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鎵(jia)（Gallium）是(shi)灰藍色(se)(se)或銀白色(se)(se)的金(jin)屬，元(yuan)素符(fu)號Ga，原子量69.723。鎵(jia)的熔點很低，但(dan)沸點很高(gao)。純液態鎵(jia)有顯(xian)著(zhu)的過冷的趨勢(shi)，在空氣中易氧化，形成氧化膜。

理化性質

物理性質

淡藍色(se)金屬(shu)，在(zai)29.76℃時變為(wei)銀白色(se)液體。液態鎵(jia)很容易過冷（即(ji)冷卻至0℃而不固化）。鎵(jia)能浸潤玻(bo)璃，故不宜使用玻(bo)璃容器(qi)存放。

受(shou)熱至熔(rong)點時變為液體，再冷卻至0℃而不固化，由液體轉(zhuan)變為固體時，其體積約增大3.2%。常溫時鎵在干燥空氣中穩定。

純鎵是銀白色的，可以浸潤玻璃，沸點很(hen)高，在大約1500℃時有很(hen)低的蒸(zheng)汽壓。

物理性質

硬度 1.5～2.5

溶解性 微溶于汞，形成(cheng)鎵汞齊

熔點 29.76℃

沸點 2403℃

密度(du) 5.904g/cm3

化學性質

電子排(pai)布[Ar]3d104s24p1，位(wei)于第(di)四周期(qi)第(di)ⅢA族。

在潮(chao)濕(shi)空氣中氧(yang)化，加(jia)熱(re)至(zhi)500℃時著(zhu)火。室(shi)溫時跟(gen)水反應緩慢，跟(gen)沸水反應劇烈生成氫氧(yang)化鎵放出氫氣。加(jia)熱(re)時溶(rong)(rong)于無機酸或苛性(xing)堿溶(rong)(rong)液。能(neng)跟(gen)鹵素、硫、磷、砷、銻等反應。

鎵(jia)(jia)(jia)在干燥空氣(qi)中(zhong)(zhong)較(jiao)穩定并(bing)生(sheng)(sheng)成氧化(hua)(hua)物薄(bo)膜(mo)阻止繼續(xu)氧化(hua)(hua)，在潮濕空氣(qi)中(zhong)(zhong)失去光澤。與(yu)堿反(fan)應(ying)放出氫氣(qi)，生(sheng)(sheng)成鎵(jia)(jia)(jia)酸鹽。能被冷濃鹽酸浸蝕，對熱硝酸顯鈍性(xing)，高溫時(shi)能與(yu)多(duo)數非金(jin)屬反(fan)應(ying)；溶于酸和堿中(zhong)(zhong)，鎵(jia)(jia)(jia)在化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應(ying)中(zhong)(zhong)存在+1、+2和+3化(hua)(hua)合(he)價，其中(zhong)(zhong)+3為(wei)其主要化(hua)(hua)合(he)價。鎵(jia)(jia)(jia)的(de)活(huo)動性(xing)與(yu)鋅相似，卻(que)比(bi)鋁低(di)。鎵(jia)(jia)(jia)是(shi)兩性(xing)金(jin)屬，既能溶于酸（產(chan)生(sheng)(sheng)Ga3+）也(ye)能溶于堿。鎵(jia)(jia)(jia)在常(chang)溫下，表(biao)面產(chan)生(sheng)(sheng)致密的(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)阻止進(jin)一(yi)步氧化(hua)(hua)。加熱時(shi)和鹵素、硫迅(xun)速反(fan)應(ying)，和硫的(de)反(fan)應(ying)按計量比(bi)不同(tong)產(chan)生(sheng)(sheng)不同(tong)的(de)硫化(hua)(hua)物。

生理學：還(huan)沒(mei)有發現(xian)鎵有生理微(wei)量(liang)元素的功能。和(he)鋁一樣(yang)，它只通(tong)過腸道很微(wei)量(liang)的吸(xi)收。可以利用三氧化二鎵在老鼠(shu)(shu)、家鼠(shu)(shu)、狗肺部沉積的數據。

