Galio para niños
El galio es un elemento químico que puedes encontrar en la Tabla periódica de los elementos. Su número atómico es el 31 y su símbolo es Ga. Fue descubierto en 1875 por el químico francés Paul Émile Lecoq de Boisbaudran. El galio pertenece al grupo 13 de la tabla periódica, junto con otros metales como el aluminio, el indio y el talio.
El galio puro es un metal blando y de color plateado cuando está a temperatura ambiente. Si lo calientas un poco, se derrite y se vuelve un líquido plateado. Es tan especial que se derrite en la palma de tu mano, ¡porque su punto de fusión es muy bajo! Desde que se descubrió, el galio se ha usado mucho para crear aleaciones que se derriten fácilmente. También es muy importante en la fabricación de semiconductores, que son materiales clave en la electrónica.
El punto de fusión del galio es tan preciso que se usa como una referencia para medir temperaturas. Las aleaciones de galio se usan en termómetros que no contienen mercurio, lo que los hace más seguros y amigables con el ambiente. Estos termómetros pueden medir temperaturas más altas que los de mercurio. Existe una aleación llamada galinstano (que contiene galio, indio y estaño) que puede derretirse a temperaturas aún más bajas, incluso por debajo del punto de congelación del agua.
El galio no se encuentra solo en la naturaleza. Siempre está mezclado en pequeñas cantidades con otros minerales, como los de zinc (por ejemplo, la esfalerita) y la bauxita. Como te contamos, el galio se vuelve líquido a temperaturas un poco más altas que la temperatura ambiente (aproximadamente 29,76 °C), y se derrite en tus manos a la temperatura normal del cuerpo humano (unos 37 °C).
El uso principal del galio es en la electrónica. Por ejemplo, el arseniuro de galio es un compuesto muy importante que se usa en circuitos para microondas, circuitos que funcionan muy rápido y circuitos para dispositivos de infrarrojos. Otros compuestos, como el nitruro de galio y el nitruro de galio-indio, son los que hacen posible que existan los diodos emisores de luz de colores azul y violeta, y también los diodos láseres. El galio también se usa para crear un material artificial llamado granate de galio y gadolinio, que se utiliza en joyería. Es considerado un elemento tecnológico muy importante.
Hasta ahora, no se conoce que el galio tenga un papel natural en la biología de los seres vivos. Sin embargo, algunos compuestos de galio se han usado en medicina, por ejemplo, en ciertos medicamentos y en sustancias especiales para hacer diagnósticos por imagen.
Contenido
¿Qué hace especial al galio?
Propiedades físicas del galio
El galio es un metal que es blando y de color grisáceo cuando está líquido. Al enfriarse y volverse sólido, brilla con un color plateado. A bajas temperaturas, es un sólido que se rompe fácilmente. Se derrite a temperaturas muy bajas, como el cesio, el mercurio y el rubidio. De hecho, se derrite si lo sostienes en la mano, ya que su punto de fusión es de solo 29,7646 °C.
Una de sus características más sorprendentes es que el galio líquido se expande un 3,1% cuando se solidifica. Esto significa que, al igual que el hielo en el agua, el galio sólido flota sobre el galio líquido. Por esta razón, no se debe guardar galio líquido en recipientes rígidos (como los de metal o vidrio) ni llenarlos por completo, porque al solidificarse podría romper el recipiente.
El galio tiene una gran tendencia a permanecer líquido incluso por debajo de su punto de fusión, un fenómeno llamado "subenfriamiento". Para que se solidifique, a veces es necesario añadir un pequeño trozo de galio sólido. Su estructura cristalina no es simple; en condiciones normales, tiene una forma llamada ortorrómbica, con 8 átomos en cada unidad básica.
El galio es uno de los pocos metales no radiactivos que son líquidos a temperatura ambiente o cerca de ella. A diferencia del mercurio, el galio líquido se adhiere al vidrio y a la piel, así como a la mayoría de los materiales (excepto el cuarzo, el grafito y el teflón). Esto hace que sea un poco difícil de manipular, aunque es mucho menos tóxico que el mercurio. Si pintas galio sobre vidrio, crea un espejo brillante.
El galio puede dañar otros metales al mezclarse con sus estructuras internas. Por ejemplo, puede debilitar aleaciones de aluminio-zinc y acero.
Propiedades químicas del galio
Reacciones en agua
Los ácidos fuertes disuelven el galio, formando compuestos como el nitrato de galio. Cuando estos compuestos de galio se disuelven en agua, forman un ion especial llamado ion galio hidratado. Si añades amoníaco a estas soluciones, se forma un precipitado de hidróxido de galio (III). Si calientas este hidróxido a 100 °C, se convierte en hidróxido de óxido de galio.
Las soluciones de hidróxido alcalino también disuelven el galio, formando sales de galato. El hidróxido de galio es un material "anfótero", lo que significa que puede reaccionar tanto con ácidos como con bases.
