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鎵(jia)(jia)（Gallium）是灰藍(lan)色或銀(yin)白色的金(jin)屬(shu)，元素符號Ga，原子(zi)量69.723。鎵(jia)(jia)的熔點很低(di)，但沸點很高。純液(ye)態鎵(jia)(jia)有(you)顯著的過(guo)冷的趨勢，在(zai)空氣中易氧(yang)化(hua)，形成氧(yang)化(hua)膜。

理化性質

物理性質

淡藍(lan)色(se)金(jin)屬，在29.76℃時變為銀白(bai)色(se)液體(ti)。液態鎵很容易過(guo)冷（即冷卻至0℃而(er)不固化(hua)）。鎵能浸潤玻(bo)璃，故不宜使用玻(bo)璃容器存放。

受熱至熔點時變為(wei)液體(ti)，再冷卻至0℃而不固(gu)化(hua)，由液體(ti)轉變為(wei)固(gu)體(ti)時，其體(ti)積約增大3.2%。常(chang)溫時鎵在干(gan)燥空氣中穩定。

純鎵是(shi)銀白(bai)色的，可以浸潤玻璃(li)，沸點很高，在(zai)大(da)約1500℃時有很低的蒸汽壓(ya)。

物理性質

硬度 1.5～2.5

溶解(jie)性 微溶于汞，形(xing)成鎵汞齊

熔點 29.76℃

沸點 2403℃

密度 5.904g/cm3

化學性質

電子排布[Ar]3d104s24p1，位于第四周期第ⅢA族。

在潮(chao)濕空氣中氧化(hua)，加(jia)熱至500℃時(shi)(shi)著火(huo)。室溫時(shi)(shi)跟水反(fan)應(ying)緩慢，跟沸水反(fan)應(ying)劇烈(lie)生成氫(qing)氧化(hua)鎵放出氫(qing)氣。加(jia)熱時(shi)(shi)溶于無機酸(suan)或(huo)苛性堿溶液。能跟鹵素(su)、硫(liu)、磷、砷、銻等(deng)反(fan)應(ying)。

鎵(jia)在(zai)干燥(zao)空(kong)(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)較穩定(ding)并(bing)生(sheng)成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)薄膜阻(zu)止繼(ji)續(xu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)，在(zai)潮濕空(kong)(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)失去(qu)光(guang)澤。與堿(jian)反應放出氫氣(qi)，生(sheng)成鎵(jia)酸(suan)(suan)(suan)鹽。能(neng)被(bei)冷濃鹽酸(suan)(suan)(suan)浸蝕，對熱硝酸(suan)(suan)(suan)顯鈍(dun)性，高(gao)溫(wen)時(shi)能(neng)與多數非金屬反應；溶(rong)于(yu)酸(suan)(suan)(suan)和堿(jian)中(zhong)(zhong)(zhong)，鎵(jia)在(zai)化(hua)(hua)(hua)學反應中(zhong)(zhong)(zhong)存在(zai)+1、+2和+3化(hua)(hua)(hua)合價，其中(zhong)(zhong)(zhong)+3為其主要化(hua)(hua)(hua)合價。鎵(jia)的(de)活動(dong)性與鋅(xin)相似(si)，卻比(bi)鋁低。鎵(jia)是兩性金屬，既能(neng)溶(rong)于(yu)酸(suan)(suan)(suan)（產(chan)生(sheng)Ga3+）也能(neng)溶(rong)于(yu)堿(jian)。鎵(jia)在(zai)常溫(wen)下，表面(mian)產(chan)生(sheng)致密的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜阻(zu)止進(jin)一步氧(yang)化(hua)(hua)(hua)。加熱時(shi)和鹵(lu)素、硫(liu)迅速反應，和硫(liu)的(de)反應按(an)計量比(bi)不(bu)同(tong)(tong)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)(tong)的(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)。

生理學：還沒(mei)有發現鎵有生理微(wei)量(liang)元素的功能。和鋁(lv)一(yi)樣，它只通過腸道很(hen)微(wei)量(liang)的吸收。可以利用三氧化(hua)二鎵在老鼠(shu)、家鼠(shu)、狗肺(fei)部(bu)沉積(ji)的數據(ju)。

