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鎵（Gallium）是(shi)灰藍色(se)或銀白色(se)的金(jin)屬，元素符號Ga，原子量69.723。鎵的熔(rong)點很(hen)低，但(dan)沸點很(hen)高。純液(ye)態鎵有顯著的過(guo)冷(leng)的趨(qu)勢，在空氣中易氧(yang)化(hua)，形成(cheng)氧(yang)化(hua)膜(mo)。

理化性質

物理性質

淡藍色金屬，在29.76℃時變為銀白色液體。液態(tai)鎵很容易過冷(leng)（即冷(leng)卻至0℃而不固(gu)化）。鎵能浸(jin)潤玻璃，故不宜使用玻璃容器存放。

受熱至(zhi)(zhi)熔(rong)點時(shi)(shi)變為液(ye)體(ti)(ti)，再冷(leng)卻至(zhi)(zhi)0℃而不固化，由液(ye)體(ti)(ti)轉(zhuan)變為固體(ti)(ti)時(shi)(shi)，其體(ti)(ti)積約增(zeng)大3.2%。常溫時(shi)(shi)鎵(jia)在干燥空(kong)氣中穩(wen)定(ding)。

純鎵是銀白色的，可以浸潤(run)玻璃，沸點(dian)很高(gao)，在大約1500℃時有很低的蒸汽壓。

物理性質

硬度 1.5～2.5

溶(rong)解性微溶(rong)于(yu)汞，形(xing)成鎵(jia)汞齊

熔點 29.76℃

沸(fei)點(dian) 2403℃

密度 5.904g/cm3

化學性質

電子排(pai)布[Ar]3d104s24p1，位于(yu)第(di)四周(zhou)期第(di)ⅢA族(zu)。

在潮濕空氣(qi)中氧化，加熱至500℃時(shi)(shi)著火。室(shi)溫(wen)時(shi)(shi)跟(gen)(gen)(gen)水反(fan)應緩慢，跟(gen)(gen)(gen)沸水反(fan)應劇烈生(sheng)成氫(qing)氧化鎵放出(chu)氫(qing)氣(qi)。加熱時(shi)(shi)溶(rong)于無(wu)機酸或苛性堿溶(rong)液。能跟(gen)(gen)(gen)鹵素、硫、磷、砷、銻等反(fan)應。

鎵在(zai)(zai)(zai)(zai)干(gan)燥空氣(qi)中較穩定并生成氧化(hua)(hua)物薄膜阻(zu)止繼(ji)續氧化(hua)(hua)，在(zai)(zai)(zai)(zai)潮濕空氣(qi)中失去(qu)光澤。與(yu)堿(jian)反應放出氫氣(qi)，生成鎵酸鹽。能(neng)被(bei)冷濃鹽酸浸蝕，對熱硝酸顯鈍性，高溫(wen)時(shi)能(neng)與(yu)多數非金屬(shu)反應；溶(rong)于(yu)(yu)酸和(he)(he)堿(jian)中，鎵在(zai)(zai)(zai)(zai)化(hua)(hua)學(xue)反應中存在(zai)(zai)(zai)(zai)+1、+2和(he)(he)+3化(hua)(hua)合價，其中+3為其主要化(hua)(hua)合價。鎵的(de)(de)活動性與(yu)鋅(xin)相似，卻比(bi)鋁(lv)低。鎵是兩性金屬(shu)，既能(neng)溶(rong)于(yu)(yu)酸（產(chan)生Ga3+）也能(neng)溶(rong)于(yu)(yu)堿(jian)。鎵在(zai)(zai)(zai)(zai)常(chang)溫(wen)下，表面產(chan)生致密的(de)(de)氧化(hua)(hua)膜阻(zu)止進一步(bu)氧化(hua)(hua)。加熱時(shi)和(he)(he)鹵素、硫(liu)迅(xun)速反應，和(he)(he)硫(liu)的(de)(de)反應按計量比(bi)不同產(chan)生不同的(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)物。

生理學：還(huan)沒有(you)發現鎵(jia)有(you)生理微量元(yuan)素的(de)(de)功能。和鋁一樣(yang)，它只通過腸(chang)道很微量的(de)(de)吸收。可以利(li)用三氧化二鎵(jia)在老鼠、家鼠、狗肺部(bu)沉(chen)積的(de)(de)數據(ju)。

皮下注射鎵(jia)后，鎵(jia)在組織中的(de)分(fen)布模(mo)式(shi)是定時的(de)，這和(he)靜脈注射很相(xiang)似。鎵(jia)在組織中的(de)分(fen)布模(mo)式(shi)取決(jue)于攝入鎵(jia)的(de)劑量。主要(yao)的(de)排(pai)泄渠(qu)道是尿液。癌(ai)癥患者對鎵(jia)的(de)清理分(fen)為兩階段，半衰期分(fen)別為87分(fen)鐘和(he)24.5小時。

