El galio (símbolo químico: Ga) es el elemento químico 31 de la tabla periódica.

El galio es un metal, pero tiene unas propiedades inusuales. Su punto de fusión es de aproximadamente 29,76 °C (85,58 °F), por lo que puede fundirse si se sostiene en la mano humana y, al hacerlo, moja la piel y puede dejar manchas. Aunque el galio elemental es relativamente seguro para manipular con cuidado, no es comestible y algunos compuestos de galio pueden ser muy peligrosos o tóxicos. El galio metálico conduce la electricidad como otros metales (la electricidad), pero muchos materiales basados en galio forman semiconductores importantes (por ejemplo, arsenuro de galio, nitruro de galio) que se usan en la electrónica y en los ordenadores y dispositivos optoelectrónicos. En su forma líquida es muy brillante y se ha utilizado para fabricar espejos y como sustituto del mercurio en algunos dispositivos; en su forma más pura es de color plateado, y como sólido presenta un tono gris azulado. El galio se ha utilizado en aplicaciones nucleares para estabilizar ciertas fases cristalinas del plutonio en armas nucleares. Está relacionado químicamente con el aluminio, el indio y el talio.

Propiedades físicas y químicas principales

  • Número atómico: 31.
  • Masa atómica relativa: ≈ 69,72 u.
  • Configuración electrónica: [Ar] 3d10 4s2 4p1.
  • Punto de fusión: 29,76 °C (85,58 °F); punto de ebullición: ≈ 2204 °C.
  • Densidad: ≈ 5,91 g·cm−3 (sólido a temperatura ambiente); el líquido es algo más denso que el sólido, por lo que el galio expande al solidificarse (propiedad inusual entre los metales).
  • Color: plateado brillante (metal) / gris azulado cuando es sólido.
  • Isótopos estables: 69Ga y 71Ga.

Usos y aplicaciones

  • Semiconductores: compuestos como GaAs (arseniuro de galio) y GaN (nitruro de galio) se usan en diodos emisores de luz (LED), láseres, microondas, amplificadores de radiofrecuencia y circuitos de alta velocidad.
  • Energía y fotovoltaica: ciertos semiconductores de galio se emplean en células solares de alta eficiencia, especialmente en aplicaciones espaciales.
  • Electrónica y comunicaciones: transistores de alta frecuencia, circuitos integrados y dispositivos optoelectrónicos.
  • Tecnología térmica: aleaciones de galio (como galinstan) se usan en termómetros y dispositivos de transferencia de calor como alternativas no tóxicas al mercurio.
  • Espejos y superficies reflectantes: el galio líquido forma superficies muy reflectantes y se ha usado experimentalmente en óptica.
  • Aleaciones y metrología: se emplea en aleaciones de bajo punto de fusión y en estudios de propiedades físicas por su comportamiento anómalo al solidificarse.
  • Medicina y diagnóstico: isótopos radiactivos del galio (67Ga, 68Ga) se usan en medicina nuclear para imágenes y en protocolos de diagnóstico; compuestos como el nitrato de galio tienen usos terapéuticos específicos bajo supervisión médica.
  • Aplicaciones militares: el galio se ha empleado para estabilizar fases cristalinas del plutonio en armas nucleares.

Ocurrencia y obtención

El galio no se encuentra en estado nativo en la corteza terrestre; aparece en trazas dentro de minerales como la esfalerita (mineral de zinc) y en la bauxita (mineral principal del aluminio). Se obtiene como subproducto de la refinación del aluminio y del zinc mediante procesos de extracción hidrometalúrgicos. Su disponibilidad es limitada y normalmente se produce en pequeñas cantidades comerciales.

Seguridad y consideraciones ambientales

  • El galio metálico es de baja toxicidad por contacto, pero no debe ingerirse. Puede manchar la piel y las superficies; se recomienda lavarse las manos tras la manipulación.
  • Algunos compuestos de galio, especialmente el arsenuro de galio (GaAs), son tóxicos o potencialmente cancerígenos y requieren procedimientos de manipulación y eliminación adecuados.
  • El galio puede penetrar y fragilizar metales como el aluminio (embrittlement), por lo que debe evitarse su contacto con estructuras de aluminio.
  • Los isótopos radiactivos usados en medicina se manejan con estrictos controles de seguridad radiológica.

Historia

El galio fue descubierto en 1875 por el químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran mediante espectroscopía. Su nombre proviene de Gallia, la palabra latina para la región de Francia.