ما هو غاليوم؟
غاليوم (رمزه Ga) هو العنصر 31 في الجدول الدوري، وينتمي إلى فلز بعد انتقالي في الدورة 4 والمجموعة 13. فلز ينصهر في يدك عند 29.8 درجة C، وهو أساس مصابيح LED الزرقاء وأجهزة راديو 5G. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً.
القصة
ماهيّة غاليوم وكيف اكتشفناه
الغاليوم هو الفلز المذهل الذي ينصهر في يدك، لكنه يستطيع تحمّل البرد القارس. يتميز هذا الفلز بعد الانتقالي ذي اللون الأزرق الفضي بإحدى أكثر الخصائص غرابة في الجدول الدوري؛ إذ ينصهر عند 29.8°C (85.6°F) فقط، ما يعني أنه يتحول إلى بركة لامعة من السائل عند إمساكه. لكن الجزء الأكثر غرابة هو أن الغاليوم السائل يمكن أن يظل سائلاً حتى -120°C إذا كان نقيًا بدرجة كافية، ما يجعله واحدًا من الفلزات القليلة ذات المجال السائل الواسع جدًا. اكتُشف الغاليوم عام 1875 على يد الكيميائي الفرنسي Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran، لكنه كان قد تنبأ به Dmitri Mendeleev عام 1871 وأطلق عليه اسم "إيكا-ألومنيوم". وعندما عثر عليه Lecoq، تطابقت خصائصه تقريبًا تمامًا مع تنبؤات Mendeleev، مما قدم دليلًا مذهلًا على صحة الجدول الدوري. ويأتي الاسم من "Gallia"، وهو الاسم اللاتيني لفرنسا. ما يجعل الغاليوم ثوريًا بحق هو دوره في الإلكترونيات الحديثة. فأشباه موصلات زرنيخيد الغاليوم (GaAs) أسرع وأكثر كفاءة من السيليكون، مما يجعلها أساسية في التطبيقات ذات التردد العالي مثل مضخمات الهواتف المحمولة، واتصالات الأقمار الصناعية، ومصابيح LED. ومن المحتمل أن يحتوي هاتفك الذكي على عدة مركبات من الغاليوم تتيح له نقل البيانات بسرعات هائلة. يمتلك الغاليوم أيضًا بعض الخصائص المدهشة. فهو واحد من المواد القليلة التي تتمدد عند تجمدها، مثل الماء عند تكوّن الجليد، ما يعني أن الغاليوم الصلب يطفو فوق الغاليوم السائل. ويمكنه كذلك تبليل الزجاج ومواد أخرى، مكوِّنًا طبقة شبيهة بالمرآة يجري بحثها لاستخدامها في الإلكترونيات المرنة والهوائيات المصنوعة من الفلزات السائلة. إليك أمرًا مذهلًا: يجري بحث الغاليوم لاستخدامه في علاج السرطان. يمكن لمركبات الغاليوم أن تتداخل مع استقلاب الحديد في الخلايا السرطانية، وربما تحرم الأورام من الحديد الذي تحتاج إليه للنمو. ويُستخدم أيضًا في التصوير الطبي على هيئة الغاليوم-67، إذ يتراكم في مناطق العدوى والالتهاب.
اكتشاف غاليوم
تتميز قصة اكتشاف الغاليوم بأنها ممتدة على عدة عقود وتشمل عدة علماء، إذ بدأت بتنبؤ Dmitri Mendeleev المذهل وانتهت بعزل Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran الفعلي للعنصر. ففي عام 1871، تنبأ Mendeleev بوجود عنصر مجهول أطلق عليه اسم "إيكا-ألومنيوم" استنادًا إلى الفجوات في جدوله الدوري، وتنبأ بدقة استثنائية بكتلته الذرية وكثافته وخصائصه الكيميائية. وتنبأ Mendeleev بأن تكون الكتلة الذرية لهذا العنصر نحو 68، وأن تكون له نقطة انصهار منخفضة، وأن يكوّن مركبات شبيهة بمركبات الألومنيوم، وهي خصائص ثبتت دقتها بصورة لافتة لاحقًا. وحدث الاكتشاف الفعلي عام 1875 عندما كان الكيميائي الفرنسي Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran يجري تحليلًا طيفيًا لخام الزنك من جبال البرانس. وأثناء فحص الطيف، لاحظ خطين بنفسجيين غير مألوفين لا يتوافقان مع أي عنصر معروف، مما دل على وجود عنصر جديد. وأطلق Lecoq de Boisbaudran على العنصر اسم "الغاليوم" نسبةً إلى Gallia، الاسم اللاتيني لفرنسا، مع أن بعض المصادر تشير إلى أن الاسم كان أيضًا تلاعبًا باسمه؛ فكلمة Lecoq تعني "الديك" بالفرنسية، وكلمة gallus تعني "الديك" باللاتينية. وخلال أشهر من الاكتشاف الطيفي، نجح Lecoq de Boisbaudran في عزل عينة صغيرة من الغاليوم الفلزي بواسطة التحليل الكهربائي، مؤكدًا خصائصه الفيزيائية. وقدمت المطابقة بين تنبؤات Mendeleev والخصائص الفعلية للغاليوم تأكيدًا مذهلًا للقانون الدوري ولجدول Mendeleev الدوري. وأصبح هذا الاكتشاف أحد أشهر أمثلة التنبؤ العلمي في الكيمياء، موضحًا القدرة التنبؤية للنظام الدوري. وأسهم عمل Lecoq de Boisbaudran الدقيق في عزل الغاليوم وتوصيفه في تحديد كثير من خصائصه الأساسية وسلوكه الكيميائي التي لا تزال دقيقة حتى اليوم.