Gallium

Eigenschaften
[Ar] 3d10 4s2 4p1 31Ga Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Gallium, Ga, 31
Elementkategorie	Metalle
Gruppe, Periode, Block	13, 4, p
Aussehen	silbrig weiß
CAS-Nummer	7440-55-3
EG-Nummer	231-163-8
ECHA-InfoCard	100.028.330
Massenanteil an der Erdhülle	14 ppm (38. Rang)[1]
Atomar[2]
Atommasse	69,723(1)[3] u
Atomradius (berechnet)	130 (136) pm
Kovalenter Radius	122 pm
Van-der-Waals-Radius	187 pm
Elektronenkonfiguration	[Ar] 3d10 4s2 4p1
1. Ionisierungsenergie	5.9993020(12) eV[4] ≈ 578.84 kJ/mol[5]
2. Ionisierungsenergie	20.51514(12) eV[4] ≈ 1979.41 kJ/mol[5]
3. Ionisierungsenergie	30.72576(25) eV[4] ≈ 2964.58 kJ/mol[5]
4. Ionisierungsenergie	63.241(9) eV[4] ≈ 6101.8 kJ/mol[5]
5. Ionisierungsenergie	86.01(12) eV[4] ≈ 8299 kJ/mol[5]
Physikalisch[2]
Aggregatzustand	fest
Modifikationen	sieben
Dichte	5,904 g/cm3
Mohshärte	1,5
Magnetismus	diamagnetisch (χm = −2,3 · 10−5)[6]
Schmelzpunkt	302,91 K (29,76 °C)
Siedepunkt	2673 K[7] (2400 °C)
Molares Volumen	11,80 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	256 kJ·mol−1[7]
Schmelzenthalpie	5,59 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit	2740 m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	371[1] J·kg−1·K−1
Elektrische Leitfähigkeit	etwa 7,14 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit	29 W·m−1·K−1
Chemisch[2]
Oxidationszustände	+3
Normalpotential	−0,53 V (Ga3+ + 3 e− → Ga)
Elektronegativität	1,81 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 67Ga {syn.} 3,2612 d ε 1,00 67Zn 68Ga {syn.} 67,629 min β+, ε 2,921 68Zn 69Ga 60,1 % Stabil 70Ga {syn.} 21,14 min β− 1,656 70Ge 71Ga 39,9 % Stabil 72Ga {syn.} 14,10 h β− 4,001 72Ge 73Ga {syn.} 4,86 h β− 1,593 73Ge
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[8] Achtung H- und P-Sätze H: 290​‐​302​‐​412 P: 234​‐​264​‐​270​‐​273​‐​301+312​‐​390[8]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Gallium ist ein selten vorkommendes chemisches Element mit dem Elementsymbol Ga und der Ordnungszahl 31. Im Periodensystem steht es in der 4. Periode und ist das dritte Element der 3. Hauptgruppe, 13. IUPAC-Gruppe, oder Borgruppe. Es ist ein silberweißes, leicht zu verflüssigendes Metall. Gallium kristallisiert nicht in einer der sonst häufig bei Metallen anzutreffenden Kristallstrukturen, sondern in seiner stabilsten Modifikation in einer orthorhombischen Struktur mit Gallium-Dimeren. Daneben sind noch sechs weitere Modifikationen bekannt, die sich bei speziellen Kristallisationsbedingungen oder unter hohem Druck bilden. In seinen chemischen Eigenschaften ähnelt das Metall stark dem Aluminium.

In der Natur kommt Gallium nur in geringem Umfang und meist als Beimischung in Aluminium-, Zink- oder Germaniumerzen vor; Galliumminerale sind sehr selten. Gallium wird auch als Nebenprodukt bei der Produktion von Aluminium oder Zink gewonnen. Der größte Teil des Galliums wird zum III-V-Verbindungshalbleiter Galliumarsenid weiterverarbeitet, der vor allem in der Hochfrequenztechnik, beispielsweise für HF-Transistoren, und in der Optoelektronik, beispielsweise für Leuchtdioden, verwendet wird.

1. ↑ ^{a b} Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Gallium) entnommen.
3. ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
4. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu gallium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd).  Abgerufen am 11. Juni 2020.
5. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu gallium bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 11. Juni 2020.
6. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-142 – 4-147. Die Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
7. ↑ ^{a b} Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
8. ↑ ^{a b} Eintrag zu Gallium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 4. November 2021. (JavaScript erforderlich)