GALIO
Nombre: Galio (de “Gallia” nombre romano para la Galia, Francia)
Símbolo: Ga
Grupo: 13
Período: 4
Bloque: p
Categoría: Metales de post-transición
Número atómico: 31
Masa atómica: 69,723 u
Electrones por capa: 2, 8, 18, 3
Electronegatividad: 1,81
Densidad: 5,904 gr/cc
Punto de Fusión: 29,76ºC
Punto de Ebullición: 2204ºC
Conductividad Térmica: 29 W (m·K)
Conductividad Eléctrica: 7,1 × 10^6 S/m
Orden Magnético: Diamagnético
Estado Ordinario: Sólido
Estados de Oxidación: +3
Dureza Mohs: 1,5
Dureza Vickers: Sin datos
Dureza Brinell: 60 MPa
Isótopos más estables: Ga-69 (60,11%), Ga-71 (39,89%)
Descubridor: Paul-Émile Lecoq, francés (1875)
Breve historia del elemento
Aunque el descubrimiento del metal se haría de esperar hasta 1875, la existencia del Galio fue predicha por el genio ruso de la química Dmitri Mendeleev años antes, con semejante precisión que provoca escalofríos.
Mendeleev no solamente predijo los estados de oxidación que podría presentar el elemento, si no también sus características físicas principales (bajo punto de fusión, densidad del Óxido y del metal puro, entre otras). El nombre original del Galio fue “eka-Aluminium” (justo como Mendeleev había hecho con el caso del Tecnecio, al que no se descubriría si no hasta mediados del siglo XX ya que es radiactivo, “eka-Manganeso”).
El prodigio ruso dijo además que:
“El eka-Aluminio (que luego se bautizaría como “Galio”) sería descubierto mediante espectrometría”. Incluso en ésto acertó.
El francés Paul-Émile Lecoq, en ocasiones conocido simplemente como Lecoq de Boisbaudran, aisló el elemento por primera vez en 1875 a partir de muestras de Esfalerita, utilizando el método de espectrometría de masas.
El Galio fue un elemento que se descubrió relativamente tarde. Incluso a día de hoy no es tan conocido, debido principalmente a que es escaso, y algo caro. Tiene pocos usos en metalurgia, siendo la industria electrónica su principal consumidor (semiconductores).
Características principales
El Galio es un metal del bloque-p, perteneciente al grupo 13 de la Tabla Periódica (encabezado por el Boro). Químicamente se asemeja mucho más al Aluminio que a ningún otro metal, pero dado su bajo punto de fusión y el hecho de que forme “amalgamas” (aunque no sea correcto llamarlas como tal) con la mayoría de metales recuerda mucho al Mercurio.
El punto de fusión del Galio es de menos de 30ºC, no obstante su punto de ebullición es relativamente decente: aproximadamente 2200ºC. Ésto lo convierte en el elemento con el rango más amplio entre su estado líquido y gaseoso. Es la característica más famosa del Galio. Sostener una pieza del metal altamente puro en la palma de la mano durante algunos minutos (dependiendo de la temperatura ambiente) hace que pase de sólido a líquido, pero solidifica con facilidad. Ésto lo ha convertido en una suerte de “juguete” para los aficionados mucho más seguro que el Mercurio, metal con el que siempre es comparado, ya que a diferencia de éste, el Galio no es tóxico (aunque igualmente ni yo ni nadie que tenga conocimientos mínimos de metalurgia recomendamos usarlo ociosamente).
En estado de alta pureza, sólido, es un metal blando, ligeramente maleable y poco dúctil, muy blando: se puede cortar con un cuchillo de cocina.
El Galio es un agente corrosivo, justo como lo es el Mercurio, en el sentido de que cuando funde tiende a formar aleaciones con los metales que hacen contacto con él en su fase líquida. Es por éste motivo que se debe manejar con cautela. En éste aspecto, el Galio es más peligroso, si cabe, que el Mercurio, ya que a diferencia de éste, el Galio sí es capaz de mezclarse con el Hierro/Acero (famoso por ser la excepción en el Mercurio) y por si fuera poco, con el vidrio común. Esto significa que el Galio fundido es capaz de pegarse al vidrio y disolver parte de el.
Es uno de los pocos elementos (junto al Silicio, Bismuto y al compuesto H2O, agua, entre otros) que expande al solidificar. ¿Qué significa ésto? Cuando derretimos un metal, el volumen que ocupa normalmente es mayor. Ésto es fácil de entender si tenemos en cuenta que los átomos se encuentran cada vez más separados entre sí, ensanchándose. Con el Galio y algunos otros elementos (siempre casos aislados) sucede todo lo contrario: se contraen al fundir. El problema de ésto es que si vertieras Galio líquido en un recipiente débil donde esperaras a verlo enfriar verías como, al hacerlo, el recipiente en cuestión reventaría, ya que el Galio al enfriar se expande, no se contrae.
Por cierto, antes he dicho que es capaz de mojar el vidrio. Ésto obliga a transportarlo (o almacenarlo) en cápsulas de plástico.
Resistencia a la corrosión
El Galio metálico es estable en aire húmedo y seco, agua dulce y salada (en ésta última durante menor tiempo) pero es atacado por ácidos y bases por igual. El ataque por ácidos reductores es más lento y en algunos casos puede hasta formarse una capa pasivadora, pero con los oxidantes (ejemplo: ácido Nítrico) la reacción es rápida, vigorosa. El Galio forma compuestos con facilidad, cosa es explotada como más adelante veremos.
Usos
Como metal, el Galio tiene pocos usos, y dado que es caro sólo se utiliza cuando existe una necesidad expresa de conseguir un punto de fusión menor en aleaciones típicas de “White metal” o “Pot metal” (“Metal blanco”). Éstos nombres hacen referencia a la mayoría de aleaciones con bajos puntos de fusión que se utilizan mayoritariamente en rodamientos de grandes dimensiones, como por ejemplo la famosa aleación Babbit.
El Galio mezcla bien con todos los metales del bloque-p y el metaloide Antimonio. También forma aleaciones con el Cobre y la Plata, el Aluminio, et cétera, aunque ninguna tiene mayor utilidad.
El principal uso del Galio es, irónicamente, en su forma de compuesto: el Arseniuro (GaAs) y el Nitruro (GaN) son materiales de uso en electrónica por sus propiedades como semiconductores, aunque ésto se sale de mi campo y entra directamente en la disciplina de la electrónica.
Sin dudas, la aleación más famosa del metal es el Galinstan (no es correcto aplicar la tilde al final, -tán, ya que se trata de una marca registrada).
El Galinstan se compone de tres elementos de bajo punto de fusión, a saber, el Indio, el Estaño y el propio Galio. Ésta aleación ha reemplazado al Mercurio en aplicaciones donde se usaba antiguamente éste metal pesado, como en termómetros.