Chemisches Element · Referenzseite

31Ga

Gallium

Gallium ist Element 31 (Ga) in Periode 4, Gruppe 13 und im p-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Ar] 3d10 4s2 4p1.

Ordnungszahl31

Standard-Atomgewicht69.723(1)

Gruppe13

Periode4

Blockp

Elektronenkonfiguration[Ar] 3d10 4s2 4p1

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Bei Gallium spielt die d-Unterschale eine wichtige Rolle für die Chemie. Elektronen ähnlicher Energie können an Bindungen beteiligt sein; dadurch sind mehrere Oxidationsstufen und Koordinationsverbindungen möglich.

Die Konfiguration [Ar] 3d10 4s2 4p1 verändert sich bei der Ionenbildung. Damit können sich Farbe, Magnetismus, Bindungsverhalten und Reaktivität deutlich ändern.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Gallium bildet Metalllegierungen sowie Verbindungen in mehreren Oxidationsstufen. Häufig sind Oxide, Halogenide, Sulfide und Koordinationskomplexe; welche Formen stabil sind, hängt stark von Reaktionsbedingungen und Liganden ab.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Gallium bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 5.91 g/cm³; Schmelzpunkt: 302.9 K (29.76 °C); Siedepunkt: 2 673 K (2 400 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Gallium vorkommt und wofür es verwendet wird

Gallium kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Halbleiter, LEDs und Messinstrumente eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Halbleiter

Gallium ist Bestandteil bestimmter Halbleitermaterialien. Deren elektrische Eigenschaften lassen sich über Reinheit, Kristallstruktur und Dotierung gezielt einstellen.

LEDs

Gallium ist Bestandteil bestimmter Halbleiter- oder Leuchtstoffmaterialien, die in LEDs Licht erzeugen oder dessen Farbe beeinflussen.

Messinstrumente

Im Bereich „Messinstrumente“ wird Gallium in einer geeigneten chemischen Form oder als Werkstoff eingesetzt. Welche Eigenschaft genutzt wird, hängt vom konkreten Material und vom technischen Zweck ab.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Gallium steht in Periode 4, Gruppe 13 und im p-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Silicium, Zink; rechts davon Germanium, Cadmium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationPost-Übergangsmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 18 · 3

Dichte5.91 g/cm³

Schmelzpunkt302.9 K (29.76 °C)

Siedepunkt2 673 K (2 400 °C)

Pauling-Elektronegativität1.81

Erste Ionisierungsenergie578.8 kJ/mol

Elektronenaffinität41 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Gallium wird mit Lecoq de Boisbaudran verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 69.723(1). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Gallium besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Gallium hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.