Gálio (Ga)

GálioO gálio é o elemento químico que pertence ao quarto período e ao décimo terceiro grupo (metais representativos) da Tabela Periódica.

O elemento gálio forma compostos trivalentes. O gálio apresenta o “efeito do par inerte”, de modo que os compostos monovalentes adquirem importância na sequência Ga → In → Tl. O gálio é moderadamente reativo. Seus compostos se situam no limite entre aqueles com caráter iônico e covalente. Muitos de seus compostos são covalentes quando anidros, mas formam íons em solução.

O gálio é duas vezes mais abundante que o boro. Pequeníssimas quantidades de gálio são encontradas na bauxita. Durante o processo Bayer de purificação de alumina, a concentração de gálio na solução alcalina aumenta cerca de 1/250. O gálio é recuperado da poeira de exaustão, sendo o metal obtido por eletrólise das soluções aquosas de seus sais.

Não há muita demanda pelo gálio, mas pequenas quantidades dele são empregadas para “dopar” cristais para a fabricação de transistores. A fabricação de semicondutores requer gálio de altíssima pureza, obtido pelo método de refino por zona. O gálio também é usado em outros dispositivos semicondutores. O arseneto de gálio, GaAs, é isoeletrônico com o germânio, e é usado em diodos emissores de luz (em inglês, Light Emitting Diodes, daí a sigla LED) e lasers de diodo.

Estado de oxidação e tipos de ligações

O gálio apresenta três elétrons no nível mais externo. Muitos de seus compostos simples, como GaCl3, são covalentes quando anidros. O gálio forma íons quando em solução.

Existe o Ga(+I). Mas por que se forma composto monovalente? O gálio apresenta configuração eletrônica de valência s1p1. A monovalência pode ser explicada se os elétrons s permanecerem emparelhados, não participando das ligações. É o chamado “efeito do par inerte”. Se a energia necessária para desemparelhá-los for maior que a energia liberada quando formarem ligações, então os elétrons s permanecerão emparelhados.

O gálio é aparentemente divalente em alguns poucos compostos, tais como o GaCl2. Contudo, ele não é realmente divalente, pois demonstrou-se que a estrutura do GaCl2 é Ga+[GaCl4]-, que contém Ga(I) e Ga(III).

Ponto de fusão, ponto de ebulição e estrutura

Gálio fundidoO gálio tem uma estrutura pouco comum. Cada átomo possui um vizinho próximo, a uma distância de 2,43 Å, e seis vezes mais distante, a distâncias entre 2,70 e 2,69 Å.

Essa notável estrutura se assemelha mais à estrutura das moléculas diatômicas discretas que dos metais. Isso explica o ponto de fusão incrivelmente baixo do gálio, de 30 °C.

Além disso, o gálio líquido se expande quando forma o sólido, isto é, o sólido é menos denso que o líquido. Essa propriedade somente é observada no gálio, germânio e bismuto. O gálio possui ponto de ebulição moderado.