皮(pi)下(xia)注(zhu)射鎵(jia)后，鎵(jia)在組織(zhi)中(zhong)的(de)分(fen)布模(mo)式是定時的(de)，這和(he)靜脈(mo)注(zhu)射很相似。鎵(jia)在組織(zhi)中(zhong)的(de)分(fen)布模(mo)式取(qu)決于攝入鎵(jia)的(de)劑量。主(zhu)要(yao)的(de)排泄渠道是尿液。癌癥患者對鎵(jia)的(de)清理分(fen)為兩階(jie)段，半衰期(qi)分(fen)別為87分(fen)鐘(zhong)和(he)24.5小時。

鎵的毒性是和生物(wu)的種(zhong)類相關的。在服用濃度高于750mg/kg時(shi)才會(hui)表(biao)現出對(dui)人腎臟的毒性。對(dui)老鼠的實驗表(biao)明，鎵會(hui)導致鎵，鈣和磷酸鹽在腎中(zhong)的沉積，這(zhe)會(hui)堵塞(sai)腎腔。

分析化學(xue)：Dymov和Savostin曾對鎵(jia)的(de)(de)(de)(de)分析化學(xue)作(zuo)了(le)全面的(de)(de)(de)(de)回顧。由于(yu)(yu)鎵(jia)在(zai)環境中的(de)(de)(de)(de)濃度很低，靈敏度是選擇(ze)探(tan)測(ce)方法時的(de)(de)(de)(de)主要問題。由于(yu)(yu)這個原因，最(zui)常用(yong)熒光計(ji)和中子活化法。可以在(zai)測(ce)量前對樣品(pin)進行濃縮，例如，通過溶(rong)劑提(ti)取(qu)，提(ti)高了(le)靈敏度，但增加了(le)勞(lao)動量。8-羥基醌常用(yong)于(yu)(yu)生(sheng)物(wu)材料中鎵(jia)的(de)(de)(de)(de)熒光測(ce)定法。水(shui)楊醛二氯腙化碳作(zuo)為熒光物(wu)質，使(shi)探(tan)測(ce)極限降到了(le)2ng/L。pyrrolidinecarbodithioate和二乙基二硫(liu)代氨基甲酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)混(hun)合物(wu)用(yong)于(yu)(yu)在(zai)中子活化法前提(ti)取(qu)鎵(jia)。鎵(jia)的(de)(de)(de)(de)探(tan)測(ce)極限可以達到1ng/L。

原子序數 31

原子量 69.72

共價半徑(jing) 125皮米

離子半徑 82皮米

第一電離(li)能 578.8kJ/mol

電負性（鮑林(lin)標度） 1.81

毒理(li)性質：鎵(jia)的(de)(de)毒性是(shi)和生物的(de)(de)種類相關的(de)(de)。在(zai)一項研究中，老(lao)鼠的(de)(de)LD50大于220mg/kg，狗(gou)的(de)(de)只(zhi)有18mg/kg。狗(gou)的(de)(de)死亡是(shi)由于腎功能的(de)(de)衰(shuai)竭。

鎵和鎵的(de)化(hua)合物有(you)微弱的(de)毒性，但(dan)是(shi)沒有(you)任何文獻表明鎵有(you)生(sheng)殖毒性。相反，硝酸鎵可(ke)以用于(yu)治療某些疾病。鎵容易附著(zhu)到桌面、手、還有(you)手套(tao)上留下(xia)黑色(se)的(de)斑跡(ji)。

