Galyum, atom numarası 31 ve element sembolü Ga olan elementtir. Geçiş metallerinden sonra bulunur ve bazik metal olarak kabul edilmektedir. Galyumun erime noktası düşüktür bu da galyumun saf halinin elinizde bile erimesine neden olur.
Galyum özellikle elektronik devrelerde, yarı iletkenlerde ve ışık yayan diyotlarda (LED’ler) kullanılan yumuşak, gümüşi bir metaldir. Ayrıca yüksek sıcaklık termometrelerinde, barometrelerde, farmasötiklerde ve nükleer tıp testlerinde de kullanılmaktadır.
ÖNEMLİ NOT: Doğada galyum asla serbest halde bulunmaz ve herhangi bir mineralde önemli miktarda bulunamaz. Çinko cevherleri ve boksit gibi çeşitli bileşiklerde eser miktarlarda bulunur. Galyum, Dünya kabuğunun yaklaşık % 0,0019’unu oluşturmaktadır. Eritme ile kolayca elde edilebilir. Ticari galyum, alüminyum ve çinko üretiminin yan ürünü olarak çıkarılmaktadır. En büyük galyum üreticileri Avustralya, Rusya, Fransa ve Almanya’dır.
Keşfi
Galyum keşfedilmeden önce, periyodik cetvel tabloyu keşfeden Rus kimyager ve mucit Dimitri Mendeleev tarafından tahmin edilmiştir. Mendelev periyodik tabloda eksik olan elemente eka-alüminyum adını vermiştir çünkü bu elementin 31 numara ile periyodik tabloda alüminyumun altında bulunacağını biliyordu.
Element, ilk olarak 15 yıldır kimyasal elementlerin spektrumlarını inceleyen Fransız kimyager Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran tarafından keşfedilmiştir. Spektrumlar, kimyasal elementler ısıtıldığında oluşan çizgilerdir. Her element kendine özgü çizgiler veya spektrumlar oluşturduğundan bu yöntem elementleri tanımlamanın güvenilir bir yoludur.
Lecoq de Boisbaudran, 31. elementin çinko cevherlerinde bulunup bulunmadığını merak etmekteydi. Atom numarası 30 olan çinko, periyodik tablodaki galyumun yanında yer almaktadır. Ağustos 1875’te spektroskop ile çinkoyu inceleyen Lecoq de Boisbaudran bir miktar galyuma rastladı ancak bu miktar çok azdı. Yeni elementin spektrumunun dar, kolayca görülebilen, mor bir ışından oluştuğunu belirtti.
Sonrasında Lecoq de Boisbaudran, potasyum hidroksit içindeki galyum hidroksitin elektrolizi ile saf galyum elde etti. Lecoq de Boisbaudran’a araştırması için madenciler tarafından birkaç ton çinko cevheri verildi. Bu cevherden birkaç gram saf galyum üretti. Lecoq de Boisbaudran, yeni element için Latince Fransa anlamına gelen “Gallia” kelimesi nedeniyle galyum adını önerdi.
Kullanım Alanları
- Galyum öncelikle elektronikte kullanılmaktadır. Üretilen tüm galyumun yaklaşık %95’i mikrodalga ve kızılötesi devrelerde, yarı iletkenlerde, mavi ve mor LED’lerde galyum arsenit (GaAs) bileşiği olarak kullanılmaktadır.
- Galyum arsenit ile elektrikten doğrudan lazer ışığı üretebilir ve Mars Exploration Rover da dahil olmak üzere güneş panellerinde kullanılabilir.
- Galyum nitrür (GaN) bileşiği; Blu-ray teknolojisinde, cep telefonlarında ve dokunmatik anahtarlar için basınç sensörlerinde yarı iletken olarak kullanılmaktadır.
- Galyum çoğu metale kolaylıkla bağlanır ve genellikle düşük erime noktalı alaşımlar oluşturmak amacıyla kullanılır.
- Oda sıcaklığında veya ona yakın sıcaklıklarda sıvı olan dört metalden ( cıva , rubidyum ve sezyum dahil ) biridir. Bu dört metal içerisinde bulunan galyum, en az reaktif ve en az toksik olanıdır bu nedenle yüksek sıcaklık termometrelerinde, barometrelerde, ısı transfer sistemlerinde, soğutma ve ısıtma cihazlarında kullanılan en güvenli ve çevre dostu madde haline gelmiştir. Bunun yanı sıra, sıvı galyum ile çalışmak oldukça zor olabilir çünkü cama, cilde ve diğer birçok malzemeye (grafit, kuvars ve teflon hariç) yapışır. Ayrıca donduğunda genişlemesi nedeniyle cam kaplarda saklanamaz.
