غاليوم Ga

الاكتشاف

تُنبئ بالغاليوم قبل أن يُعثر عليه. ففي عام 1871 ترك ديمتري مندلييف فراغًا تحت الألومنيوم في جدوله الدوري، ووصف «إيكا-ألومنيوم» المفقود بتفصيل مدهش، بما في ذلك وزنه الذري التقريبي وكثافته وسلوك أكسيده.

وفي عام 1875 فحص الكيميائي الفرنسي بول إميل لوكوك دي بوابودران خام الزنك (السفاليريت) من جبال البرانس بالمطياف، فلمح خطين بنفسجيين لا يطابقان أي عنصر معروف. وفي وقت لاحق من ذلك العام حصل على كمية صغيرة من الفلز بالتحليل الكهربائي لمحلول هيدروكسيده.

أعلن لوكوك أولًا كثافة تبلغ نحو 4.7 g/cm³. فكتب إليه مندلييف يقترح أن العينة غير نقية، لأن تنبؤه كان قريبًا من 5.9. وبعد مزيد من التنقية جاءت القيمة المقيسة نحو 5.9. وأقنعت هذه الحادثة كثيرًا من الكيميائيين بأن الجدول الدوري نظرية تنبؤية حقيقية لا مجرد قائمة ملائمة.

أصل التسمية

يأتي الاسم من Gallia، الاسم اللاتيني لفرنسا. ولأن الكلمة اللاتينية gallus تعني الديك، و«le coq» هي الكلمة الفرنسية للطائر نفسه، شكّ بعضهم في أن لوكوك أخفى اسمه في اسم العنصر، لكنه نفى ذلك. والرمز Ga من الجذر نفسه.

أهم الاستخدامات

• نتريد الغاليوم (GaN) جعل مصابيح LED الزرقاء الفعّالة ممكنة، ونال عليه إيسامو أكاساكي وهيروشي أمانو وشوجي ناكامورا جائزة نوبل في الفيزياء عام 2014. كما يشغّل GaN إنارة LED البيضاء والشواحن الصغيرة السريعة ومضخمات محطات الجيل الخامس (5G).
• زرنيخيد الغاليوم (GaAs) ينقل الإلكترونات أسرع من السيليكون، ويُستخدم في رقائق الترددات الراديوية في الهواتف والخلايا الشمسية العالية الكفاءة على الأقمار الاصطناعية ومصابيح LED تحت الحمراء.
• السبائك المنخفضة الانصهار مثل سبيكة الغاليوم والإنديوم والقصدير سائلة في درجة حرارة الغرفة، وتحل محل الزئبق في بعض موازين الحرارة.
• الطب يستخدم الغاليوم-67 والغاليوم-68 المشعين في التصوير التشخيصي.

النظائر

يتكون الغاليوم الطبيعي من نظيرين مستقرين: الغاليوم-69 (نحو 60%) والغاليوم-71 (نحو 40%). ومن النظائر المشعة يبلغ عمر النصف للغاليوم-67 نحو 3.3 أيام، واستُخدم طويلًا لتصوير الأورام اللمفاوية والالتهابات. أما الغاليوم-68، وعمر النصف له نحو 68 دقيقة، فيُستخلص في الموقع من مولّد الجرمانيوم-68 ويُربط بجزيئات موجِّهة لإجراء فحوص PET، ولا سيما لسرطان البروستاتا والأورام العصبية الصماوية.

في الحياة اليومية

لا يُستخرج الغاليوم وحده، بل يُستعاد منتجًا ثانويًا عند تنقية الألومينا من البوكسيت أو عند معالجة خامات الزنك. وتنتهي كميات صغيرة منه في رقائق الترددات الراديوية في الهواتف ومصابيح LED وشواحن الحواسيب المحمولة.

الغاليوم نفسه منخفض السمية، لكنه عدواني تجاه الألومنيوم: إذ يتسلل عبر حدود الحبيبات ويترك الفلز هشًا، ولهذا يُقيَّد حمله على الطائرات. كما أنه يبلل الزجاج والجلد ويترك بقعًا رمادية، لذا يُفضَّل التعامل معه بالقفازات.