Priče o elementima #25: galij – metal koji je proslavio periodni sustav

Galij je slabo poznat stanovnik periodnog sustava. Čudan je to svat: može se smatrati i krutim i tekućim metalom, a pripada mu i čast da je bio prva potvrda Mendeljejevljevog zakona periodičnosti.

Nenad Raos srijeda, 1. srpnja 2026. u 06:30

Kada sam u dobi od ne znam koliko godina i prije ne znam koliko godina prvi put gledao film „Osmi putnik“ (Alien), a njemu scenu u kojoj je iz svemirskog čudovita kapala neka tekućina, krv, limfa, hematolimfa, elektrolimfa ili štogod, tako korozivna da je probila prvu i drugu palubu svemirskog broda prva mi je misao bila: „Kolika je ekvivalentna težina te kiseline?“ Ekvivalentna težina je danas više-manje napušten pojam u kemiji iza kojeg se krije masa kiseline izražena u gramima kojom se može neutralizirati jedan mol natrijeva ili kalijeva hidroksida ili bilo koje druge jednovalene baze. Najmanju ekvivalenu težinu, 20, ima fluorovodična kiselina (HF), jer treba izvagati 20 grama (1 mol) flurovodika da bi se neutralizirao jedan mol (40 g) natrijeva hidroksida. Možda BH3? Ekvivalentna težina BH3 bila bi trećina njezine relativne molekulske mase (13,8/3 = 4,6), ali BH3 nije kiselina nego baza, a osim toga i to bi bilo premalo da jedna kap rastoči ne znam koliko kilograma metala. Kiselina s tako malom ekvivalentnom težinom naprosto ne može postojati, bilo mi je odmah jasno (a ovo što piše napisao sam samo kao obrazloženje čitatelju). Stoga je jasno da ne može postojati ni tako korozivna tekućina.

Galij je susjed aluminija i indija u periodnom sustavu
Galij je susjed aluminija i indija u periodnom sustavu

 No, tu sam se prevario. Takva tekućina postoji, ali nije kiselina. Ona tako jako i temeljito nagriza aluminij da se ne smije prevoziti zrakoplovima, a ponajmanje unijeti u putničku kabinu. Jer ako se razlije po podu, na podu će nastati rupa, a kroz rupu će ući zrak pa će doći do dekompresije. Zrakoplov neće nužno pasti, ali će popadati maske s kisikom iz pretinaca iznad sjedišta, a pilot će morati smanjiti visinu te prizemljiti čim prije može.

Ta tekućina nije međutim kiselina nego metal, metal koji se zove galij (gallium). Talište mu je samo 30 oC, pa iako se ne smatra tekućim kemijskim elementom, poput žive i broma, talište mu je ipak tako nisko da se tali u ruci, a uostalom što znači „tekući metal“? Svaki metal pri nekoj temperaturi prelazi u talinu, a treba li ga pri tome zagrijavati drugo je pitanje. I u nas, a ne smo u Africi, termometar nerijetko pokazuje temperaturu iznad 30 oC.

 Ljubav galija prema aluminiju možemo lako razumjeti ako ga potražimo u periodnom sustavu. Naći ćemo ga odmah ispod aluminija. U toj se činjenici ogleda i priča o njegovom otkriću jer galij (Ga) je upravo Mendeljevljev ekaaluminij (Ea), nepoznati član njegova sustava čije je postojanje predvidio 1871. godine. Kada je ruski kemičar pročitao rad francuskog kemičara Paul-Emilea Lecoqa de Boisbaudrana objavljenog 1875. godine, odmah je za isti časopis napisao bilješku u kojoj je ustvrdio da je galij upravo ekaaluminij. Kako je to Francuz primio, ostavljam čitatelju da zamisli. Zar da 15 godina istražuje spektre svih mogućih minerala i mineralnih pripravaka, zar da se muči gotovo dvije godine da iz nekoliko stotina kilograma sfalerita (ZnS) izdvoji samo jedan gram novog elementa – i da mu nakon svega toga nekakav Rus kaže da je to učinio prije njega!

Danak nacionalizmu 19. stoljeća: galij je dobio ime po Galiji – i Galima
Danak nacionalizmu 19. stoljeća: galij je dobio ime po Galiji – i Galima

No nesporazum se ubrzo razriješio. Nitko Francuzu nije osporio prvenstvo, nego je Mendeljejev samo upozorio na svoju teoriju, na zakon periodičnosti koji se pokazao točnim, jer je prvi put pokazano i dokazano da je moguće predvidjeti ne samo postojanje nego i svojstva kemijskog elementa. I doista, točno je predvidio njegovu relativnu atomsku masu, 68 (galij: 69,7). Za gustoću je napisao da je „bliska 5,9“ – gustoća krutog galija iznosi 5,907, a tekućeg 6,095 g/cm3! Napisao je da će talište i vrelište novog elementa ležati između tališta i vrelišta aluminija i indija. Tako je i bilo, jer je vrelište galija 2403, aluminija 2519, a indija 2072 stupnjeva Celzija. U predviđanju tališta se međutim prevario, jer galij ima niže talište i od indija (157 oC) i od aluminija (600 oC). (Nisu sva predviđanja ruskog kemičara bila točna, što je boljka svakog zaključivanja po analogiji.) Dobro je predvidio i svojstva njegovih spojeva, oksida, sulfida i klorida. Napisao je i da će ga se otkriti spektroskopski, što je upravo učinio francuski kemičar. Štoviše, napisao je da je Lecoq de Boisbaudran krivo odredio gustoću novog elementa (4,7 g/cm3). Francuski je kemičar ponovio mjerenje i dobio rezultat koji se mnogo bolje slagao s Mendeljejevljevim predviđanjem!

I tako je novi metal ušao na velika vrata u kemiju. On nije samo imenom (po Galiji) proslavio Lecoq de Boisbaudranovu domovinu, a možda i samog otkrivača (jer le coq i gallus znače pjetao), nego je bio prva potvrda periodnog sustava, prvi otkriven „eka-elemenat“ čije je postojanje predvidio Mendeljejev (druga dva su bila ekasilicij – germanij i ekabor – skandij.) No što je s galijem danas?

Galij je našao svoje mjesto u termometrima za mjerenje tjelesna temperature. Jasno je zašto. Pri tjelesnoj temperaturi galij je tekućina, a usto je mnogo podesniji za upotrebu od žive, jer je neotrovan za razliku od žive koja je teški kumulativni otrov. Usto nalazi primjenu i u elektronici jer su galijev nitrid, GaN, i galijev arsenid, GaAs, poluvodiči.

Slitina galija i indija, uz dodatak vode, bakrenog praha i metilceluloze može se upotrijebiti za 3D-printanje elektroničkih elemenata, primjerice za izradu svjetlećih dioda
Slitina galija i indija, uz dodatak vode, bakrenog praha i metilceluloze može se upotrijebiti za 3D-printanje elektroničkih elemenata, primjerice za izradu svjetlećih dioda

No zaboravili smo reći još nešto, nešto što nas vraća na početak ovog priloga. Nisko talište nema samo galij nego i njegove slitine. Slitina galija, indija i kositra, galinstan (= gallium + indium + stannum) ima talište niže od ledišta vode. Ono iznosi samo -19 oC.

Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951., je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik časopisa Priroda i urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Piše za časopis Čovjek i svemir, te mrežne stranice Panopticum i, naravno, Bug-online. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, od kojih treba izdvojiti „Kemijski leksikon u stripu“, „Metali života – metali smrti“ te „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.

Kemijski elementi