Le gallium est un métal présent en très petites quantités dans la nature plutôt qu’en gisements exploités pour lui seul. Son intérêt vient surtout de composés capables de transformer ou d’émettre la lumière, ainsi que de son comportement inhabituel près de la température ambiante. Sa découverte a aussi confirmé une prédiction de Mendeleïev sur les éléments encore inconnus de son tableau.
Pourquoi le gallium peut-il fondre dans la main ?
Le gallium pur fond à 29,76 °C : une pièce solide peut donc se liquéfier si elle est réchauffée au-dessus de cette température. À température ambiante, il reste généralement solide, mais une pièce tenue dans la main peut recevoir assez de chaleur pour fondre. Sa température d’ébullition élevée, 2 203,8 °C, lui donne un vaste intervalle où il peut exister à l’état liquide. La Société chimique de France souligne cet écart entre fusion et ébullition dans sa présentation du gallium.
Cette propriété ne signifie pas que le gallium soit un liquide ordinaire à température ambiante, ni qu’il soit adapté à toute manipulation. Évitez notamment de le mettre en contact avec l’aluminium : les informations de sécurité de PubChem signalent que le gallium peut corroder ce métal. Le gallium peut aussi former des alliages à bas point de fusion avec d’autres métaux.
Où le trouve-t-on et comment le récupère-t-on ?
Dans la croûte terrestre, son abondance est estimée à 19 mg/kg. Il apparaît à l’état de traces dans plusieurs minerais, notamment la bauxite, qui sert à produire l’alumine, et la sphalérite, un minerai de zinc. La Royal Society of Chemistry indique qu’il est principalement obtenu comme sous-produit du raffinage du zinc. Il n’est donc pas, en général, extrait d’un gisement constitué principalement de gallium.
Cette présence diffuse explique pourquoi l’approvisionnement dépend du traitement d’autres matières premières. Le gallium figure parmi les métaux pauvres, une famille du tableau périodique qui comprend aussi l’aluminium et l’indium. Sa position en période 4 et dans le groupe 13 le rapproche chimiquement de ces éléments, sans rendre leurs usages identiques.
À quoi servent ses composés ?
Le gallium est surtout recherché pour ses composés semi-conducteurs, des matériaux dont la conductivité électrique peut être contrôlée. L’arséniure de gallium, de formule GaAs, sert notamment à fabriquer des composants électroniques et optoélectroniques. Selon le Jefferson Lab, ce composé peut convertir directement l’électricité en lumière laser; des matériaux à base de gallium sont également utilisés dans des diodes électroluminescentes, ou DEL, qui émettent de la lumière lorsqu’elles sont traversées par un courant.
Le gallium peut aussi intervenir dans des alliages à bas point de fusion et dans des procédés de fabrication de matériaux électroniques. Il faut distinguer l’élément métallique des composés : les propriétés et les usages du GaAs ne sont pas ceux d’un morceau de gallium pur. Le nom du matériau composé indique ici la présence de gallium et d’arsenic dans sa structure.
Qui l’a découvert et d’où vient son nom ?
Le chimiste français Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran a découvert le gallium en 1875. Quelques années auparavant, Dmitri Mendeleïev avait prédit l’existence d’un élément encore absent du tableau périodique, qu’il appelait « eka-aluminium ». Selon PubChem, le nouvel élément fut repéré dans la blende de zinc et son nom vient de Gallia, le nom latin de la Gaule. Sa découverte a ainsi fourni un exemple concret de la capacité du tableau périodique à guider la recherche d’éléments inconnus.