鎵(jia)的(de)毒性是和生物的(de)種(zhong)類相(xiang)關的(de)。在(zai)服用濃(nong)度高于750mg/kg時才會(hui)表現出對人腎臟的(de)毒性。對老鼠的(de)實驗(yan)表明，鎵(jia)會(hui)導致鎵(jia)，鈣和磷酸鹽在(zai)腎中的(de)沉積，這(zhe)會(hui)堵塞腎腔。

分析(xi)化(hua)學：Dymov和(he)Savostin曾對鎵的(de)(de)分析(xi)化(hua)學作了(le)全(quan)面的(de)(de)回顧。由于(yu)(yu)鎵在環境中的(de)(de)濃度(du)很(hen)低，靈敏度(du)是選擇探測(ce)(ce)(ce)方法(fa)(fa)時的(de)(de)主要問題。由于(yu)(yu)這個原因(yin)，最常(chang)用熒光計(ji)和(he)中子活化(hua)法(fa)(fa)。可以在測(ce)(ce)(ce)量(liang)前對樣(yang)品進行濃縮，例(li)如，通過溶劑提(ti)(ti)取(qu)，提(ti)(ti)高了(le)靈敏度(du)，但增加了(le)勞動量(liang)。8-羥基(ji)醌(kun)常(chang)用于(yu)(yu)生(sheng)物(wu)材料中鎵的(de)(de)熒光測(ce)(ce)(ce)定法(fa)(fa)。水楊醛二氯腙化(hua)碳作為熒光物(wu)質，使探測(ce)(ce)(ce)極限(xian)降(jiang)到了(le)2ng/L。pyrrolidinecarbodithioate和(he)二乙(yi)基(ji)二硫代(dai)氨基(ji)甲(jia)酸鹽的(de)(de)混合物(wu)用于(yu)(yu)在中子活化(hua)法(fa)(fa)前提(ti)(ti)取(qu)鎵。鎵的(de)(de)探測(ce)(ce)(ce)極限(xian)可以達到1ng/L。

原子序數 31

原(yuan)子量 69.72

共價半徑 125皮米(mi)

離子半徑 82皮米

第一電離(li)能 578.8kJ/mol

電負(fu)性（鮑(bao)林標度） 1.81

毒(du)理性質：鎵的(de)毒(du)性是和生物的(de)種類相(xiang)關的(de)。在一項研究中，老鼠的(de)LD50大于(yu)220mg/kg，狗的(de)只有18mg/kg。狗的(de)死亡是由于(yu)腎功能的(de)衰竭。

鎵(jia)和(he)鎵(jia)的(de)化合物有微弱的(de)毒性(xing)，但是沒有任何(he)文獻(xian)表明鎵(jia)有生殖毒性(xing)。相反，硝(xiao)酸鎵(jia)可以用于治療某些疾病。鎵(jia)容易(yi)附著到桌面、手(shou)、還有手(shou)套(tao)上留下黑色的(de)斑(ban)跡。

制備方法

可由鋁土礦或閃鋅礦中提(ti)取。最后經電解制得純凈(jing)鎵。

主要從煉鋅廢渣和煉鋁廢渣中回收提(ti)取。

工(gong)業生產(chan)以工(gong)業級金(jin)屬(shu)鎵(jia)(jia)(jia)為原(yuan)料(liao)，用電(dian)解(jie)法(fa)(fa)、減(jian)壓蒸(zheng)餾法(fa)(fa)、分(fen)步(bu)結晶(jing)法(fa)(fa)、區(qu)域(yu)熔融(rong)法(fa)(fa)進一(yi)(yi)步(bu)提(ti)(ti)純(chun)(chun)(chun)，制(zhi)得高純(chun)(chun)(chun)鎵(jia)(jia)(jia)。電(dian)解(jie)法(fa)(fa)以99.99%的工(gong)業級金(jin)屬(shu)鎵(jia)(jia)(jia)為原(yuan)料(liao)，經電(dian)解(jie)精煉等工(gong)藝，制(zhi)得高純(chun)(chun)(chun)鎵(jia)(jia)(jia)的純(chun)(chun)(chun)度(du)≥99.999%。以≥99.999%的高純(chun)(chun)(chun)鎵(jia)(jia)(jia)為原(yuan)料(liao)，經拉制(zhi)單晶(jing)或其他提(ti)(ti)純(chun)(chun)(chun)工(gong)藝進一(yi)(yi)步(bu)提(ti)(ti)純(chun)(chun)(chun)，制(zhi)得高純(chun)(chun)(chun)鎵(jia)(jia)(jia)的純(chun)(chun)(chun)度(du)≥99.99999%。