皮下注射(she)鎵(jia)(jia)后，鎵(jia)(jia)在組織(zhi)中的分(fen)布模式是(shi)定(ding)時(shi)的，這(zhe)和靜脈注射(she)很相(xiang)似(si)。鎵(jia)(jia)在組織(zhi)中的分(fen)布模式取決于(yu)攝入鎵(jia)(jia)的劑量。主要的排(pai)泄渠道(dao)是(shi)尿(niao)液。癌癥(zheng)患(huan)者對鎵(jia)(jia)的清理分(fen)為兩階段，半衰期(qi)分(fen)別為87分(fen)鐘和24.5小時(shi)。

鎵的(de)毒性(xing)是和生(sheng)物的(de)種類相(xiang)關的(de)。在(zai)服用濃度高于(yu)750mg/kg時才(cai)會表現出(chu)對人腎(shen)(shen)臟的(de)毒性(xing)。對老鼠的(de)實(shi)驗表明，鎵會導致鎵，鈣和磷酸鹽在(zai)腎(shen)(shen)中的(de)沉(chen)積，這會堵塞腎(shen)(shen)腔。

分(fen)(fen)析(xi)化(hua)(hua)學(xue)：Dymov和(he)Savostin曾對鎵的(de)(de)(de)分(fen)(fen)析(xi)化(hua)(hua)學(xue)作(zuo)了(le)(le)全面的(de)(de)(de)回(hui)顧。由于鎵在環境(jing)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)濃(nong)度很低，靈敏度是選擇探測方法(fa)時(shi)的(de)(de)(de)主(zhu)要問題。由于這個原(yuan)因，最常(chang)用熒光計和(he)中(zhong)(zhong)子活化(hua)(hua)法(fa)。可以在測量前(qian)對樣品(pin)進行濃(nong)縮，例(li)如，通過溶劑提(ti)(ti)取(qu)，提(ti)(ti)高(gao)了(le)(le)靈敏度，但增加了(le)(le)勞動量。8-羥基(ji)醌常(chang)用于生(sheng)物(wu)材料中(zhong)(zhong)鎵的(de)(de)(de)熒光測定法(fa)。水楊(yang)醛二(er)氯腙化(hua)(hua)碳作(zuo)為熒光物(wu)質(zhi)，使探測極限(xian)降到了(le)(le)2ng/L。pyrrolidinecarbodithioate和(he)二(er)乙基(ji)二(er)硫代氨(an)基(ji)甲(jia)酸鹽的(de)(de)(de)混合物(wu)用于在中(zhong)(zhong)子活化(hua)(hua)法(fa)前(qian)提(ti)(ti)取(qu)鎵。鎵的(de)(de)(de)探測極限(xian)可以達(da)到1ng/L。

原子序數 31

原子量 69.72

共(gong)價半徑 125皮米

離子半徑 82皮米

第(di)一電離能 578.8kJ/mol

電負性（鮑林標(biao)度） 1.81

毒(du)理性質：鎵的毒(du)性是(shi)和(he)生物的種類相(xiang)關的。在一項(xiang)研究中，老鼠的LD50大于220mg/kg，狗(gou)的只(zhi)有(you)18mg/kg。狗(gou)的死亡是(shi)由(you)于腎功能的衰竭(jie)。

鎵(jia)和鎵(jia)的化合物(wu)有(you)微弱的毒性(xing)，但(dan)是(shi)沒有(you)任何文獻表明鎵(jia)有(you)生殖(zhi)毒性(xing)。相(xiang)反，硝(xiao)酸鎵(jia)可以(yi)用于治(zhi)療某些疾病(bing)。鎵(jia)容易附(fu)著到(dao)桌面、手、還有(you)手套上留下黑(hei)色的斑(ban)跡。

制備方法

可由鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)或閃鋅礦(kuang)(kuang)中提取。最后經(jing)電解(jie)制得(de)純凈鎵。

