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Home > Outreach > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Gallium

Le gallium est un métal mou de couleur argentée, dont l’aspect est proche de celui de l’aluminium. Il est liquide au-dessus de + 29°C et fond donc dans la main. Il est assez abondant dans la croûte terrestre (17 g/tonne, soit 17 ppm) et présent dans de très nombreux minéraux, quoiqu’en trop faible quantité pour être exploité. Sa production est essentiellement issue des minerais de zinc ou d’aluminium (la bauxite renferme des quantités appréciables de gallium).
On ne connait aucun rôle biologique au gallium. Le métal et la majorité de ses dérivés ne sont pas toxiques. Par contre, les halogénures de gallium (GaCl3, GaBr3) émettent des fumées acides très corrosives en présence d’humidité et sont les seuls dérivés à manipuler avec une extrême précaution.
Le gallium est largement présent dans les liqueurs alcalines issues de l’élaboration de l’aluminium. Il est isolé sous forme d’hydroxyde (Ga(OH)3) par chromatographie à échange d’ions, puis électrolyse. Un gallium de très haute pureté (> 99,999 %) peut être obtenu pour certaines de ses applications.

Cristal de gallium ultra-pur . Crédit photo : foobar, 2004, wikimedia
Ampoule scellée de gallium fondu. Crédit photo : Alschaer666, 2012, wikimedia

Étymologie : Le gallium a été baptisé par son découvreur, le français Lecoq de Boisbaudran. C’est bien à la Gaule (Gallia) et non au patronyme latinisé du savant (Lecoq = Gallus) que revient la véritable étymologie de notre élément.

Origine : Comme la plupart des éléments plus lourds que le fer, le gallium est formé par capture de neutrons au coeur des étoiles en fin de vie, neutrons émis par d’autres réactions nucléaires.

Historique : L’existence du gallium avait été prévue par Dmitri Mendeleïev dans l’élaboration du tableau périodique en 1871 (sous le nom d’eka-aluminium-экаалюминий-, c’est-à-dire « qui vient après l’aluminium »).
Le gallium a été découvert en 1875 par Lecoq de Boisbaudran à partir d’échantillons de sulfure de zinc (ZnS, blende) : la spectroscopie atomique montra deux nouvelles raies violettes absentes du zinc pur.
Lecoq isola le métal la même année. A noter qu’il ignorait tout des travaux de Mendeleïev…

Le gallium dans la vie courante :
La première (et longtemps unique) utilisation du gallium fut liée à sa propriété de se maintenir à l’état liquide sur une large gamme de température. Il a tendance à la surfusion, c’est-à-dire qu’il peut rester liquide même en dessous de son point normal de solidification (+ 29°C). A l’état pur ou allié avec d’autres métaux (galinstan : alliage gallium/indium/étain), il est ainsi un substitut non toxique du mercure pour la mesure de températures (-20°C à + 2000 °C)

Thermomètre médical à Galinstan - Crédit photo : gelegenheitautor, 2012, wikimedia.

De nos jours, la quasi-totalité du gallium est utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs, en particulier sous forme de nitrure (GaN) ou arséniure (GaAs). Ces dérivés ont une très large application : circuits intégrés, composants électroniques divers (diodes, disques Blu-ray), cellules photovoltaïques…

Plaque semi-conductrice (« wafer ») d’arséniure de gallium (GaAs) - Crédit photo : La2O3, 2014, wikimedia