應用領域

工業用途

制(zhi)造半導(dao)體(ti)氮化鎵(jia)、砷化鎵(jia)、磷化鎵(jia)、鍺半導(dao)體(ti)摻雜元；純(chun)鎵(jia)及低(di)熔合(he)金(jin)可作核反(fan)(fan)應(ying)的熱(re)交(jiao)換介質；高溫(wen)溫(wen)度計的填充料(liao)；有機反(fan)(fan)應(ying)中(zhong)作二(er)酯化的催(cui)化劑。

鎵的(de)工業(ye)應用(yong)(yong)還很(hen)原始，盡(jin)管它(ta)(ta)獨特的(de)性能可能會(hui)應用(yong)(yong)于很(hen)多(duo)方面。液態(tai)鎵的(de)寬溫(wen)度(du)范圍(wei)以(yi)及(ji)它(ta)(ta)很(hen)低的(de)蒸汽壓使它(ta)(ta)可以(yi)用(yong)(yong)于高溫(wen)溫(wen)度(du)計(ji)和(he)高溫(wen)壓力計(ji)。鎵化合物，尤(you)其是(shi)砷化鎵在電子工業(ye)已經引(yin)起了(le)越來越多(duo)的(de)注意(yi)。沒有(you)能利用(yong)(yong)的(de)精確的(de)世界(jie)鎵產(chan)量數據，但是(shi)臨近地區的(de)產(chan)量只有(you)20噸/年。

鎵-68會發射正電子，可以(yi)用于正電子斷層成像。

鎵銦合金可(ke)用于(yu)汞的替代品。

醫學應用

在觀察到癌組織對67Ga有吸引(yin)力之后，美(mei)國(guo)(guo)國(guo)(guo)家癌癥學會指出(chu)穩定的(de)(de)(de)(de)鎵(jia)對于嚙齒動(dong)物的(de)(de)(de)(de)腫瘤很有療(liao)效(xiao)。這曾(ceng)在癌癥病人(ren)身上試驗過。當(dang)服用劑量為750mg/kg時，鎵(jia)對人(ren)的(de)(de)(de)(de)腎臟有害。不停的(de)(de)(de)(de)灌(guan)輸(shu)鎵(jia)的(de)(de)(de)(de)配制藥品可以(yi)降低鎵(jia)對腎小(xiao)管的(de)(de)(de)(de)毒(du)性。

發現歷史

鎵是(shi)化(hua)學(xue)史上第(di)一(yi)個(ge)先從理論預(yu)(yu)言，后在(zai)自然界中被發(fa)現驗證的(de)化(hua)學(xue)元(yuan)(yuan)素。1871年，門捷(jie)列夫發(fa)現元(yuan)(yuan)素周期表中鋁元(yuan)(yuan)素下面有個(ge)間隙尚未被占據，他預(yu)(yu)測這(zhe)種(zhong)未知元(yuan)(yuan)素的(de)原(yuan)子量(liang)大約是(shi)68，密度為5.9g/cm3，性質與鋁相似，他的(de)這(zhe)一(yi)預(yu)(yu)測被法(fa)國化(hua)學(xue)家(jia)布瓦博得(de)朗（Paul Emile Lecoq de Boisbaudran）證實了。

鎵在巴黎由布瓦博得(de)朗于(yu)1875年(nian)發現。他在閃鋅(xin)礦(kuang)礦(kuang)石（ZnS）中提取的(de)鋅(xin)的(de)原子光譜上觀察到了(le)一個新的(de)紫色線。他知(zhi)道這意味著一種未(wei)知(zhi)的(de)元素出現了(le)。

在1875年11月，布瓦博得朗提(ti)取并提(ti)純了(le)這種新的金(jin)屬，并證明了(le)它像鋁。在1875年12月，他向法國科(ke)學院宣布了(le)它。

含量分布

由于鎵(jia)在(zai)地殼中(zhong)的濃(nong)度很(hen)(hen)低(di)。在(zai)地殼中(zhong)占總量的0.0015%。它的分布很(hen)(hen)廣泛，但不以(yi)純金屬狀態(tai)存(cun)在(zai)，而以(yi)硫鎵(jia)銅礦（CuGaS2）形式存(cun)在(zai)，不過很(hen)(hen)稀少，經濟(ji)上也不重要。鎵(jia)是閃(shan)鋅礦、黃鐵礦、礬土、鍺石(shi)工業處(chu)理(li)過程中(zhong)的副產品。