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

工(gong)(gong)業(ye)(ye)生產以(yi)工(gong)(gong)業(ye)(ye)級金屬鎵(jia)(jia)為(wei)(wei)原(yuan)料，用電(dian)解法(fa)、減(jian)壓蒸(zheng)餾(liu)法(fa)、分步結晶(jing)法(fa)、區域熔(rong)融(rong)法(fa)進一步提純(chun)，制(zhi)得高(gao)純(chun)鎵(jia)(jia)。電(dian)解法(fa)以(yi)99.99%的(de)工(gong)(gong)業(ye)(ye)級金屬鎵(jia)(jia)為(wei)(wei)原(yuan)料，經電(dian)解精煉等工(gong)(gong)藝，制(zhi)得高(gao)純(chun)鎵(jia)(jia)的(de)純(chun)度(du)≥99.999%。以(yi)≥99.999%的(de)高(gao)純(chun)鎵(jia)(jia)為(wei)(wei)原(yuan)料，經拉制(zhi)單晶(jing)或其他提純(chun)工(gong)(gong)藝進一步提純(chun)，制(zhi)得高(gao)純(chun)鎵(jia)(jia)的(de)純(chun)度(du)≥99.99999%。

應用領域

工業用途

制造半導體(ti)氮化鎵(jia)、砷化鎵(jia)、磷化鎵(jia)、鍺半導體(ti)摻雜元；純(chun)鎵(jia)及低熔合金可作核反應(ying)的(de)熱交(jiao)換介質；高(gao)溫溫度計(ji)的(de)填充料；有機(ji)反應(ying)中(zhong)作二酯化的(de)催化劑。

鎵(jia)的(de)(de)工業應用(yong)還很原始，盡管它(ta)獨特的(de)(de)性能可(ke)能會應用(yong)于(yu)很多(duo)方(fang)面。液態鎵(jia)的(de)(de)寬溫度范圍以及它(ta)很低的(de)(de)蒸汽(qi)壓使它(ta)可(ke)以用(yong)于(yu)高溫溫度計和高溫壓力計。鎵(jia)化合物，尤其(qi)是砷(shen)化鎵(jia)在(zai)電子工業已經(jing)引起了越來越多(duo)的(de)(de)注(zhu)意。沒有能利用(yong)的(de)(de)精確(que)的(de)(de)世界鎵(jia)產(chan)量(liang)數據，但(dan)是臨近地區的(de)(de)產(chan)量(liang)只有20噸(dun)/年。

鎵-68會發射正電(dian)子，可以用于正電(dian)子斷層成像。

鎵(jia)銦合(he)金可用于汞(gong)的(de)替代(dai)品。

醫學應用

在觀察到(dao)癌組織(zhi)對(dui)67Ga有吸引力(li)之后，美(mei)國國家癌癥學會指出(chu)穩定的(de)鎵對(dui)于嚙齒動物(wu)的(de)腫瘤很有療(liao)效。這曾(ceng)在癌癥病(bing)人身上試驗過(guo)。當服用(yong)劑量為750mg/kg時，鎵對(dui)人的(de)腎臟有害。不停(ting)的(de)灌輸鎵的(de)配制(zhi)藥(yao)品可以降低鎵對(dui)腎小管的(de)毒性。

發現歷史

鎵是(shi)化(hua)學(xue)史(shi)上第(di)一個(ge)先從理論預言(yan)，后(hou)在自(zi)然界中(zhong)被發現驗證(zheng)的化(hua)學(xue)元(yuan)素(su)。1871年(nian)，門捷列夫發現元(yuan)素(su)周(zhou)期表中(zhong)鋁元(yuan)素(su)下面有個(ge)間隙(xi)尚未(wei)被占據(ju)，他預測這(zhe)種(zhong)未(wei)知元(yuan)素(su)的原(yuan)子(zi)量大約是(shi)68，密度為5.9g/cm3，性質與(yu)鋁相似，他的這(zhe)一預測被法國化(hua)學(xue)家布瓦博得朗（Paul Emile Lecoq de Boisbaudran）證(zheng)實了。

鎵在巴黎由(you)布瓦博得朗(lang)于1875年發(fa)現。他(ta)(ta)在閃鋅礦礦石（ZnS）中提取的(de)鋅的(de)原子光(guang)譜上(shang)觀察到了一個新的(de)紫(zi)色線(xian)。他(ta)(ta)知道這意味(wei)著一種(zhong)未知的(de)元(yuan)素出現了。

