Gallium - kim loại kỳ lạ có thể tan chảy ngay trong lòng bàn tay

Gallium là nguyên tố hóa học mang số hiệu nguyên tử 31, được nhà hóa học người Pháp Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran phát hiện vào năm 1875. Điều khiến gallium nổi tiếng là nhiệt độ nóng chảy chỉ khoảng 29,8°C. Con số này thấp hơn nhiệt độ cơ thể người, vì vậy nếu cầm một thỏi gallium nguyên chất trong tay, hơi ấm từ cơ thể sẽ đủ để làm nó tan chảy sau vài phút.

Ảnh: jayteealloys

Khác với thủy ngân luôn ở trạng thái lỏng trong điều kiện bình thường và có độc tính cao, gallium là kim loại rắn ở nhiệt độ phòng mát và có độc tính tương đối thấp khi tiếp xúc thông thường. Vì đặc tính độc đáo này, gallium thường được dùng trong các buổi trình diễn khoa học để minh họa rằng không phải mọi kim loại đều cứng và khó nóng chảy.

Ảnh: bs.unansea

Một điều thú vị khác là gallium có xu hướng nở ra khi đông đặc, tương tự nước khi đóng băng. Vì vậy, nếu để gallium lỏng đông cứng trong một chai thủy tinh kín, áp suất tạo ra có thể làm nứt hoặc vỡ vật chứa. Đây là lý do gallium thường được bảo quản trong các hộp hoặc túi chuyên dụng thay vì bình thủy tinh kín.

Gallium còn có một "siêu năng lực" khác: nó có thể thấm vào cấu trúc tinh thể của nhôm, làm nhôm mất gần như toàn bộ độ bền cơ học. Một thanh nhôm vốn rất cứng có thể trở nên giòn và gãy nếu bị gallium xâm nhập. Chính vì vậy, gallium không nên được bảo quản trong hộp hoặc dụng cụ bằng nhôm.

Ảnh: questoes.grancursosonline.com

Mặc dù hiếm khi được biết đến ngoài đời sống hằng ngày, gallium lại đóng vai trò quan trọng trong ngành điện tử hiện đại. Các hợp chất như gallium arsenide (GaAs) và gallium nitride (GaN) được sử dụng để chế tạo linh kiện điện tử tốc độ cao, đèn LED, laser bán dẫn, trạm phát sóng 5G, radar và nhiều thiết bị vệ tinh. Nhờ khả năng hoạt động hiệu quả ở tần số cao và nhiệt độ lớn, chúng đang dần trở thành vật liệu chiến lược trong nhiều lĩnh vực công nghệ.

Trái với suy nghĩ của nhiều người, gallium không quá hiếm trong vỏ Trái Đất, nhưng nó hầu như không tồn tại dưới dạng quặng riêng mà thường phân tán trong quặng nhôm và kẽm. Vì thế, gallium chủ yếu được thu hồi như một sản phẩm phụ trong quá trình luyện kim.

Từ một kim loại có thể tan chảy trong lòng bàn tay đến vật liệu nền tảng của ngành bán dẫn hiện đại, gallium là minh chứng rằng những nguyên tố tưởng chừng kỳ lạ nhất đôi khi lại đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống và công nghệ của con người.