制備方法

可由鋁土(tu)礦(kuang)或閃鋅礦(kuang)中提(ti)取。最后經電解制得純凈(jing)鎵。

主要從(cong)煉(lian)鋅廢渣(zha)和煉(lian)鋁廢渣(zha)中(zhong)回收提取。

工(gong)(gong)業(ye)生產以(yi)工(gong)(gong)業(ye)級金屬(shu)(shu)鎵為原料(liao)，用(yong)電(dian)(dian)解(jie)法(fa)(fa)、減(jian)壓蒸餾(liu)法(fa)(fa)、分(fen)步結晶法(fa)(fa)、區域熔融(rong)法(fa)(fa)進(jin)一(yi)步提純(chun)，制(zhi)(zhi)(zhi)得(de)高(gao)(gao)純(chun)鎵。電(dian)(dian)解(jie)法(fa)(fa)以(yi)99.99%的工(gong)(gong)業(ye)級金屬(shu)(shu)鎵為原料(liao)，經電(dian)(dian)解(jie)精煉(lian)等工(gong)(gong)藝(yi)，制(zhi)(zhi)(zhi)得(de)高(gao)(gao)純(chun)鎵的純(chun)度≥99.999%。以(yi)≥99.999%的高(gao)(gao)純(chun)鎵為原料(liao)，經拉制(zhi)(zhi)(zhi)單晶或其他提純(chun)工(gong)(gong)藝(yi)進(jin)一(yi)步提純(chun)，制(zhi)(zhi)(zhi)得(de)高(gao)(gao)純(chun)鎵的純(chun)度≥99.99999%。

應用領域

工業用途

制造半導體氮化鎵(jia)(jia)、砷化鎵(jia)(jia)、磷化鎵(jia)(jia)、鍺半導體摻(chan)雜(za)元；純鎵(jia)(jia)及低熔合金可作(zuo)(zuo)核反應的(de)熱交換介質；高溫溫度計的(de)填(tian)充料(liao)；有機反應中作(zuo)(zuo)二酯(zhi)化的(de)催化劑。

鎵(jia)的(de)(de)工業應(ying)用還很(hen)原始，盡管它獨特(te)的(de)(de)性能可能會應(ying)用于很(hen)多方面。液態(tai)鎵(jia)的(de)(de)寬溫(wen)度范(fan)圍以(yi)及它很(hen)低的(de)(de)蒸汽壓使它可以(yi)用于高溫(wen)溫(wen)度計和高溫(wen)壓力計。鎵(jia)化合物，尤其是砷(shen)化鎵(jia)在(zai)電(dian)子工業已(yi)經引(yin)起了越(yue)來越(yue)多的(de)(de)注意。沒有能利用的(de)(de)精確的(de)(de)世界鎵(jia)產量數據，但是臨近地(di)區的(de)(de)產量只有20噸(dun)/年。

鎵-68會發(fa)射正電子，可以用(yong)于正電子斷層成像(xiang)。

鎵(jia)銦合金(jin)可用于汞的(de)替代品(pin)。

醫學應用

在(zai)觀察到(dao)癌(ai)組(zu)織對(dui)67Ga有吸引力(li)之后(hou)，美國國家(jia)癌(ai)癥學會指出穩定的(de)(de)鎵(jia)對(dui)于(yu)嚙齒(chi)動物的(de)(de)腫瘤很有療(liao)效。這(zhe)曾(ceng)在(zai)癌(ai)癥病人身上試驗(yan)過。當(dang)服用劑量為750mg/kg時，鎵(jia)對(dui)人的(de)(de)腎(shen)臟有害(hai)。不(bu)停的(de)(de)灌輸(shu)鎵(jia)的(de)(de)配制藥(yao)品(pin)可以降低鎵(jia)對(dui)腎(shen)小(xiao)管的(de)(de)毒性。

發現歷史

鎵(jia)是化學(xue)史上第一個先從理論(lun)預言，后在自(zi)然界中(zhong)被(bei)發現驗證的(de)化學(xue)元(yuan)(yuan)素(su)。1871年，門捷列(lie)夫發現元(yuan)(yuan)素(su)周期表中(zhong)鋁(lv)元(yuan)(yuan)素(su)下面有個間隙(xi)尚未被(bei)占據，他(ta)預測這種未知元(yuan)(yuan)素(su)的(de)原子量大約(yue)是68，密度為(wei)5.9g/cm3，性質與鋁(lv)相似，他(ta)的(de)這一預測被(bei)法(fa)國化學(xue)家布(bu)瓦博得朗（Paul Emile Lecoq de Boisbaudran）證實(shi)了。

鎵在(zai)巴黎(li)由布(bu)瓦(wa)博得朗于1875年發現。他在(zai)閃鋅(xin)礦礦石(shi)（ZnS）中提取的鋅(xin)的原子光譜上觀察到了一個新(xin)的紫色線(xian)。他知道這意味(wei)著一種(zhong)未知的元素出現了。

在(zai)1875年(nian)11月，布瓦博得朗(lang)提取(qu)并提純(chun)了這種新的金屬(shu)，并證明了它像鋁。在(zai)1875年(nian)12月，他向法國科(ke)學(xue)院宣布了它。

