Galyum, periyodik tablodaki en havalı numaralardan birini olan nadir bulunan, gümüşi beyaz bir elementtir. Galyum, oda sıcaklığında saf alüminyuma benzer; parlak, metalik katı haldedir. Ama birkaç dakika elinizde bulunduğunda bu sağlam metal parçası erimeye başlar.
Evet, galyumun erime noktası sadece 85. 6 derece F’tır (29. 8 derece C), bu da onun sıcak küçük elinizde aynaya benzer bir su birikintisi şekline dönüştüğü anlamına geliyor.
Sıvı haliyle galyum cıvaya çok benzer olmasına rağmen, galyum cıva gibi zehirli değildir.
Bu nedenle kullanımı daha güvenlidir fakat cildinizde leke bırakabilir. Ancak YouTube videolarındaki elde eriyen galyum videolarından çok daha fazladır.
Ayrıca akıllı telefonunuzdaki güçlü mikroçipler için LED ışıklarda ve kullanıma hazır yarı iletken malzemede önemli bir bileşen olarak bulunur. Galyumun elektronik dünyasını ele geçirmesini engelleyen tek şey, silikona kıyasla çok nadir ve çok daha pahalı olmasıdır.
Mendeleev, Galyumu Daha Önceden Tahmin Etmişti
Saf galyum, doğada parlak temel formunda bulunmaz. Boksit gibi minerallerden çok adımlı bir kimyasal işlemle çıkarılması gerekmektedir. ABD Jeoloji Araştırması’na göre, Dünya’daki galyum bolluğu yaklaşık milyonda 19 parçadır (buna karşın silikon, milyonda 282.000 parçadır).
Galyumu yeni bir element olarak izole eden ve tanıyan ilk kişi, 1875’te Fransız kimyager Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran’dı. Fransa’nın Latince adı “Gallia” olduğundan galyum adını verdi.
Ancak Boisbaudran’ın keşfinden dört yıl önce, ünlü Rus kimyager Dmitri Mendeleev galyumun varlığından haberdardı.
“Periyodik tablonun babası” olarak bilinen Mendeleev, alüminyumdan sonraki sırada tabloda bir boşluk olduğunu fark etti, böylece “eka-alüminyum” olarak adlandırdığı eksik bir elementin alüminyumun birçok özelliğini paylaştığını, ancak farklı bir atomik yapısı olduğunu belirlemişti.
Mendeleev haklıydı; ancak galyumun alışılmadık niteliklerinin – metal ve ametal arasında olan – onu modern elektronikler için nasıl ideal hale getirebileceğini tahmin edememişti.
Kimlik Krizi Olan Bir Element
İşte galyum hakkında bir başka harika ve tuhaf olan şey, sadece 85.6 derece F’de (29.8 derece C) erirken, 3.999 derece F’ye (2.204 derece C) kadar kaynayamamasıdır. Bu, galyuma herhangi bir elementin en uzun sıvı halini aldığı anlamına gelmektedir.
Fakat bunun nedeni nedir?
American Chemical Society aracılığıyla ulaştığımız, Pennsylvania Üniversitesi’nde kimya profesörü olan Daniel Mindiola, Galyumun kafasının karışık olduğunu söylüyor. “Hafif bir elementle tutarlı olan düşük bir sıcaklıkta erirken, çok daha ağır bir elementle tutarlı olarak yüksek bir sıcaklıkta kaynar. Galyum metal mi yoksa ametal mi olmak istediğini bilemiyor.
Galyum’un bu ikili kişiliği, “metaloidler” ve “geçiş sonrası metaller” olarak adlandırılan periyodik tabloda iki grup arasındaki bir yerde olduğundan kaynaklanmaktadır.
Mindiola, Galyumun alüminyumdan sonraki sırada olduğunu, fakat atomları parlak folyodan çok daha bağımsız olduğunu ve gerçek metallerin bir özelliği olan alüminyumun daha “elektropozitif” olduğunu öne sürmektedir.
Silikon gibi galyum da iyi bir elektrik iletken olabilir, fakat harika bir iletken değildir. Bu metaloidlerin her ikisini, elektrik akışının kontrol edilmesi gereken yarı iletkenliğe birincil aday yapan şey budur.
Mindiola’ya göre, Galyum aslında silikondan bile daha iyi olan ideal yarı iletken element olduğunu, fakat tek sorunun nadir olması ve bu yüzden pahalı olmasıdır.
Mevcut üretim süreçleri kullanıldığında, popüler bazlı yarı iletken malzeme olan galyum arsenit tabakası, silikon devre levhasından yaklaşık bin kat daha pahalıdır.