在(zai)1875年11月，布瓦博得朗提(ti)取(qu)并(bing)(bing)提(ti)純了這種新的金(jin)屬(shu)，并(bing)(bing)證(zheng)明了它(ta)像鋁。在(zai)1875年12月，他向(xiang)法國科學(xue)院宣布了它(ta)。

含量分布

由于鎵在地殼中的(de)濃度很低。在地殼中占總量的(de)0.0015%。它(ta)的(de)分布很廣泛，但不(bu)以純(chun)金屬狀態存在，而(er)以硫鎵銅礦(kuang)（CuGaS2）形式(shi)存在，不(bu)過很稀少，經濟上也不(bu)重要。鎵是閃鋅礦(kuang)、黃鐵礦(kuang)、礬土、鍺(zang)石工業處理過程中的(de)副產品。

自(zi)然界(jie)中(zhong)常(chang)(chang)以微(wei)量分(fen)散于(yu)鋁土(tu)礦(kuang)(kuang)、閃鋅(xin)礦(kuang)(kuang)等礦(kuang)(kuang)石中(zhong)。由鋁土(tu)礦(kuang)(kuang)中(zhong)提取制得。在高(gao)溫灼燒鋅(xin)礦(kuang)(kuang)時，鎵(jia)(jia)就以化合(he)物的形式揮(hui)發出來(lai)，在煙道里凝結，鎵(jia)(jia)常(chang)(chang)與銦和鉈共生。經電(dian)解、洗滌可以制得粗鎵(jia)(jia)，再(zai)經提煉可得高(gao)純度鎵(jia)(jia)。

時下世界90%以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原生(sheng)鎵(jia)(jia)都(dou)是在生(sheng)產氧化(hua)鋁(lv)過程(cheng)中(zhong)提(ti)取(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，是對(dui)礦產資源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一種綜合(he)利用(yong)，通過提(ti)取(qu)金(jin)屬鎵(jia)(jia)增加(jia)了(le)礦產資源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)附加(jia)值，提(ti)高氧化(hua)鋁(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)品質(zhi)降低了(le)廢棄(qi)物(wu)“赤(chi)泥”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)污染，因(yin)此非(fei)常符合(he)當前低碳經濟以最小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自然資源代價獲取(qu)最大利用(yong)價值的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原則。鎵(jia)(jia)在其它金(jin)屬礦床(chuang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)極低，經過一定富(fu)集后(hou)也只(zhi)能(neng)達到幾百克/噸，因(yin)而鎵(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)取(qu)非(fei)常困難，另一方面(mian)，由于伴生(sheng)關(guan)系，鎵(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產量(liang)很難由于鎵(jia)(jia)價格上漲而被(bei)大幅拉動，因(yin)此，原生(sheng)鎵(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年產量(liang)極少，全球年產量(liang)不足300噸，是原生(sheng)銦產量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半，如果(guo)這(zhe)(zhe)種狀(zhuang)況(kuang)不能(neng)得(de)到改善，未來(lai)20-30年這(zhe)(zhe)些金(jin)屬鎵(jia)(jia)將會出現(xian)嚴重(zhong)短缺。

儲存方法

由于(yu)液態鎵(jia)的密度(du)高于(yu)固(gu)體密度(du)，凝固(gu)時體積膨脹，而且熔點(dian)很低，儲存(cun)時會不(bu)(bu)斷(duan)地熔化凝固(gu)。所以使用玻(bo)璃儲存(cun)會撐(cheng)破(po)瓶子和(he)浸(jin)潤玻(bo)璃造成浪(lang)費，鎵(jia)適合使用塑料瓶（不(bu)(bu)能盛滿(man)）儲存(cun)。

最新研發

2014年(nian)9月23日，美國北卡羅來納(na)州一個科研(yan)團隊日前研(yan)發出一種可進行(xing)自我修復的變形(xing)液態金屬，距(ju)離打造“終結者”變形(xing)機器人的目標更進一步。

