Gallium
Gallium is a chemical element; it has symbol Ga and atomic number 31. Discovered by the French chemist Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran in 1875, gallium is in group 13 of the periodic table and is similar to the other metals of the group (aluminium, indium, and thallium).
| Gallium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Pronunciation | /ˈɡæliəm/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Appearance | silvery blue | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standard atomic weight Ar°(Ga) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Gallium in the periodic table | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Atomic number (Z) | 31 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Group | group 13 (boron group) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Period | period 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Block | p-block | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electron configuration | [Ar] 3d10 4s2 4p1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrons per shell | 2, 8, 18, 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physical properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Phase at STP | solid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Melting point | 302.9146 K (29.7646 °C, 85.5763 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Boiling point | 2676 K (2403 °C, 4357 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Density (at 20° C) | 5.907 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| when liquid (at m.p.) | 6.095 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Heat of fusion | 5.59 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Heat of vaporization | 256 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molar heat capacity | 25.86 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vapor pressure
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| Atomic properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidation states | −5, −4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3 (an amphoteric oxide) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegativity | Pauling scale: 1.81 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ionization energies |
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| Atomic radius | empirical: 135 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Covalent radius | 122±3 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Van der Waals radius | 187 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Spectral lines of gallium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Other properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Natural occurrence | primordial | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Crystal structure | base-centered orthorhombic (oS8) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lattice constants | a = 452.05 pm b = 766.25 pm c = 452.66 pm (at 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Thermal expansion | 20.5×10−6/K (at 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Thermal conductivity | 40.6 W/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrical resistivity | 270 nΩ⋅m (at 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Magnetic ordering | diamagnetic | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molar magnetic susceptibility | −21.6×10−6 cm3/mol (at 290 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Young's modulus | 9.8 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Speed of sound thin rod | 2740 m/s (at 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Poisson ratio | 0.47 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mohs hardness | 1.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Brinell hardness | 56.8–68.7 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS Number | 7440-55-3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| History | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Naming | after Gallia (Latin for: France), homeland of the discoverer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Prediction | Dmitri Mendeleev (1871) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Discovery and first isolation | Lecoq de Boisbaudran (1875) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotopes of gallium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Elemental gallium is a relatively soft, silvery metal at standard temperature and pressure. In its liquid state, it becomes silvery white. If enough force is applied, solid gallium may fracture conchoidally. Since its discovery in 1875, gallium has widely been used to make alloys with low melting points. It is also used in semiconductors, as a dopant in semiconductor substrates.
The melting point of gallium is used as a temperature reference point. Gallium alloys are used in thermometers as a non-toxic and environmentally friendly alternative to mercury, and can withstand higher temperatures than mercury. An even lower melting point of −19 °C (−2 °F), well below the freezing point of water, is claimed for the alloy galinstan (62–95% gallium, 5–22% indium, and 0–16% tin by weight), but that may be the freezing point with the effect of supercooling.
Gallium does not occur as a free element in nature, but as gallium(III) compounds in trace amounts in zinc ores (such as sphalerite) and in bauxite. Elemental gallium is a liquid at temperatures greater than 29.76 °C (85.57 °F), and will melt in a person's hands at normal human body temperature of 37.0 °C (98.6 °F).
Gallium is predominantly used in electronics. Gallium arsenide, the primary chemical compound of gallium in electronics, is used in microwave circuits, high-speed switching circuits, and infrared circuits. Semiconducting gallium nitride and indium gallium nitride produce blue and violet light-emitting diodes and diode lasers. Gallium is also used in the production of artificial gadolinium gallium garnet for jewelry. Gallium is considered a technology-critical element by the United States National Library of Medicine and Frontiers Media.
Gallium has no known natural role in biology. Gallium(III) behaves in a similar manner to ferric salts in biological systems and has been used in some medical applications, including pharmaceuticals and radiopharmaceuticals.