GALLIO

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(XVI, p. 329)

Per molto tempo il g. ha costituito un elemento di scarso interesse pratico; si deve all'industria elettronica l'aver trovato interessanti applicazioni che hanno comportato una richiesta del metallo e lo studio di sistemi per la sua estrazione e purificazione, fino a gradi elevatissimi.

Il g. è poco diffuso in natura (la sua ''abbondanza'' è di appena 16 ppm, o g/t); non si conoscono minerali che lo contengano in quantità significativa; è presente, in piccole percentuali, nei minerali di elementi vicini nel sistema periodico: bauxite (alluminio), sfalerite (zinco), blenda (piombo), e può essere ottenuto dai sottoprodotti dell'estrazione di questi metalli. Altre fonti di g. sono rappresentate dai fosfati, dalle ceneri di carboni (dove è presente in concentrazione dello 0,01÷0,1%) e da particolari tipi di minerali di ferro.

La produzione è in forte aumento; ha raggiunto le 100 t/anno nel 1990 (gli aumenti si sono avuti in Francia, Germania, Cecoslovacchia, Ungheria); in Australia è previsto un impianto (francese) da 50 t/anno. Molto g. viene ottenuto dalla rilavorazione dei residui della produzione di dispositivi elettronici (specie in Giappone).

La fonte più utilizzata è costituita dalle soluzioni residuate dalla precipitazione dell'idrato d'alluminio nel processo Bayer di lavorazione della bauxite (v. alluminio, in questa Appendice); queste contengono alluminato di sodio e vengono di solito concentrate e riciclate. In questo modo aumenta la concentrazione del g. presente in soluzione insieme all'alluminato di sodio residuo. Immettendo in queste soluzioni anidride carbonica, si ha precipitazione di idrato d'alluminio, inizialmente abbastanza puro, poi via via sempre più ricco di g. (la concentrazione di questo nell'idrato cresce all'aumentare della sua concentrazione nella soluzione); raccogliendo i precipitati più ricchi in g. e sciogliendoli in soda si ha una soluzione di alluminato e gallato di sodio che si presta all'estrazione del g., inviandola per es. in una cella di elettrolisi con catodo di mercurio col quale il g. forma un amalgama; si può anche aggiungere alla soluzione un amalgama di sodio che fissa il g. presente, o un composto chelante (idrossichinolina, ecc.), o si può far passare la soluzione su opportune resine scambiatrici. Il g. che si ottiene con i vari sistemi non ha purezza sufficiente per gli usi elettronici, dove si richiede un elemento con grado di purezza 6÷8 N, cioè al 99,9999÷99,999999%. Naturalmente il controllo delle impurezze presenti, consentite nell'ordine di una ppm, è possibile solo con sistemi particolari (spettrometria di massa a scarica luminosa, analisi per attivazione, ecc.).

Recentemente il National Research Institute for Metals giapponese e la Beijing University of Iron and Steel Technology cinese hanno firmato un accordo per lo studio dell'estrazione del g. da minerali complessi di ferro (contenenti metalli rari fra i quali il g.) abbondanti in alcune zone della Cina e sfruttati per la produzione dell'acciaio. I due enti hanno gi'a collaborato per il recupero del niobio dalla ghisa. La nuova ricerca, se avr'a successo, potr'a fornire tutto il g. che si consuma in Giappone.

Il g. come arseniuro, GaAs, o come arseniuro doppio con alluminio, GaAlAs, o come fosfuro, GaP, che si preparano per combinazione diretta degli elementi, ad alta temperatura, trova impiego come semiconduttore. Questi composti presentano una banda di energia che permette agli elettroni mobilità notevolmente elevata, superiore a quella che si ha nel silicio, rispetto al quale presenta anche una maggiore leggerezza. Il GaAs trova impiego in dispositivi destinati ad alte velocità di trasmissione dei dati, con frequenze di funzionamento dell'ordine dei GHz, e per campi di temperatura ampi (da −200 a +200°C). Inoltre il GaAs consente di ottenere alti livelli di resistività nei substrati dei dispositivi, permettendo di realizzare un più facile compattamento dei numerosi componenti di un singolo chip.

Bibl.: B. Persic, T. Zhou, in Journal of metals, luglio 1988; P.A. Riveros, in Hydrometallurgy, gennaio 1990.