Gallium (Ga)

Le métal qui fond dans le creux de la main.

Le gallium est un métal argenté qui fond à 29,8 °C : posé sur la paume, il se transforme en flaque brillante. Prédit par Mendeleïev avant même sa découverte, il est devenu un pilier de l'électronique moderne. Associé à l'azote ou à l'arsenic, il donne des semi-conducteurs qui font briller les LED bleues et blanches et amplifient le signal de nos smartphones.

Numéro atomique: 31
Symbole: Ga
Masse atomique: 69,723 u
Famille: Métaux pauvres
État à 0 °C: Solide
Découverte: 1875, Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran

Origine du nom

Du latin Gallia, la Gaule, c'est-à-dire la France.

À quoi il ressemble

Métal gris argenté, mou, qui ressemble à de l'aluminium à l'état solide et à du mercure une fois fondu. Il forme de beaux cristaux et, comme l'eau, augmente de volume en se solidifiant.

Où le trouve-t-on ?

Le gallium représente environ 19 ppm (grammes par tonne) de la croûte terrestre, soit autant que le plomb, mais il est très dispersé : il n'existe pratiquement aucun gisement où il soit concentré. On le trouve à l'état de traces dans la bauxite (minerai d'aluminium) et dans la sphalérite (minerai de zinc).

Comment on le produit

Il est récupéré comme sous-produit lors de la fabrication de l'alumine à partir de la bauxite (procédé Bayer), plus rarement lors du raffinage du zinc. La production mondiale de gallium primaire n'est que de quelques centaines de tonnes par an, dont environ 98 % en Chine. En 2023, Pékin a soumis ses exportations à licence, ce qui a fait grimper les prix.

À quoi sert-il ?

Nitrure de gallium (GaN) des LED bleues et blanches.
Chargeurs rapides compacts au GaN.
Arséniure de gallium (GaAs) des amplificateurs radio des téléphones.
Cellules solaires à haut rendement des satellites.
Alliage liquide Galinstan des thermomètres sans mercure.

Au quotidien

Ampoules et écrans à LED
Smartphone (puces radiofréquence)
Chargeur USB-C « GaN » compact
Thermomètre médical sans mercure

Rôle dans le vivant

Le gallium n'a aucun rôle connu dans le vivant. Certains de ses isotopes radioactifs (gallium 67 et gallium 68) sont toutefois utilisés en médecine nucléaire pour repérer des tumeurs ou des infections par imagerie.

Dangers

Peu toxique au contact de la peau, il la tache cependant de gris. Son principal danger est pour les métaux : le gallium liquide s'infiltre entre les grains de l'aluminium et le rend aussi cassant que du biscuit, ce qui explique son interdiction en bagage aérien.

Histoire

En 1871, Mendeleïev prédit l'existence d'un « éka-aluminium » de densité 5,9. En 1875, le Français Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran le découvre en repérant deux raies violettes inédites dans le spectre d'un minerai de zinc, et le baptise d'après la Gaule (Gallia). Il mesure d'abord une densité de 4,7 ; Mendeleïev lui écrit qu'il se trompe, et une mesure sur un échantillon purifié donne bien 5,9.

Le saviez-vous ?

Une cuillère en gallium fond lorsqu'on s'en sert pour remuer un thé chaud : un tour de magie classique des chimistes.
On a soupçonné Lecoq de Boisbaudran d'avoir glissé son propre nom dans celui du gallium (« coq » se dit gallus en latin) ; il l'a toujours démenti.
Le gallium reste liquide sur un intervalle énorme : de 29,8 °C jusqu'à environ 2 400 °C.
Les LED bleues au nitrure de gallium ont valu le prix Nobel de physique 2014 à Akasaki, Amano et Nakamura.