- Farmasötiklerde ve radyofarmasötiklerde kullanılır. Örnek olarak, radyoaktif izotop Ga-67, vücutta iltihaplanma, enfeksiyon veya kanseri tespit etmek amacıyla nükleer tıp testi olarak kullanılmaktadır.
- Galyum nitrat, birçok farmasötik üründe ve kemik tümörlerinin büyümesine yol açabilen bir hastalık olan hiperkalsemi tedavisinde kullanılmaktadır.
- Galyum; kanser, bulaşıcı hastalık ve iltihaplı hastalık tedavilerinde de kullanılmaktadır. Ancak yüksek miktarda galyuma maruz kalmak, boğaz veya göğüs tahrişine neden olabilir ve dumanları ciddi durumlara yol açabilir.
- Sıvı galyum olağanüstü bir ayna oluşturur çünkü bu element birçok yüzeyi ıslatır. Galyum camı, porselini ve hatta insan cildini ıslatır.
Galyum Kaynakları
Galyumun ana ticari kaynağı boksit cevheridir. Galyum üretimi, alüminyumun işlenmesi sonucu oluşan bir yan üründür. Daha küçük miktarlardaki galyum ise; sfalerit ve diğer çinko sülfür cevherleri olmak üzere bazı kömür türlerinden çıkarılır. Saflaştırılmış galyum, potasyum hidroksit çözeltisindeki hidroksitinin elektrolizi ile elde edilir.
Galyum İzotopları
Galyumun bilinen izotoplarının kütlesi 56 ile 86 arasında değişmektedir. İki izotop kararlıdır ve doğada oluşur; galyum-69 ve galyum-71. Galyum-69, doğada % 60,1 oranında bulunurken, galyum-71 %39,9 oranında bulunmaktadır. Diğer tüm izotoplar radyoaktiftir.
Özellikler
Atom numarası (çekirdekteki proton sayısı): 31
Atomik sembol: Ga
Atom ağırlığı (atomun ortalama kütlesi): 69.723
Grup : Grup 13 veya bor grubu
Periyot : 4. Periyot
Element Türü : Geçiş sonrası metal veya metal
Görünüş : Oda sıcaklığında yumuşak, gümüşi mavi katı bir metaldir.
Elektron Konfigürasynu : [Ar] 3d 10 4s 2 4p 1
Yoğunluk: 5,91 g / cm3
Oda sıcaklığında faz: Katı
Erime noktası: 85.57 °F veya 29.76 °C veya 302.91 K
Kaynama noktası: 3,999 °F veya 2,204 °C veya 2673 K
Füzyon Isısı : 5.59 kJ / mol
Buharlaşma Isısı : 256 kJ / mol
Molar Isı Kapasitesi : 25.86 J / (mol · K)
Manyetik Sıralama : Diyamanyetik
Kristal Yapı : Ortorombik
Mohs Sertliği : 1.5
İzotop sayısı: Yarı ömürleri bilinen 24
En yaygın izotoplar: İki kararlı Ga-69 (doğal bolluk %60.1) ve Ga-71 (doğal bolluk %39.9).
ÖNEMLİ NOT: Tüm elementler arasında galyum, sıvı olarak en yüksek sıcaklık aralığına sahiptir. Galyumun erime noktası ile kaynama noktası arasında 2373 °C vardır.
Atomik Veriler
Atomik Yarıçap : 135 pm (ampirik)
Kovalent Yarıçap : 122 ± 3 pm
Van der Waals Yarıçapı : 187 pm
Elektronegatiflik : 1.81 (Pauling ölçeği)
1. İyonlaşma Enerjisi : 578.8 kJ / mol
2. İyonlaşma Enerjisi : 1979.3 kJ / mol
3. İyonlaşma Enerjisi : 2963 kJ / mol
Oksidasyon Durumları : -5, -4, -2, -1, +1, +2, +3
Hazırlayan: Rabiye Baştürk
