주기율표›원소›갈륨

화학 원소 · 참고 페이지

31Ga

갈륨

갈륨은 원자번호 31, 원소 기호 Ga인 화학 원소다. 주기율표에서 4주기, 13족, p 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 고체이며 전자 배치는 [Ar] 3d10 4s2 4p1이다.

원자번호31

표준 원자량69.723(1)

족13

주기4

블록p

전자 배치[Ar] 3d10 4s2 4p1

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

13족 원자는 바깥 s와 p 부분껍질에 세 개의 원자가 전자를 가진다. 원자 크기와 금속성이 아래로 갈수록 증가하면서 공유 결합과 양의 산화 상태 사이의 균형도 달라진다.

갈륨은 13족을 하나의 균일한 화학 계열로 보기보다 바로 위와 아래의 원소와 비교할 때 성질을 더 잘 이해할 수 있다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

13족 화학에는 산화물, 할로젠화물과 공유 결합 또는 이온성 화합물이 포함된다. 가벼운 원소는 공유 결합 성격이 강하고, 무거운 원소로 갈수록 금속성이 커진다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 고체이다. 제시된 밀도는 5.91 g/cm³이다. 녹는점은 302.9 K (29.76 °C), 끓는점은 2 673 K (2 400 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

갈륨은 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 갈륨은 반도체 · LED · 측정 기기 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

반도체

갈륨의 화합물이나 도핑 형태는 반도체 소자의 전기 전도성을 조절하는 데 사용된다.

LED

갈륨은 전하 운반자가 재결합할 때 빛을 내는 반도체 화합물에 사용된다.

측정 기기

갈륨은 안정한 물리적·광학적·전기적 성질을 이용하는 센서와 정밀 측정 기기에 사용된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

갈륨은 4주기 13족에 있다. 여기 표시된 주변 원소에는 알루미늄, 규소, 아연, 저마늄, 카드뮴, 인듐, 주석 등이 있다. 이 위치 관계를 이용하면 원자 크기, 이온화 에너지와 결합 성향이 주기율표에서 어떻게 변하는지 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류전이후 금속

실온에서의 상태고체

전자 껍질2 · 8 · 18 · 3

밀도5.91 g/cm³

녹는점302.9 K (29.76 °C)

끓는점2 673 K (2 400 °C)

폴링 전기음성도1.81

1차 이온화 에너지578.8 kJ/mol

전자 친화도41 kJ/mol

값은 해당되는 경우 원소 자체 또는 중성 원자를 기준으로 한다. 물리적 데이터는 동소체, 압력과 측정 조건에 따라 달라질 수 있다.

역사

발견과 확인

갈륨의 발견은 Lecoq de Boisbaudran와 관련되어 있다. 원소의 인식, 순수한 시료의 분리, 현대적인 원자번호의 부여는 반드시 같은 시기에 이루어진 것은 아니다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 69.723(1)이다. 이 값은 자연계 물질의 동위원소 조성을 반영한 평균값이며 특정 원자 하나의 질량을 뜻하지 않는다.

갈륨은 적어도 하나의 안정 동위원소가 있다. 동위원소는 양성자 수가 같아 같은 원소이지만 중성자 수와 원자 질량이 서로 다르다.

안전

취급과 노출

갈륨의 위험성은 화학적 형태, 노출량과 노출 경로에 따라 달라진다. 순수한 원소, 이온과 화합물은 생물학적·환경적 영향이 크게 다를 수 있으므로 실제 취급 물질의 안전 자료를 확인해야 한다.