales de separación).

Usos

El galio se utiliza principalmente en electrónica. De hecho, aproximadamente el 95 por ciento de todo el galio producido se utiliza para fabricar arseniuro de galio (GaAs), un compuesto utilizado en circuitos de microondas e infrarrojos, semiconductores y led azules y violetas, según explicó Chemistry. El arseniuro de galio puede producir luz láser directamente de la electricidad y se utiliza en paneles solares, incluidos los del Rover de Exploración de Marte. El compuesto nitruro de galio (GaN) se utiliza como semiconductor en tecnología Blu-ray, teléfonos móviles y sensores de presión para interruptores táctiles.

El galio se une fácilmente con la mayoría de los metales y se usa comúnmente para fabricar aleaciones de baja fusión. Es uno de los cuatro metales (incluido el mercurio, el rubidio y el cesio) que son líquidos a temperatura ambiente o cerca de ella. De estos cuatro metales, el galio es el menos reactivo y menos tóxico, por lo que es la opción más segura y ecológica para termómetros de alta temperatura, barómetros, sistemas de transferencia de calor y dispositivos de refrigeración y calefacción.

El galio líquido puede ser bastante difícil de trabajar, sin embargo, ya que se adhiere al vidrio, la piel y la mayoría de los otros materiales (excepto el grafito, el cuarzo y el teflón). También se expande cuando se congela, por lo que no se puede almacenar en recipientes de vidrio.

El galio también se utiliza en algunos productos farmacéuticos y radiofármacos. Por ejemplo, el isótopo radiactivo Ga-67 se utiliza como prueba de medicina nuclear para buscar inflamación, infección o cáncer en el cuerpo.

El nitrato de galio se utiliza en muchos productos farmacéuticos y como tratamiento para la hipercalcemia, una enfermedad que puede conducir al crecimiento de tumores óseos. El galio también se ha sugerido como tratamiento para el cáncer, las enfermedades infecciosas y las enfermedades inflamatorias. Sin embargo, la exposición a grandes cantidades de galio puede causar irritación de garganta o pecho, y los vapores pueden conducir a algunas afecciones graves, según los libretextos de química.

Descubrimiento

Antes de que se descubriera el galio, fue predicho por el químico e inventor ruso Dimitri Mendeleev, el creador de la tabla periódica de elementos. Llamó al elemento faltante eka-aluminio porque sabía que iría debajo del aluminio en la tabla periódica en la caja 31, según Chemicool.

El elemento fue descubierto por primera vez por el químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran en 1875, quien había estado estudiando los espectros de los elementos químicos durante 15 años (los espectros son las líneas producidas cuando los elementos químicos se calientan), según Chemistry Explained. Dado que cada elemento produce su propio conjunto distintivo de líneas, o espectros, este método era una forma confiable de identificar elementos.

Lecoq de Boisbaudran se preguntó si el elemento 31 podría encontrarse en minerales de zinc. El zinc, que tiene un número atómico de 30, se encuentra junto al galio en la tabla periódica. En agosto de 1875, usando un espectroscopio, Lecoq de Boisbaudran encontró algo de galio, pero solo en cantidades muy pequeñas. Informó que el espectro del nuevo elemento estaba compuesto por un rayo violeta estrecho, fácilmente visible, según explicó la Química.

Más tarde ese año, Lecoq de Boisbaudran obtuvo galio puro a través de la electrólisis del hidróxido de galio en hidróxido de potasio, según el Laboratorio Jefferson. Lecoq de Boisbaudran recibió entonces varias toneladas de mineral de zinc por parte de los mineros para su investigación. De este mineral, fue capaz de producir unos pocos gramos de galio casi puro, según explicó la Química. Lecoq de Boisbaudran propuso el nombre galio para el nuevo elemento, que proviene de la palabra latina «Gallia», que significa Francia.

¿Quién sabía?

• El galio líquido no se puede mantener en un recipiente de vidrio o metal porque se expande un 3,1 por ciento cuando se congela.
• El galio tiene la gama líquida más grande de cualquier metal.
• El Observatorio de Neutrinos de Italia utiliza grandes cantidades de tricloruro de galio para estudiar los neutrinos solares producidos en el sol. Los neutrinos son partículas creadas en el primer segundo del universo, incluso antes que los átomos, y se producen continuamente a través de reacciones nucleares del sol y otras estrellas, según la Universidad de Wisconsin-Madison.
• En su forma más pura extraída, el galio es un color plateado vibrante. Como sólido, es azul grisáceo.
• Otro rasgo inusual del galio es que se puede sobreenfriar con bastante facilidad. El sobreenfriamiento es el enfriamiento de una sustancia por debajo de su punto de congelación sin convertirla en un sólido.
• Aproximadamente el 95 por ciento del consumo de galio se encuentra en la industria electrónica, según LibreTexts. El arseniuro de galio y el nitruro de galio representan aproximadamente el 98% del consumo de galio en los Estados Unidos.
• El galio se ha utilizado en bombas nucleares para estabilizar la estructura cristalina.
• Cuando se pinta sobre vidrio, el galio se convierte en un espejo brillante.
• El punto de ebullición del galio es más de ocho veces más alto que su punto de fusión en la escala absoluta, la mayor relación entre el punto de fusión y el punto de ebullición de cualquier elemento.