含量分布

由于鎵(jia)在(zai)(zai)地殼中(zhong)的(de)濃度很低。在(zai)(zai)地殼中(zhong)占(zhan)總量的(de)0.0015%。它的(de)分布(bu)很廣泛(fan)，但不以純(chun)金(jin)屬狀態存在(zai)(zai)，而以硫鎵(jia)銅礦（CuGaS2）形式存在(zai)(zai)，不過很稀少，經濟上(shang)也不重要。鎵(jia)是閃鋅礦、黃(huang)鐵礦、礬土、鍺石工業處理過程中(zhong)的(de)副產品。

自(zi)然界中常以微(wei)量分散于鋁土礦(kuang)(kuang)、閃(shan)鋅礦(kuang)(kuang)等(deng)礦(kuang)(kuang)石中。由鋁土礦(kuang)(kuang)中提取(qu)制得。在(zai)高溫(wen)灼燒鋅礦(kuang)(kuang)時，鎵就以化合(he)物(wu)的形式揮發出來(lai)，在(zai)煙道里凝結(jie)，鎵常與銦和鉈共生。經電解、洗(xi)滌(di)可以制得粗鎵，再經提煉可得高純度鎵。

時下世界(jie)90%以上的(de)(de)原(yuan)生(sheng)鎵(jia)(jia)都(dou)是在(zai)生(sheng)產(chan)(chan)氧(yang)(yang)化鋁過程中提(ti)取(qu)的(de)(de)，是對礦產(chan)(chan)資源(yuan)(yuan)的(de)(de)一(yi)種綜合利用，通(tong)過提(ti)取(qu)金屬(shu)鎵(jia)(jia)增加了(le)礦產(chan)(chan)資源(yuan)(yuan)的(de)(de)附(fu)加值(zhi)，提(ti)高氧(yang)(yang)化鋁的(de)(de)品(pin)質降(jiang)低(di)(di)了(le)廢棄物“赤泥(ni)”的(de)(de)污染(ran)，因(yin)此(ci)非(fei)常符(fu)合當前(qian)低(di)(di)碳經(jing)濟以最(zui)小的(de)(de)自然資源(yuan)(yuan)代價獲(huo)取(qu)最(zui)大利用價值(zhi)的(de)(de)原(yuan)則。鎵(jia)(jia)在(zai)其它金屬(shu)礦床中的(de)(de)含量(liang)極低(di)(di)，經(jing)過一(yi)定富集后也只能達到幾百克/噸，因(yin)而鎵(jia)(jia)的(de)(de)提(ti)取(qu)非(fei)常困難，另一(yi)方面，由于伴生(sheng)關系，鎵(jia)(jia)的(de)(de)產(chan)(chan)量(liang)很(hen)難由于鎵(jia)(jia)價格上漲而被大幅拉動，因(yin)此(ci)，原(yuan)生(sheng)鎵(jia)(jia)的(de)(de)年(nian)產(chan)(chan)量(liang)極少，全球(qiu)年(nian)產(chan)(chan)量(liang)不(bu)足300噸，是原(yuan)生(sheng)銦產(chan)(chan)量(liang)的(de)(de)一(yi)半，如(ru)果這種狀況不(bu)能得(de)到改善，未來20-30年(nian)這些(xie)金屬(shu)鎵(jia)(jia)將會出現嚴重短缺。

儲存方法

由(you)于液態鎵(jia)的密度高(gao)于固(gu)體(ti)密度，凝固(gu)時(shi)體(ti)積膨脹(zhang)，而(er)且熔(rong)點很低，儲(chu)存(cun)時(shi)會(hui)不斷(duan)地熔(rong)化凝固(gu)。所以使用(yong)(yong)玻(bo)璃(li)儲(chu)存(cun)會(hui)撐(cheng)破(po)瓶子和浸潤(run)玻(bo)璃(li)造成浪費，鎵(jia)適(shi)合使用(yong)(yong)塑(su)料(liao)瓶（不能盛(sheng)滿）儲(chu)存(cun)。

