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化学元素 · リファレンス

31Ga

ガリウム

ガリウムは原子番号31、元素記号Gaの元素です。周期表では第4周期・第13族・pブロックに位置し、室温での基準状態は固体です。電子配置は[Ar] 3d10 4s2 4p1です。

原子番号31

標準原子量69.723(1)

族13

周期4

ブロックp

電子配置[Ar] 3d10 4s2 4p1

電子構造

化学的性質を決めるもの

13族元素は3個の価電子を持ちます。軽い元素では共有結合性が目立ち、下に進むほど金属的性質が強くなります。

ガリウムの電子配置は[Ar] 3d10 4s2 4p1です。化合物では正の酸化状態が中心ですが、結合の性質は元素と相手原子によって変わります。

化学形

化合物・イオン・材料

13族では酸化物、ハロゲン化物、共有結合性またはイオン性の化合物が重要です。軽い元素ほど共有結合性が強く、重い元素ほど金属的になります。

物理的性質

状態と相変化

室温での基準状態は固体です。掲載している密度は5.91 g/cm³です。融点は302.9 K (29.76 °C)です。沸点は2 673 K (2 400 °C)です。実際の値は圧力、純度、結晶構造や同素体によって変わることがあります。

存在と用途

ガリウムはどこにあり、何に使われるか

ガリウムは化合物、鉱物、合金、または人工的に得られる材料の中で見られます。代表的な用途には「半導体」「LED」「計測機器」などがあります。実際に利用される形は、元素単体とは限らず、特定の化合物・合金・同位体である場合があります。

具体例

実際の用途

半導体

ガリウムは半導体に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

LED

ガリウムはLEDに関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

計測機器

ガリウムは計測機器に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

周期表上の位置

周辺元素からわかること

ガリウムは第4周期・第13族・pブロックにあります。周辺にはアルミニウム、ケイ素、亜鉛、ゲルマニウムなどが位置し、横・縦に比較すると原子半径、イオン化エネルギー、電気陰性度、結合傾向の周期的変化が見えてきます。

基礎データ

物理・原子データ

分類遷移後金属

室温での状態固体

電子殻2 · 8 · 18 · 3

密度5.91 g/cm³

融点302.9 K (29.76 °C)

沸点2 673 K (2 400 °C)

ポーリング電気陰性度1.81

第一イオン化エネルギー578.8 kJ/mol

電子親和力41 kJ/mol

値は、該当する場合には中性原子または元素の代表値を示します。物性値は同素体、圧力、測定条件によって変わることがあります。

歴史

発見と同定

ガリウムの発見はLecoq de Boisbaudranと関連付けられています。ただし、元素の認識、純粋な試料の単離、現在の原子番号による定義は、必ずしも同じ時期に成立したわけではありません。

同位体

同位体組成と原子量

ガリウムの標準原子量は69.723(1)です。これは特定の一個の原子の質量ではなく、天然試料に含まれる同位体の存在比を反映した値です。

ガリウムには少なくとも一つの安定同位体があります。同位体は陽子数が同じため同じ元素ですが、中性子数が異なるので原子質量が変わります。

安全性

取り扱いと曝露

ガリウムの安全性は、元素単体か化合物か、量、濃度、曝露経路によって大きく変わります。元素名だけで危険性を判断せず、実際に扱う物質の安全データを確認する必要があります。