Gallium Ga

Découverte

Le gallium fut prédit avant d'être découvert. En 1871, Dmitri Mendeleïev laissa une case vide sous l'aluminium dans son tableau périodique et décrivit l'« éka-aluminium » manquant avec une précision surprenante, y compris sa masse atomique approximative, sa densité et le comportement de son oxyde.

En 1875, le chimiste français Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran examina au spectroscope une blende (sulfure de zinc) des Pyrénées et repéra deux raies violettes ne correspondant à aucun élément connu. Plus tard la même année, il obtint une petite quantité du métal en électrolysant une solution de son hydroxyde.

Lecoq annonça d'abord une masse volumique d'environ 4,7 g/cm³. Mendeleïev lui écrivit pour suggérer que l'échantillon était impur, car sa prédiction était proche de 5,9. Après une purification plus poussée, la valeur mesurée s'établit à environ 5,9. L'épisode convainquit de nombreux chimistes que le tableau périodique était une véritable théorie prédictive et non une simple liste commode.

Origine du nom

Le nom vient de Gallia, le nom latin de la France. Comme le mot latin gallus signifie « coq », certains soupçonnèrent Lecoq d'avoir dissimulé son propre nom dans celui de l'élément ; il s'en défendit. Le symbole Ga a la même racine.

Principales utilisations

• Nitrure de gallium (GaN) : il a rendu possibles les LED bleues efficaces, ce qui valut à Isamu Akasaki, Hiroshi Amano et Shuji Nakamura le prix Nobel de physique 2014. Le GaN équipe aussi l'éclairage LED blanc, les petits chargeurs rapides et les amplificateurs des stations de base 5G.
• Arséniure de gallium (GaAs) : il transporte les électrons plus vite que le silicium et sert dans les puces radiofréquence des téléphones, les cellules solaires à haut rendement des satellites et les LED infrarouges.
• Alliages à bas point de fusion : des alliages comme le gallium–indium–étain sont liquides à température ambiante et remplacent le mercure dans certains thermomètres.
• Médecine : le gallium 67 et le gallium 68 radioactifs servent à l'imagerie diagnostique.

Isotopes

Le gallium naturel se compose de deux isotopes stables : le gallium 69 (environ 60 %) et le gallium 71 (environ 40 %). Parmi les isotopes radioactifs, le gallium 67, de demi-vie d'environ 3,3 jours, est utilisé depuis longtemps pour imager les lymphomes et les infections. Le gallium 68, de demi-vie d'environ 68 minutes, est produit sur place à partir d'un générateur de germanium 68 et fixé sur des molécules de ciblage pour les examens TEP, notamment du cancer de la prostate et des tumeurs neuroendocrines.

Dans la vie quotidienne

Le gallium n'est pas extrait pour lui-même. On le récupère comme sous-produit lors du raffinage de l'alumine à partir de la bauxite ou du traitement des minerais de zinc. De petites quantités finissent dans les puces RF des téléphones, les ampoules LED et les chargeurs d'ordinateurs portables.

Le gallium lui-même est peu toxique, mais il est agressif envers l'aluminium : il s'infiltre le long des joints de grains et rend le métal cassant. Pour cette raison, il est soumis à des restrictions à bord des avions. Il mouille aussi le verre et la peau et laisse des taches grises ; mieux vaut donc le manipuler avec des gants.