갈륨

요약 주기율표 13족 4주기에 속하는 원소로 원소기호는 Ga, 녹는점 29.7646℃, 끓는점 2204℃, 밀도는 5.91g/cm3이다. 은백색의 전이후금속으로 화학적 성질은 알루미늄과 비슷하며 산·알칼리에 용해하여 수소를 발생한다. 녹는점이 낮으며 공기 중에서 비교적 안정하며 물에도 침식되지 않는다.

주기율표(갈륨)

원소기호	Ga
원자번호	31
화학계열	전이후 금속
원자량	69.723g/mol
전자배열	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p1
상태	고체
밀도	5.91 g/cm3(실온)
녹는점	29.7646℃
끓는점	2204℃
융해열	5.59kJ/mol
기화열	254 kJ/mol
비열용량	25.86J/mol·K(25℃)
산화상태	+3,+2,+1,-1,-2,-4,-5 (양쪽성 산화물)
전기음성도	1.81 (Pauling scale)

역사

1871년 러시아의 드미트리 멘델레예프가 당시 존재가 알려지지 않았던 원소를 주기율표의 아연과 저마늄 사이 위치에 온다고 임시로 이름을 에카알루미늄(eka-aluminum)이라고 하여 그 성질을 예언하였다. 이후 1875년 프랑스의 화학자 폴 에밀 르코크 드 부아보드랑이 섬아연석 속에서 분광분석법에 의해 발견하였으며 발견자의 국적인 프랑스의 라틴어 Gallia를 따서 이름을 붙였다.

갈륨

갈륨은 자연에서 홑원소로 존재하지 않으며, 갈라이트(CuGaS₂) 같은 광물에 많이 함유되어 있으나 광물 자체가 희귀하다. 아연 광석 등에 미량 들어 있는 데 그 존재량도 적다. 흰 은색 고체로 대단히 무르며 칼로 자를 수 있다. 녹는점이 낮아 상온에서 액체가 될 수 있는 몇 가지 금속 중의 하나이다. 갈륨금속 고체를 손에 쥐면 바로 액체로 변한다. 갈륨은 가장 넓은 온도 범위에서 액체상태로 존재할 수 있는 금속이다. 즉, 이 금속의 녹는점은 29.76℃, 끓는점은 2,204℃로서 무려 2174도의 온도 구간에서 액체상태로 존재한다. 이러한 이유로 고온에서 사용되는 온도계에 이용된다. 이 금속이 녹아 일단 액체가 되면 온도가 녹는점 아래로 내려간다 하더라도 수시간 동안 초유체상태로서 액체 태를 유지한다. 인듐(Indium)과 합금하면 녹는점이 현격히 내려간다. 고체화될 때 부피가 팽창하여 유리나 금속용기를 파손할 우려가 있으므로 유리나 금속용기 용기에 보관해서는 안된다. 화학적 성질은 알루미늄과 비슷하며, 산·알칼리에 용해하여 수소를 발생한다. 공기 중에서 비교적 안정하며 물에도 침식되지 않는다.

천연으로는 안정한 동위원소 ⁶⁹Ga(60.11%)와 ⁷¹Ga(39.89%)가 존재한다.

제조법

석탄재에서 저마늄을 채취할 때 부산물로 얻어지며 공업적으로는 보통 염화갈륨(GaCl₃)이나 갈륨산나트륨을 전기 분해하여 얻는다.

갈륨의 용도

홑원소물질 또는 녹는점이 낮은 합금으로서 온도계의 충전제로 사용된다. 합금으로서 수은의 대용으로 사용되며 반도체의 재료로 쓰인다.