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Entdeckung
Gallium wurde 1875 von dem französischen Chemiker Paul Émile Lecoq de Boisbaudran mittels Spektroskopie in einer Probe des Minerals Sphalerit (Zinkblende) entdeckt. Damit bestätigte er unwissentlich die Vorhersagen des russischen Chemikers Dmitri Mendelejew. Dieser hatte wenige Jahre zuvor das Periodensystem mitentwickelt. Er hatte allerdings einige Lücken gelassen, an deren Stelle er die Existenz noch unbekannter Elemente vermutete. Eines davon nannte er Eka-Aluminium, da es sich im Periodensystem in einer Spalte mit Aluminium befand und diesem chemisch ähneln müsste. Die von Mendelejew vorausgesagten Eigenschaften deckten sich mit den später von Boisbaudran bestimmten Werten. Der Entdecker taufte das neue Element „Gallia“, nach dem lateinischen Namen seiner Heimat Frankreich; möglicherweise spielte auch sein eigener Name eine Rolle, denn „Lecoq“ bedeutet „Hahn“, auf Latein „Gallus“.
Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, KI-Darstellung
Gewinnung
Mit der zunehmenden kommerziellen Bedeutung von Gallium wurde ab den 1970er-Jahren auch die Herstellung ausgeweitet, überwiegend als Nebenprodukt der Aluminiumgewinnung. Historisch bedeutende Förderländer waren Deutschland, Japan, Südkorea, Russland, Kasachstan und Australien. Heute spielen sie nur noch eine marginale Rolle. Ab den 1990er-Jahren wurden die weltweiten Kapazitäten stark ausgebaut, im Durchschnitt um 7 % im Jahr, wie Daten der Deutschen Rohstoffagentur (DERA) zeigen. Seit Mitte der 2000er hat China sein Produktionsvolumen massiv hochgefahren, so dass die Volksrepublik heute nahezu ein Quasi-Monopol auf Gallium hält. Angesichts der zunehmenden Versorgungsengpässe wollen einige ehemalige Förderländer ihre Kapazitäten wieder erweitern.
Historische Anwendungsgebiete
Die ungewöhnlichen Eigenschaften von Gallium – etwa der große Unterschied zwischen Schmelz- und Siedepunkt – fielen bereits bei seiner Entdeckung 1875 auf. Trotzdem hatte das Element bis Mitte des 20. Jahrhunderts nur geringen praktischen Nutzen. Dies war auch auf den Umstand zurückzuführen, dass es ausschließlich als Nebenprodukt bei der Gewinnung anderer Rohstoffe anfällt. Die Herstellung ist zudem verhältnismäßig kostspielig.
Ab 1951 stellten deutsche Chemiker unter Leitung von Heinrich Johann Welker erstmals reine Galliumarsenid-Kristalle her und entdeckten deren herausragende Halbleitereigenschaften. Erste industrielle Anwendungen fanden sich in der Mikrowellen- und Hochfrequenztechnik, die etwa in Radarsystemen eingesetzt wurde. Ab Mitte der 1950er wurden zudem Galliumarsenid-Solarzellen entwickelt, die sich einige Jahre später insbesondere in der Raumfahrt bewährten.
Der US-Ingenieur Nick Holonyak Jr. stellte 1962 auf Basis von Galliumarsenidphosphid die ersten LEDs her, die sichtbares – in diesem Fall rotes – Licht erzeugten. Er legte damit den Grundstein für ein weiteres zentrales Anwendungsfeld von Gallium. Seit den 1990ern wird Galinstan, eine Legierung aus Gallium, Indium und Zinn, als Ersatz für Quecksilber in Fieberthermometern eingesetzt. Der große Vorteil: Die Legierung ist im Gegensatz zum Quecksilber ungiftig.