Küçük Aletlerinizde Galyum Bulunur
Galyum, silikondan çok daha pahalı olmasına rağmen, yeni nesil akıllı telefonlarda popüler bir yarı iletken malzeme haline geldi. Akıllı telefonlar, radyo frekansı (RF) yongaları kullanarak hücresel veri ağlarıyla iletişim kurar ve galyum arsenit ile yapılan RF yongaları, silikondan daha az ısı yayarak, 5G ağları için bir gerekli olan daha yüksek frekans bantlarında çalışabilmektedir.
USGS’ye göre, ABD’de tüketilen tüm galyumun yüzde 70’inden biraz fazlası, RF çipleri ve diğer bütünleştirilmiş devre türlerini yapmak için kullanılmaktadır.
Ancak galyumun en havalı uygulamalarından biridir artık, bilgisayar ekranlarından trafik ışıklarına ve lüks otomobil farlarına kadar her şeyde kullanılan ışık yayan diyotlardır (LED’lerdir).
LED’ler popülerdir çünkü çok etkili ve elektriği doğrudan ışığa dönüştürebilirler. İlk görünür ışık LED’leri, 1960ların başlarında General Electric araştırmacıları tarafından çeşitli galyum alaşımları (galyum, arsenik, nitrojen, fosfor ve diğer elementlerin birleşimleri) ile yapılan diyotların benzersiz özelliklerini keşfettiklerinde icat edildi.
Bir diyotta elektronlar, biri pozitif, diğeri negatif olmak üzere iki yarı iletken malzeme katmanından geçer. Negatif taraftan geçen serbest elektronlar pozitif taraftaki “delikleri” doldururken, yan ürün olarak bir ışık fotonu yayarlar.
Bilim adamları, farklı galyum alaşımlarının farklı görünür ışık frekanslarına sahip fotonlar yaydığını keşfettiler. Galyum arsenit ve galyum fosfit kırmızı, turuncu ve sarı ışık üretirken galyum nitrür mavi ışık üretir.
Mindiola, sadece bir LED’e bir akım uygulayarak, Noel ağacı gibi yanacağını söyledi. LED’ler elektriğe bağlandığında sadece ışık üretmekle kalmaz, aynı zamanda süreç tersine dönüşebilir. Güneş pillerinin içindeki özel diyotlar da galyum bazlı yarı iletkenden yapılmıştır.
Gelen ışığı alırlar ve onu serbest elektronlara ve “deliklere” ayırarak, bir bataryada elektrik olarak kaydedilen voltaj olarak üretirler.
Galyumun Diğer Havalı Kullanımları
Mindiola, tıp dünyası da belirli kanser türlerini tespit etmek ve tedavi etmek için galyum kullanmaya başladığını söylüyor. “Galyum-67, bir tümör hücresinde meydana gelen, normalden daha hızlı çoğalan hücrelere yapışır”.
Galyum-67, zehirli olmayan gama ışınları yayan radyoaktif bir galyum izotopudur. Radyologlar, galyum-67’yi kan dolaşımına enjekte ederek bir hastanın tüm vücudunu bir enfeksiyondan kaynaklanan tümörleri veya iltihaplanmaları tarayabilirler.
Galyum-67 hızlı büyüyen hücre kümelerine yerleştiğinden, bu potansiyel sorunları bir PET taramasında veya gama ışınlarına duyarlı başka bir taramada görüntüleyecektir. Galyum nitrat; sadece tespit etmekle kalmayıp, belirli tümör türlerini küçültme ve öldürme konusunda da geçerliliğini göstermektedir.
Havacılık endüstrisi on yıllardır galyum üzerinde kendini adamış durumda. Uydulara ve uzun menzilli uzay aracına güç sağlayan tüm üst düzey güneş panelleri, Mars Exploration Rovers’daki kritik güneş panelleri de dahil olmak üzere, galyum arsenit sayesinde yapılmıştır.
En yüksek performansta, Mars gezicilerindeki galyum bazlı güneş pilleri, Marslı gün başına 900 watt-saat enerji üretebilmektedir.
İşte Bu Harika!
Belli miktarlarda galyum, indiyum ve kalayı birleştirdiğinizde, -2,2 derece F’de (-19 derece C’de) eriyen metalik bir alaşım elde edersiniz. Galistan markasıyla bilinen bu sıvı metal, termometrelerdeki cıvanın aksine zehirli olmayan bir maddedir.
Fatime ABİK
Bunlar da ilginizi çekebilir
115. Element Nedir? UFO’larla Bir Bağlantısı Var Mıdır?
8 Yıldır Gencin Burnundaki Yabancı Cisim Garip Bir Kötü Kokuya Yol Açtı
Teknolojinin Ne Kadar Geliştiğini Hatırlatacak 9 Harika Görüntü
