Gunnar Nordberg

Chemisch ist Gallium (Ga) ähnlich wie Aluminium. Es wird von Luft nicht angegriffen und reagiert nicht mit Wasser. Gallium reagiert bei Kälte mit Chlor und Brom, bei Erwärmung mit Jod, Sauerstoff und Schwefel. Es gibt 12 bekannte künstliche radioaktive Isotope mit Atomgewichten zwischen 64 und 74 und Halbwertszeiten zwischen 2.6 Minuten und 77.9 Stunden. Beim Auflösen von Gallium in anorganischen Säuren entstehen Salze, die sich in unlösliches Hydroxid Ga(OH) umwandeln₃ mit amphoteren Eigenschaften (dh sowohl sauer als auch basisch), wenn der pH höher als 3 ist. Die drei Oxide von Gallium sind GaO, Ga₂O und Ga₂O₃.

Vorkommen und Verwendungen

Die reichste Galliumquelle ist das Mineral Germanit, ein Kupfersulfiderz, das 0.5 bis 0.7 % Gallium enthalten kann und in Südwestafrika vorkommt. Es ist auch in geringen Mengen zusammen mit Zinkblends, in Aluminiumtonen, Feldspäten, Kohle und in den Erzen von Eisen, Mangan und Chrom weit verbreitet. Metall, Legierungen, Oxide und Salze werden in relativ geringem Umfang in Industrien wie dem Maschinenbau (Beschichtungen, Schmierstoffe), dem Instrumentenbau (Lötmittel, Unterlegscheiben, Füllstoffe), der Elektronik- und Elektrogeräteproduktion (Dioden, Transistoren, Laser, Leiterummantelungen) und in der Vakuumtechnik.

In der chemischen Industrie werden Gallium und seine Verbindungen als Katalysatoren verwendet. Galliumarsenid wurde weithin für Halbleiteranwendungen verwendet, einschließlich Transistoren, Solarzellen, Laser und Mikrowellenerzeugung. Galliumarsenid wird bei der Herstellung von optoelektronischen Geräten und integrierten Schaltkreisen verwendet. Andere Anwendungen umfassen die Verwendung von ⁷²Ga für die Untersuchung von Gallium-Wechselwirkungen im Organismus und ⁶⁷Ga als tumorscannendes Mittel. Aufgrund der hohen Affinität von Makrophagen des lymphoretikulären Gewebes z ⁶⁷Ga, es kann bei der Diagnose von Hodgkin-Krankheit, Boeck-Sarkoid und lymphatischer Tuberkulose verwendet werden. Die Gallium-Szintographie ist ein bildgebendes Verfahren der Lunge, das in Verbindung mit einer anfänglichen Röntgenaufnahme des Brustkorbs verwendet werden kann, um Arbeitnehmer zu beurteilen, bei denen das Risiko einer berufsbedingten Lungenerkrankung besteht.

Gefahren

Arbeiter in der Elektronikindustrie, die Galliumarsenid verwenden, können gefährlichen Substanzen wie Arsen und Arsenwasserstoff ausgesetzt sein. Bei der Herstellung der Oxide und pulverförmigen Salze (Ga₂(SO₄)₃, Ga₃Cl) und bei der Herstellung und Verarbeitung von Einkristallen von Halbleiterverbindungen. Das Verspritzen oder Verschütten der Lösungen des Metalls und seiner Salze kann auf Haut oder Schleimhäute von Arbeitern einwirken. Beim Mahlen von Galliumphosphid in Wasser entstehen erhebliche Mengen an Phosphin, die vorbeugende Maßnahmen erfordern. Galliumverbindungen können über verschmutzte Hände und durch Essen, Trinken und Rauchen am Arbeitsplatz aufgenommen werden.

Berufskrankheiten durch Gallium wurden nicht beschrieben, mit Ausnahme eines Fallberichts über einen petechialen Hautausschlag, gefolgt von einer radialen Neuritis nach kurzer Exposition gegenüber einer geringen Menge galliumfluoridhaltiger Dämpfe. Die biologische Wirkung des Metalls und seiner Verbindungen wurde experimentell untersucht. Die Toxizität von Gallium und Verbindungen hängt von der Art des Eintritts in den Körper ab. Bei oraler Verabreichung an Kaninchen über einen langen Zeitraum (4 bis 5 Monate) war die Wirkung unbedeutend und umfasste Störungen der Proteinreaktionen und eine verringerte Enzymaktivität. Die geringe Toxizität erklärt sich in diesem Fall durch die relativ inaktive Resorption von Gallium im Verdauungstrakt. Im Magen und Darm werden unlösliche oder schwer resorbierbare Verbindungen wie Metallgallate und -hydroxide gebildet. Der Staub des Oxids, Nitrids und Arsenids von Gallium war im Allgemeinen toxisch, wenn er in die Atemwege eingeführt wurde (intratracheale Injektionen bei weißen Ratten), was zu Leber- und Nierendystrophie führte. In der Lunge verursachte es entzündliche und sklerotische Veränderungen. Eine Studie kommt zu dem Schluss, dass die Exposition von Ratten gegenüber Galliumoxid-Partikeln in Konzentrationen nahe dem Grenzwert zu einer fortschreitenden Lungenschädigung führt, die der von Quarz induzierten ähnlich ist. Galliumnitrat hat eine starke ätzende Wirkung auf Bindehaut, Hornhaut und Haut. Die hohe Toxizität von Acetat, Citrat und Galliumchlorid wurde durch intraperitoneale Injektion nachgewiesen, die zum Tod der Tiere durch Lähmung des Atemzentrums führte.

Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen

Um eine Kontamination der Atmosphäre von Arbeitsplätzen durch Stäube von Galliumdioxid, Nitrid und Halbleiterverbindungen zu vermeiden, sollten Vorsichtsmaßnahmen die Einhausung von stauberzeugenden Geräten und eine wirksame lokale Absaugung (LEV) umfassen. Persönliche Schutzmaßnahmen während der Herstellung von Gallium sollten die Aufnahme und den Kontakt von Galliumverbindungen mit der Haut verhindern. Daher sind eine gute persönliche Hygiene und die Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung (PSA) wichtig. Das US National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) empfiehlt die Kontrolle der Exposition von Arbeitern gegenüber Galliumarsenid durch Einhaltung der empfohlenen Expositionsgrenzwerte für anorganisches Arsen und empfiehlt, die Konzentration von Galliumarsenid in der Luft durch Arsenbestimmung abzuschätzen. Arbeitnehmer sollten über mögliche Gefahren aufgeklärt werden, und während der Produktion von mikroelektronischen Geräten, bei denen eine Exposition gegenüber Galliumarsenid wahrscheinlich ist, sollten geeignete technische Kontrollen installiert werden. Angesichts der experimentell nachgewiesenen Toxizität von Gallium und seinen Verbindungen sollten sich alle Personen, die mit diesen Stoffen arbeiten, regelmäßigen ärztlichen Untersuchungen unterziehen, wobei besonderes Augenmerk auf den Zustand von Leber, Nieren, Atmungsorganen und Haut zu legen ist .

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