最新研發

2014年9月(yue)23日(ri)，美國(guo)北卡羅(luo)來(lai)納州一個科研(yan)團(tuan)隊日(ri)前研(yan)發出一種可進(jin)行自我修復的變(bian)形(xing)液態金(jin)屬，距離打造“終(zhong)結者”變(bian)形(xing)機(ji)器人的目標更進(jin)一步。

科學家們使用鎵(jia)和銦合(he)金(jin)合(he)成液(ye)態金(jin)屬(shu)，形成一種固溶(rong)合(he)金(jin)，在室溫下就可(ke)以成為(wei)(wei)液(ye)態，表(biao)(biao)面(mian)張力為(wei)(wei)每米(mi)500毫(hao)牛頓。這意味著(zhu)，在不(bu)受外力情況下，當(dang)(dang)這種合(he)金(jin)被放在平坦桌(zhuo)面(mian)上(shang)(shang)時會保持一個幾(ji)乎完美的圓球(qiu)不(bu)變(bian)。當(dang)(dang)通過(guo)(guo)少量(liang)電(dian)(dian)流刺激后，球(qiu)體(ti)表(biao)(biao)面(mian)張力會降低，金(jin)屬(shu)會在桌(zhuo)面(mian)上(shang)(shang)伸展。這一過(guo)(guo)程(cheng)是可(ke)逆(ni)的：如果(guo)電(dian)(dian)荷從正轉負(fu)，液(ye)態金(jin)屬(shu)就會重新(xin)成為(wei)(wei)球(qiu)狀。更改(gai)電(dian)(dian)壓大小還(huan)可(ke)以調(diao)整金(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)張力和金(jin)屬(shu)塊粘度，從而令其變(bian)為(wei)(wei)不(bu)同(tong)結(jie)構。

北卡羅來納(na)州立大學副教授邁克爾(er)·迪基（Michael Dickey）說：“只需(xu)要不到一伏(fu)特的電壓就可改變金屬表面張力，這種(zhong)(zhong)改變是相當(dang)了不起的。我們可以利用這種(zhong)(zhong)技術控制液態金屬的活(huo)動(dong)，從而改變天線(xian)形狀、連接或(huo)斷(duan)開(kai)電路等(deng)。”

此外，這項研究還可以用(yong)于幫助(zhu)修(xiu)復(fu)人類切斷的神經(jing)，以避免長(chang)期(qi)殘疾。研究人員宣稱，該(gai)突破有助(zhu)于建造更(geng)好的電路、自我修(xiu)復(fu)式結構，甚至有一天可用(yong)來制造《終結者》中的T-1000機器人。

2023年8月，廣西大學本(ben)碩博創業(ye)團隊“保‘鎵’衛國(guo)”研發出核心(xin)技術，成功制備出純(chun)度(du)均達到國(guo)際(ji)領先水(shui)平(ping)的芯片產(chan)業(ye)關(guan)鍵原材料7N高純(chun)鎵。

熔沸點的差異

有(you)趣的(de)(de)是(shi)，盡管鎵(jia)的(de)(de)熔點(dian)僅僅只(zhi)有(you)區區29.76℃，按照(zhao)正常人(ren)直覺式的(de)(de)認知，鎵(jia)的(de)(de)沸(fei)點(dian)應(ying)該(gai)很低，但事實上鎵(jia)的(de)(de)沸(fei)點(dian)達到了(le)整整2403℃——差(cha)了(le)2373℃。這個沸(fei)點(dian)幾乎與高沸(fei)點(dian)金(jin)屬——銅、鐵(tie)等(deng)相(xiang)當。對比一下，汞的(de)(de)熔點(dian)是(shi)-38.86℃，沸(fei)點(dian)是(shi)356.72℃，僅僅差(cha)了(le)395.58℃。現代研究表明，這是(shi)因為Ga晶體中存在Ga2分子，熔化時克服(fu)的(de)(de)是(shi)分子間的(de)(de)范(fan)德華力(li)，而沸(fei)騰時Ga2要裂(lie)解(jie)成(cheng)原子，克服(fu)的(de)(de)是(shi)共價鍵(jian)的(de)(de)靜電力(li)。這就(jiu)導致了(le)鎵(jia)熔化容易沸(fei)騰難，因為共價鍵(jian)是(shi)很難被破壞(huai)的(de)(de)。