Élément chimique · fiche de référence

31Ga

Gallium

Le gallium est l’élément 31 (Ga), situé en période 4, groupe 13 et dans le bloc p. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Ar] 3d10 4s2 4p1.

Numéro atomique31

Poids atomique standard69,723(1)

Groupe13

Période4

Blocp

Configuration électronique[Ar] 3d10 4s2 4p1

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

Les éléments du groupe 13 possèdent trois électrons de valence dans les sous-couches s et p externes. L’équilibre entre liaisons covalentes et états d’oxydation positifs évolue en descendant dans le groupe, à mesure que la taille atomique et le caractère métallique augmentent.

Pour le gallium, la comparaison avec les éléments situés juste au-dessus et au-dessous est donc plus informative qu’une description uniforme du groupe 13.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

La chimie du groupe 13 comprend oxydes, halogénures et composés covalents ou ioniques dans des états d’oxydation positifs. Les membres légers présentent davantage de caractère covalent, tandis que les éléments lourds deviennent plus métalliques.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 5,91 g/cm³. Le point de fusion est 302,9 K (29,76 °C). Le point d’ébullition est 2 673 K (2 400 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le gallium est surtout obtenu comme sous-produit du traitement de minerais d’aluminium et de zinc. Ses composés, notamment l’arséniure de gallium et le nitrure de gallium, sont importants pour les semi-conducteurs, les LED, les lasers et l’électronique de puissance.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

semi-conducteurs

Les composés ou formes dopées du gallium permettent de contrôler la conduction électrique dans des dispositifs semi-conducteurs.

LED

Le gallium entre dans des semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsque des porteurs de charge se recombinent.

instruments de mesure

Le gallium entre dans des capteurs et instruments de précision utilisant des propriétés physiques, optiques ou électriques stables.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le gallium est en période 4 et dans le groupe 13. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre le zinc et le germanium sur la même période ; l’aluminium est au-dessus et l’indium au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationmétal post-transition

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 18 · 3

Masse volumique5,91 g/cm³

Point de fusion302,9 K (29,76 °C)

Point d’ébullition2 673 K (2 400 °C)

Électronégativité de Pauling1,81

Première énergie d’ionisation578,8 kJ/mol

Affinité électronique41 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du gallium est associée à Lecoq de Boisbaudran. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 69.723(1). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le gallium possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au gallium dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le gallium élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.