科(ke)學(xue)家們使用鎵(jia)和銦合(he)金(jin)(jin)(jin)合(he)成液(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)，形成一種(zhong)固溶合(he)金(jin)(jin)(jin)，在室溫下就可以成為(wei)液(ye)態(tai)，表面(mian)(mian)張力(li)為(wei)每米500毫牛頓(dun)。這意味(wei)著，在不(bu)受外(wai)力(li)情況下，當這種(zhong)合(he)金(jin)(jin)(jin)被放在平坦桌面(mian)(mian)上時(shi)會(hui)保持一個幾乎完(wan)美的(de)圓球(qiu)不(bu)變。當通過(guo)(guo)少量電流刺激后，球(qiu)體(ti)表面(mian)(mian)張力(li)會(hui)降(jiang)低(di)，金(jin)(jin)(jin)屬(shu)會(hui)在桌面(mian)(mian)上伸(shen)展(zhan)。這一過(guo)(guo)程(cheng)是可逆的(de)：如果電荷(he)從正轉負，液(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)就會(hui)重(zhong)新成為(wei)球(qiu)狀。更改電壓大小還(huan)可以調(diao)整金(jin)(jin)(jin)屬(shu)表面(mian)(mian)張力(li)和金(jin)(jin)(jin)屬(shu)塊(kuai)粘(zhan)度(du)，從而令其變為(wei)不(bu)同結構。

北卡羅來納(na)州立大學副(fu)教授邁(mai)克爾·迪基（Michael Dickey）說：“只需要不到一伏特(te)的電(dian)壓就(jiu)可改(gai)變金屬(shu)表(biao)面張力，這(zhe)種(zhong)改(gai)變是相當了(le)不起的。我們可以利用這(zhe)種(zhong)技(ji)術控制液態金屬(shu)的活(huo)動，從而改(gai)變天線形狀、連接或(huo)斷開電(dian)路等。”

此外，這項(xiang)研究(jiu)還可以用于(yu)幫助(zhu)修(xiu)復(fu)人(ren)類切斷(duan)的(de)(de)神經，以避免(mian)長期(qi)殘疾。研究(jiu)人(ren)員宣稱，該突破(po)有助(zhu)于(yu)建(jian)造更好的(de)(de)電路、自我修(xiu)復(fu)式結構，甚(shen)至有一天可用來制造《終結者》中的(de)(de)T-1000機(ji)器人(ren)。

2023年8月，廣西(xi)大學本碩博創業(ye)團隊(dui)“保‘鎵’衛(wei)國”研發出(chu)核心技(ji)術，成功制(zhi)備出(chu)純度均達到(dao)國際(ji)領先水平的芯片(pian)產(chan)業(ye)關鍵原(yuan)材料7N高純鎵。

熔沸點的差異

有趣的(de)(de)(de)是(shi)，盡管鎵的(de)(de)(de)熔點(dian)(dian)僅(jin)僅(jin)只(zhi)有區(qu)區(qu)29.76℃，按照正常人直覺式的(de)(de)(de)認知，鎵的(de)(de)(de)沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)應(ying)該很(hen)低，但事實上鎵的(de)(de)(de)沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)達到了(le)(le)整整2403℃——差了(le)(le)2373℃。這個沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)幾乎與高沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)金屬(shu)——銅、鐵(tie)等(deng)相(xiang)當(dang)。對比(bi)一下，汞(gong)的(de)(de)(de)熔點(dian)(dian)是(shi)-38.86℃，沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)是(shi)356.72℃，僅(jin)僅(jin)差了(le)(le)395.58℃。現代研究表明，這是(shi)因為(wei)Ga晶體中存(cun)在Ga2分子，熔化時(shi)克(ke)(ke)服的(de)(de)(de)是(shi)分子間的(de)(de)(de)范德華力(li)，而沸(fei)(fei)(fei)騰時(shi)Ga2要裂解成(cheng)原子，克(ke)(ke)服的(de)(de)(de)是(shi)共價鍵的(de)(de)(de)靜電力(li)。這就(jiu)導致了(le)(le)鎵熔化容(rong)易沸(fei)(fei)(fei)騰難，因為(wei)共價鍵是(shi)很(hen)難被破(po)壞的(de)(de)(de)。