Gallium Ga

Entdeckung

Gallium wurde vorhergesagt, bevor man es fand. 1871 ließ Dmitri Mendelejew in seinem Periodensystem unterhalb von Aluminium eine Lücke und beschrieb das fehlende „Eka-Aluminium“ erstaunlich detailliert, einschließlich seiner ungefähren Atommasse, seiner Dichte und des Verhaltens seines Oxids.

1875 untersuchte der französische Chemiker Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran Zinkblende aus den Pyrenäen mit einem Spektroskop und entdeckte zwei violette Linien, die zu keinem bekannten Element passten. Noch im selben Jahr gewann er eine kleine Menge des Metalls durch Elektrolyse einer Lösung seines Hydroxids.

Lecoq gab zunächst eine Dichte von etwa 4,7 g/cm³ an. Mendelejew schrieb ihm, die Probe sei wohl unrein, denn seine Vorhersage lag nahe 5,9. Nach weiterer Reinigung ergab die Messung tatsächlich etwa 5,9. Diese Episode überzeugte viele Chemiker, dass das Periodensystem eine echte, vorhersagefähige Theorie war und nicht bloß eine bequeme Liste.

Herkunft des Namens

Der Name kommt von Gallia, dem lateinischen Namen für Frankreich. Weil das lateinische Wort gallus „Hahn“ bedeutet und „le coq“ auf Französisch derselbe Vogel ist, vermuteten manche, Lecoq habe seinen eigenen Namen im Element versteckt; er bestritt das. Das Symbol Ga geht auf dieselbe Wurzel zurück.

Wichtigste Verwendungen

• Galliumnitrid (GaN) machte effiziente blaue LEDs möglich, wofür Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura 2014 den Nobelpreis für Physik erhielten. GaN steckt auch in weißer LED-Beleuchtung, kleinen Schnellladegeräten und Verstärkern von 5G-Basisstationen.
• Galliumarsenid (GaAs) transportiert Elektronen schneller als Silicium und wird in Hochfrequenzchips von Mobiltelefonen, hocheffizienten Solarzellen auf Satelliten und Infrarot-LEDs eingesetzt.
• Niedrigschmelzende Legierungen wie Gallium-Indium-Zinn sind bei Raumtemperatur flüssig und ersetzen in manchen Thermometern das Quecksilber.
• Medizin: Radioaktives Gallium-67 und Gallium-68 werden für die diagnostische Bildgebung genutzt.

Isotope

Natürliches Gallium besteht aus zwei stabilen Isotopen: Gallium-69 (etwa 60 %) und Gallium-71 (etwa 40 %). Unter den radioaktiven Isotopen hat Gallium-67 eine Halbwertszeit von rund 3,3 Tagen und wird seit Langem zur Darstellung von Lymphomen und Infektionen verwendet. Gallium-68 mit einer Halbwertszeit von etwa 68 Minuten wird vor Ort aus einem Germanium-68-Generator gewonnen und an zielsuchende Moleküle gekoppelt, vor allem für PET-Untersuchungen bei Prostatakrebs und neuroendokrinen Tumoren.

Im Alltag

Gallium wird nicht eigens abgebaut. Man gewinnt es als Nebenprodukt bei der Aufbereitung von Bauxit zu Tonerde oder bei der Verarbeitung von Zinkerzen. Kleine Mengen landen in Hochfrequenzchips von Handys, LED-Lampen und Laptop-Netzteilen.

Gallium selbst ist wenig giftig, greift aber Aluminium aggressiv an: Es kriecht entlang der Korngrenzen und macht das Metall spröde. Deshalb ist es an Bord von Flugzeugen nur eingeschränkt erlaubt. Außerdem benetzt es Glas und Haut und hinterlässt graue Flecken, weshalb man es am besten mit Handschuhen anfasst.