ガリウム Ga

発見の歴史

ガリウムは発見される前に予言されていました。1871年、ドミトリ・メンデレーエフは周期表のアルミニウムの下に空欄を残し、未発見の「エカアルミニウム」について、おおよその原子量や密度、酸化物のふるまいまで驚くほど詳しく記述しました。

1875年、フランスの化学者ポール=エミール・ルコック・ド・ボアボードランは、ピレネー山脈産の閃亜鉛鉱を分光器で調べ、既知のどの元素とも一致しない2本の紫色の輝線を見つけました。その年のうちに、彼はその水酸化物の溶液を電気分解して少量の金属を得ました。

ルコックは最初、密度を約4.7 g/cm³と報告しました。メンデレーエフは、自分の予言値は5.9に近いので試料が不純なのではないかと手紙で指摘しました。さらに精製すると、測定値は約5.9になりました。この出来事によって多くの化学者が、周期表は便利な一覧表ではなく、本当に予言力のある理論だと確信するようになりました。

名前の由来

名前はフランスのラテン語名 Gallia に由来します。ラテン語の gallus はオンドリを意味し、フランス語の le coq も同じ鳥を指すことから、ルコックが元素に自分の名前をひそかに込めたのではないかと疑う人もいましたが、本人は否定しました。元素記号 Ga も同じ語根から来ています。

主な用途

• 窒化ガリウム(GaN) は高効率な青色LEDを可能にし、赤﨑勇、天野浩、中村修二の3氏に2014年のノーベル物理学賞をもたらしました。GaNは白色LED照明、小型の急速充電器、5G基地局の増幅器にも使われています。
• ヒ化ガリウム(GaAs) はシリコンより電子を速く運び、スマートフォンの高周波チップ、人工衛星の高効率太陽電池、赤外線LEDに使われます。
• 低融点合金: ガリウム・インジウム・スズ合金などは室温で液体で、一部の体温計で水銀の代わりに使われています。
• 医療: 放射性のガリウム67とガリウム68が画像診断に使われます。

同位体

天然のガリウムは2つの安定同位体、ガリウム69(約60%)とガリウム71(約40%)からなります。放射性同位体のうち、ガリウム67は半減期が約3.3日で、リンパ腫や感染症の画像化に長く使われてきました。半減期約68分のガリウム68は、ゲルマニウム68ジェネレーターからその場で取り出され、標的分子に結合させてPET検査に使われます。特に前立腺がんや神経内分泌腫瘍の検査で活躍しています。

身近なところで

ガリウムは単独では採掘されません。ボーキサイトからアルミナを精製するときや、亜鉛鉱石を処理するときの副産物として回収されます。わずかな量がスマートフォンの高周波チップ、LED電球、ノートパソコンの充電器に入っています。

ガリウム自体の毒性は低いものの、アルミニウムに対しては攻撃的です。結晶粒界にしみ込んで金属をもろくしてしまうため、航空機への持ち込みは制限されています。またガラスや皮膚をぬらして灰色の汚れを残すので、手袋をして扱うのが無難です。