31. Galio

Salimos de la zona de los metales de transición para adentrarnos de nuevo en la parte oriental de nuestra TablaPeriódica. Hoy toca estudiar el galio (Ga), el elemento de 31 protones, un metal de tipo p, como el aluminio (situado justo encima de él) pero lejísimos de éste en cuanto a abundancia y utilización. Aun así, si estás leyendo esto seguro que es gracias al galio… vamos a ver qué cosas interesantes aprendemos de este esquivo metal.

El galio, para empezar, no es muy abundante. A eso se suma que está muy mezclado con otros elementos en la naturaleza… tiene una gran tendencia a ceder electrones (oxidarse) a todo el que se lo pida y eso hace que se asocie con una gran cantidad de elementos. Por todo ello, tardamos mucho tiempo en descubrirlo.

¿Te acuerdas cuando hablé del escandio y dije de Dimitri Medeléiev había predicho su existencia? Pues con el galio pasó lo mismo. Dimitri dedujo que en el lugar donde hoy está el galio iba un elemento desconocido y acertó sus características (masa, densidad, punto de fusión (al menos dijo que sería baja) o estado de oxidación). Lo llamó eka-aluminio.

Al poco de hacer Dimitri sus revolucionarias predicciones, un nuevo elemento, que se ajustaba a las características que había predicho, fue descubierto. Fue en el año 1875, en Francia, por un químico que llegó a convertirse en el mejor espectroscopista del mundo: Paul Émile François Lecoq de Boisbaudran. El método por el que fue descubierto es la espectroscopía, técnica de la que ya he hablado en otras ocasiones. Paul Émilie estudió un sinfín de rocas en su laboratorio. En una de ellas, una muestra de mineral de cinc de los Pirineos, apareció un elemento desconocido. Así que el francés trabajó esa roca para, mediante electrólisis, obtener el primer gramo de galio puro de la historia. Como no podía ser de otra manera, se hizo con un montón de kilos de esas rocas y consiguió llegar a tener en sus manos hasta 75 gramos de ese extraño metal.

Galio puro.

Lecoq nombró a ese metal en honor a la Galia, el nombre latino de Francia (Lo cual le trajo más problemas que otra cosa, la verdad, dados los problemas que había en esos tiempos en Europa con los nacionalismos. Veremos como eso le hizo ser más cauto a la hora de nombrar los siguientes elementos a los que daría nombre). Lo hizo obviando el nombre que anteriormente le había dado Mendeleev, lo cual provocó una épica discusión entre ambos a través de publicaciones en revistas científicas. Lo curioso del tema es que las mediciones que hizo el francés sobre el galio no se ajustaban a las predicciones de Dimitri… y el galo tuvo que reconocer que se había confundido.

Paul Émile François Lecoq 

Una de las cosas que predijo Dimitri es que este material se fundiría a bajas temperaturas. Y tanto que es así, porque el galio se funde a solamente ¡30 grados! Puedes fundirlo con tu propia mano (aunque tampoco es tan fácil como parece, también te lo digo). El galio fundido no es exactamente como el mercurio (supongo que todos hemos jugado alguna vez con una bolita de mercurio). La textura del galio en estado líquido es más parecida a la del agua. (Esto depende de la tensión superficial del material o de lo unidos que estén los átomos entre si). Afortunadamente, el galio, a diferencia del mercurio, no es tóxico, con lo que jugar con una “bolita” de galio no resulta peligroso. Por otra parte, el galio en estado sólido es menos denso que en estado líquido, al igual que pasa también con el agua. 

No obstante, añadir que existen termómetros con galio. Concretamente con galinstano, que es una mezcla de galio, indio y estaño que es líquida por encima de -1´9ºC. 

Derritiendo un poco de galio.

El galio, en los primeros años después de su descubrimiento se podía utilizar para poco más que hacer magia derritiendo cucharillas de dicho metal. Primero, como sabes, era escaso y segundo, era difícil obtenerlo en estado puro. Además, es que no se le encontraba una aplicación mejor.

Pero entonces llegó el siglo XX y, con él, la tecnología de los semiconductores (Expliqué un poco de qué va eso en la entrada del silicio). El compuesto utilizado como semiconductor es el arseniuro de galio (también el nitruro de galio (GaN), aunque menos importante), compuesto con propiedades similares al silicio. Hoy en día, prácticamente todo el galio que se obtiene en el mundo va destinado a servir, junto con el arsénico, de semiconductor. Aunque el silicio sigue siendo el rey de los conductores, muchos aparatos utilizan galio por su ventaja respecto a la mayor resistencia a los cambios de temperatura, lo que supone una mejora en la eficiencia/durabilidad de ciertos aparatos que deban calentarse o soportar cambios bruscos de temperatura y también porque los circuitos hechos con arseniuro de galio funcionan a frecuencias a las que el silicio no resulta operativo. Se utiliza en microondas, ordenadores, móviles o satélites. 

LED Rojo de GaAs y LED azul de GaN

Una aplicación también curiosa es que el galio se utiliza sobretodo para los LEDs rojos y sobretodo lo azules o también el lector de los famosos discos de blue-ray. Para la luz violeta se utiliza galio e indio.

Nitruro de galio. 

Una pequeña porción del galio consumido en el mundo se utiliza en aleaciones, para reducir la temperatura de fusión de otros metales. En los yacimientos de donde se extrae, por cierto, el galio se encuentra en forma de impurezas en minerales que ya hemos nombrado como la bauxita (aluminio), la blenda (cinc) o el cobre. Generalmente se obtiene como subproducto del refinado del cinc o el cobre. 

Otra aplicación interesante del galio es la de estabilizar los átomos de plutonio. Los átomos de plutonio puro están desordenados, cosa que arregla el galio, haciendo que estén en una disposición más uniforme, lo cual facilita el trabajo con dicho metal, que veremos dentro de un tiempo.

Por último, solo comentar que nuestro cuerpo no necesita galio. El hierro es un elemento cuyo comportamiento biológico es similar por lo que, habiendo evolucionado en un mundo con tanto hierro, era tontería usar galio. :-)