自然(ran)界中常以(yi)微量分散于鋁土礦(kuang)、閃(shan)鋅礦(kuang)等礦(kuang)石中。由鋁土礦(kuang)中提(ti)取制(zhi)得。在高(gao)溫灼(zhuo)燒鋅礦(kuang)時，鎵就以(yi)化合(he)物(wu)的形(xing)式揮發出來，在煙道里凝結，鎵常與銦和鉈共生(sheng)。經電解、洗滌可以(yi)制(zhi)得粗鎵，再經提(ti)煉可得高(gao)純度(du)鎵。

時下(xia)世界(jie)90%以(yi)上的(de)(de)原(yuan)(yuan)生(sheng)(sheng)(sheng)鎵(jia)都是在(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)氧(yang)化鋁過程(cheng)中(zhong)提取的(de)(de)，是對礦產(chan)資(zi)源的(de)(de)一(yi)種綜合利(li)用，通過提取金屬(shu)(shu)鎵(jia)增(zeng)加了礦產(chan)資(zi)源的(de)(de)附加值(zhi)，提高氧(yang)化鋁的(de)(de)品質降低了廢棄物“赤泥”的(de)(de)污(wu)染，因(yin)(yin)此(ci)非常符(fu)合當前(qian)低碳經濟(ji)以(yi)最小的(de)(de)自然(ran)資(zi)源代(dai)價獲(huo)取最大利(li)用價值(zhi)的(de)(de)原(yuan)(yuan)則。鎵(jia)在(zai)其(qi)它金屬(shu)(shu)礦床中(zhong)的(de)(de)含量(liang)極低，經過一(yi)定富集后也(ye)只能(neng)(neng)達到(dao)幾(ji)百克(ke)/噸，因(yin)(yin)而(er)鎵(jia)的(de)(de)提取非常困難(nan)(nan)，另一(yi)方面，由于伴生(sheng)(sheng)(sheng)關系，鎵(jia)的(de)(de)產(chan)量(liang)很難(nan)(nan)由于鎵(jia)價格上漲而(er)被大幅拉動，因(yin)(yin)此(ci)，原(yuan)(yuan)生(sheng)(sheng)(sheng)鎵(jia)的(de)(de)年產(chan)量(liang)極少，全球年產(chan)量(liang)不(bu)足300噸，是原(yuan)(yuan)生(sheng)(sheng)(sheng)銦產(chan)量(liang)的(de)(de)一(yi)半，如果這種狀況不(bu)能(neng)(neng)得到(dao)改善(shan)，未來20-30年這些金屬(shu)(shu)鎵(jia)將會出現嚴重短(duan)缺。

儲存方法

由于液態(tai)鎵的密度高于固體(ti)密度，凝固時(shi)體(ti)積膨脹，而且熔(rong)(rong)點很低(di)，儲存(cun)(cun)時(shi)會(hui)不斷地(di)熔(rong)(rong)化凝固。所以使用玻(bo)璃儲存(cun)(cun)會(hui)撐(cheng)破瓶子和(he)浸潤玻(bo)璃造成浪費(fei)，鎵適合使用塑料瓶（不能(neng)盛滿）儲存(cun)(cun)。

熔沸點的差異

有趣的是(shi)(shi)，盡管(guan)鎵的熔(rong)點(dian)僅(jin)僅(jin)只有區(qu)區(qu)29.76℃，按(an)照正常(chang)人直覺式的認知，鎵的沸點(dian)應(ying)該(gai)很低，但事實上(shang)鎵的沸點(dian)達到(dao)了整整2403℃——差(cha)(cha)了2373℃。這個(ge)沸點(dian)幾乎(hu)與高(gao)沸點(dian)金(jin)屬——銅(tong)、鐵(tie)等相當(dang)。對比一下，汞的熔(rong)點(dian)是(shi)(shi)-38.86℃，沸點(dian)是(shi)(shi)356.72℃，僅(jin)僅(jin)差(cha)(cha)了395.58℃。現代研究表明，這是(shi)(shi)因為Ga晶體中(zhong)存在Ga2分子(zi)，熔(rong)化時克服的是(shi)(shi)分子(zi)間的范(fan)德華力，而沸騰(teng)時Ga2要裂解成原(yuan)子(zi)，克服的是(shi)(shi)共(gong)(gong)價鍵的靜電(dian)力。這就導致(zhi)了鎵熔(rong)化容易沸騰(teng)難，因為共(gong)(gong)價鍵是(shi)(shi)很難被破壞的。

理化性質

物理性質

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