【元素図鑑】ガリウム Ga【原子番号31】

ガリウムに関する情報をまとめました。

元素図鑑

ガリウムの基本情報

和名	ガリウム
英名	Galium
語源	発見者の祖国フランスのラテン語名 (Gallia)
元素記号	Ga
原子量	69.72
常温（25℃）での状態	固体（金属）
色	青白色
臭い	ー
密度	5.905 g/cm3（20℃）
融点	29.77℃
沸点	2403℃
発見者	ボアボードラン（フランス） [1875年]
含有鉱物	閃亜鉛鉱

ガリウムの主な特徴

• 金属元素で、銀白色の光沢を持つ
• 融点は29.76℃と非常に低く、体温で容易に溶けるため、手のひらに乗せると液体になる
• 沸点は2204℃と非常に高く、液体状態での温度範囲が広い特異な金属
• 自然界には単体では存在せず、主にボーキサイトや亜鉛鉱石中に微量含まれる
• 化学的には比較的安定で、大気中や水中でも急速に酸化されることはない

ガリウムの歴史

発見

ガリウムは1875年、フランスの化学者ポール・ボアボードランによって、亜鉛鉱石中から分光分析により発見されました。

この発見は、ドミトリ・メンデレーエフが予言していた「エカアルミニウム」に対応する元素とされ、周期表の正当性を証明する事例となりました。

名前の由来

「ガリウム（Gallium）」という名称は、発見者ボアボードランの母国フランスのラテン名「Gallia（ガリア）」に由来しています。

また一説には、彼の姓「Boisbaudran」のラテン語読み「Gallus」に由来するとも言われています。

ガリウムの主な用途

ガリウムはその半導体特性や液体状態での安定性を活かし、次のような用途で広く利用されています：

• 半導体材料： ガリウムヒ素（GaAs）や窒化ガリウム（GaN）として、高速電子デバイスやLEDに使用
• 液体金属冷却材： ガリウム合金（Ga-In-Sn）は低融点で毒性が低く、電子機器の冷却などに使用
• 太陽電池： GaAsやCu(In,Ga)Se₂（CIGS）型太陽電池として高効率化が進む
• 温度計・熱電材料： ガラスを用いない温度計、熱電変換素子としても研究中
• 医療応用： ガリウム化合物が抗腫瘍活性を持つことから、がん治療薬としての応用も研究中

 ガリウムの生成方法

ガリウムは主に次のような方法で副産物として得られます：

• ボーキサイト処理： アルミニウム精錬過程（バイヤー法）の副産物として回収される
• 亜鉛鉱石処理： 電解精錬のアノードスライムからも抽出可能
• 抽出法： 水酸化ナトリウムによる溶解 → 溶媒抽出 → 電解回収によって精製

ガリウムを含む化合物

ガリウムは+3価が最も安定で、多くの化合物を形成します。代表的なものは以下の通りです：

• ガリウムヒ素（GaAs）： 高速・高周波デバイスに使用されるIII-V族半導体
• 窒化ガリウム（GaN）： 青色LEDやパワー半導体として重要。高耐圧・高周波特性を持つ
• 酸化ガリウム（Ga₂O₃）： 次世代パワーデバイス材料として注目
• 硫化ガリウム（Ga₂S₃）： 赤外線光学材料として利用される
• ガリウム錯体： 医薬用途や化学センサー材料として研究される

ガリウムに関わる研究事例

ガリウムは先端材料科学、半導体工学、医薬分野で幅広く研究対象となっています：

• GaN系パワーデバイス： SiやSiCを凌ぐ高性能トランジスタ材料の開発が進む
• Ga-In合金によるフレキシブル回路： 液体金属を利用した伸縮性電子回路の実現
• 抗腫瘍剤としてのガリウム化合物： Ga(NO₃)₃などががん細胞の増殖抑制に有効
• ガリウム酸化物の高効率発光デバイス： UVC領域での発光素子開発
• ナノ構造Ga材料の触媒応用： アモルファスGa粒子による水素生成やCO₂還元

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