Óxidos y compuestos con calcógenos
El galio solo reacciona con los elementos llamados calcógenos (como el oxígeno o el azufre) a temperaturas bastante altas. A temperatura ambiente, el galio metálico no reacciona con el aire ni con el agua porque forma una capa protectora de óxido. Sin embargo, a temperaturas más altas, reacciona con el oxígeno del aire para formar óxido de galio (III).
Si reduces el óxido de galio (III) con galio puro en un ambiente sin aire y a altas temperaturas (entre 500 °C y 700 °C), obtendrás un óxido de galio (I) de color marrón oscuro. Este óxido es un agente reductor muy potente, capaz de transformar el ácido sulfúrico en sulfuro de hidrógeno. A 800 °C, este óxido de galio (I) se transforma de nuevo en galio y óxido de galio (III).
Historia del descubrimiento del galio
El galio fue descubierto en 1875 por Lecoq de Boisbaudran usando una técnica llamada espectroscopia. Él notó un espectro muy particular al analizar un mineral de zinc de los Pirineos. Ese mismo año, logró aislar el galio puro usando electrólisis de un compuesto de hidróxido. Le dio el nombre de Gallia, que es el nombre en latín de su país natal, Francia. También hizo un juego de palabras con su propio apellido, Lecoq, ya que gallus significa "gallo" en latín, y "coq" es "gallo" en francés.
Lo más interesante es que, antes de que Lecoq de Boisbaudran lo descubriera, la mayoría de las propiedades del galio ya habían sido predichas y descritas por el científico ruso Dmitri Ivanovich Mendeleyev. Él lo llamó eka-aluminio basándose en el lugar que este elemento debía ocupar en su Tabla periódica de los elementos.
| Propiedades | Predicciones de Mendeleev | Propiedades reales |
|---|---|---|
| Peso atómico | ~68 | 69,723 |
| Densidad | 5,9 g/cm3 | 5,904 g/cm3 |
| Punto de fusión | Bajo | 29,767 °C |
| Fórmula del óxido | M2O3 | Ga2O3 |
| Densidad del óxido | 5,5 g/cm3 | 5,88 g/cm3 |
| Naturaleza de hidróxidos | anfótera | anfótera |
¿Dónde se encuentra y cómo se obtiene el galio?
Se encuentran pequeñas cantidades de galio en minerales como la bauxita, el carbón, el diasporo, la germanita y la esfalerita. El galio se obtiene como un subproducto cuando se procesan estos minerales para extraer otros metales.
Isótopos del galio
El galio tiene 31 tipos diferentes de isótopos, con masas que van desde 56 hasta 86. De todos ellos, solo dos son estables y se encuentran de forma natural: el galio-69 y el galio-71. El galio-69 es el más común, formando aproximadamente el 60,1% del galio que existe en la naturaleza, mientras que el galio-71 constituye el 39,9% restante.
Todos los demás isótopos son radiactivos. El galio-67 es el que dura más tiempo, con una vida media de 3,261 días. Los isótopos más ligeros que el galio-69 suelen transformarse en isótopos de zinc. Los isótopos más pesados que el galio-71 se transforman en isótopos de germanio.
En medicina nuclear, el galio se usa como un "trazador" (conocido como escáner de galio) para ayudar a diagnosticar enfermedades donde hay inflamación, infecciones o ciertas condiciones. Esto se debe a que el galio se acumula en los tejidos afectados. El isótopo galio-67 se inyecta en la sangre, y el escáner se realiza dos o tres días después para darle tiempo a que se acumule en los tejidos. Luego, el cuerpo lo elimina principalmente a través de la orina y las heces. La cantidad de radiación a la que se expone una persona es menor que en otros procedimientos como los rayos X o la TAC.
Propiedades atómicas y generales del galio
La masa atómica de un elemento se calcula sumando las masas de los neutrones y protones en un solo átomo de ese elemento. El galio se encuentra en el grupo 13 y el periodo 4 de la tabla periódica. Su masa atómica es de 69,723 unidades de masa atómica (u).
El galio pertenece al grupo de los metales del bloque p. Estos metales suelen ser blandos y tienen puntos de fusión bajos, características que el galio comparte.
El galio es un elemento químico de aspecto blanco plateado. Su estado natural es sólido. El número atómico del galio es 31 y su símbolo químico es Ga. Su punto de fusión es de 302,9146 K (o 29,7646 °C) y su punto de ebullición es de 2477 K (o 2204,85 °C).
La configuración electrónica del galio es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p1. Esta configuración nos dice cómo están organizados los electrones en los átomos del galio. El radio medio del galio es de 130 pm, su radio atómico es de 136 pm, su radio covalente es de 126 pm y su radio de Van der Waals es de 187 pm. El galio tiene un total de 31 electrones, distribuidos en cuatro capas: 2 electrones en la primera capa, 8 en la segunda, 18 en la tercera y 3 en la cuarta.
Galería de imágenes
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Líneas espectrales del galio
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Véase también
En inglés: Gallium Facts for Kids
