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鎵(jia)（Gallium）是(shi)灰(hui)藍(lan)色或銀(yin)白色的金屬，元素符(fu)號Ga，原子(zi)量(liang)69.723。鎵(jia)的熔(rong)點(dian)很低，但沸點(dian)很高。純(chun)液態(tai)鎵(jia)有顯著的過冷的趨勢，在空氣中(zhong)易氧化(hua)(hua)，形成氧化(hua)(hua)膜。

理化性質

物理性質

淡(dan)藍色(se)金屬，在29.76℃時(shi)變為銀白色(se)液體。液態鎵(jia)很(hen)容(rong)易過冷（即冷卻至0℃而不固化）。鎵(jia)能浸(jin)潤玻璃，故不宜使用玻璃容(rong)器存放。

受(shou)熱至熔點時變為(wei)液體，再冷(leng)卻至0℃而不固化，由液體轉(zhuan)變為(wei)固體時，其體積約增大3.2%。常溫(wen)時鎵在(zai)干燥空氣中穩定。

純(chun)鎵是(shi)銀白色的(de)，可以浸潤(run)玻璃，沸點很高，在大約1500℃時有很低(di)的(de)蒸汽壓。

物理性質

硬度 1.5～2.5

溶解性微溶于汞，形成鎵汞齊

熔點 29.76℃

沸(fei)點 2403℃

密度 5.904g/cm3

化學性質

電子排布(bu)[Ar]3d104s24p1，位于第四周期(qi)第ⅢA族。

在(zai)潮濕空氣中氧化(hua)，加(jia)熱至500℃時著(zhu)火。室(shi)溫時跟(gen)水反應(ying)緩(huan)慢，跟(gen)沸水反應(ying)劇(ju)烈(lie)生成氫(qing)(qing)氧化(hua)鎵放出氫(qing)(qing)氣。加(jia)熱時溶(rong)于(yu)無(wu)機酸或苛性堿溶(rong)液。能跟(gen)鹵素、硫、磷、砷、銻等反應(ying)。

鎵在(zai)(zai)干燥空氣中較穩定并生(sheng)成氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)薄膜(mo)(mo)阻(zu)(zu)止繼續氧(yang)(yang)化(hua)，在(zai)(zai)潮濕空氣中失去光澤。與(yu)堿(jian)反(fan)(fan)應(ying)放出氫氣，生(sheng)成鎵酸鹽。能(neng)被(bei)冷濃鹽酸浸蝕，對熱(re)硝酸顯鈍性(xing)(xing)，高溫(wen)時(shi)能(neng)與(yu)多(duo)數非金屬(shu)反(fan)(fan)應(ying)；溶(rong)(rong)于(yu)酸和堿(jian)中，鎵在(zai)(zai)化(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying)中存(cun)在(zai)(zai)+1、+2和+3化(hua)合(he)價，其(qi)中+3為其(qi)主要化(hua)合(he)價。鎵的(de)(de)活動性(xing)(xing)與(yu)鋅相似，卻比(bi)鋁(lv)低。鎵是兩性(xing)(xing)金屬(shu)，既能(neng)溶(rong)(rong)于(yu)酸（產生(sheng)Ga3+）也能(neng)溶(rong)(rong)于(yu)堿(jian)。鎵在(zai)(zai)常溫(wen)下(xia)，表(biao)面(mian)產生(sheng)致密的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)(mo)阻(zu)(zu)止進一(yi)步氧(yang)(yang)化(hua)。加(jia)熱(re)時(shi)和鹵素、硫迅速反(fan)(fan)應(ying)，和硫的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)按計量(liang)比(bi)不同產生(sheng)不同的(de)(de)硫化(hua)物(wu)。

生(sheng)理(li)學(xue)：還沒有發現(xian)鎵有生(sheng)理(li)微(wei)量元素的功(gong)能。和鋁一樣，它只(zhi)通過腸(chang)道很微(wei)量的吸(xi)收。可(ke)以利用(yong)三氧化(hua)二鎵在老鼠、家鼠、狗肺部沉積的數據(ju)。

皮下注射鎵后，鎵在(zai)組(zu)織中的(de)(de)分布模(mo)式(shi)是定時(shi)的(de)(de)，這和(he)靜脈注射很(hen)相似。鎵在(zai)組(zu)織中的(de)(de)分布模(mo)式(shi)取決于攝入(ru)鎵的(de)(de)劑量。主要的(de)(de)排泄渠道是尿液。癌癥患者對(dui)鎵的(de)(de)清理分為(wei)兩階段(duan)，半衰期分別為(wei)87分鐘(zhong)和(he)24.5小時(shi)。

鎵的(de)毒(du)性(xing)是和生物(wu)的(de)種類相關的(de)。在服用濃度(du)高于750mg/kg時(shi)才(cai)會(hui)表現出(chu)對人(ren)腎臟的(de)毒(du)性(xing)。對老鼠的(de)實驗表明，鎵會(hui)導致(zhi)鎵，鈣和磷酸鹽在腎中的(de)沉積，這(zhe)會(hui)堵塞(sai)腎腔(qiang)。

分析化(hua)學(xue)：Dymov和Savostin曾對鎵的(de)(de)分析化(hua)學(xue)作了全面的(de)(de)回顧。由于(yu)(yu)鎵在(zai)環境中的(de)(de)濃度很低，靈敏度是選(xuan)擇探測方法(fa)時的(de)(de)主要(yao)問題。由于(yu)(yu)這個原因，最常用熒(ying)光計和中子(zi)活(huo)化(hua)法(fa)。可以(yi)在(zai)測量前(qian)對樣品進行濃縮，例如，通過溶(rong)劑(ji)提取，提高(gao)了靈敏度，但增加了勞動量。8-羥基(ji)醌常用于(yu)(yu)生物材料(liao)中鎵的(de)(de)熒(ying)光測定法(fa)。水楊醛(quan)二(er)氯腙化(hua)碳作為(wei)熒(ying)光物質，使探測極(ji)限(xian)降到了2ng/L。pyrrolidinecarbodithioate和二(er)乙基(ji)二(er)硫代氨基(ji)甲(jia)酸(suan)鹽的(de)(de)混合(he)物用于(yu)(yu)在(zai)中子(zi)活(huo)化(hua)法(fa)前(qian)提取鎵。鎵的(de)(de)探測極(ji)限(xian)可以(yi)達(da)到1ng/L。

原子序數 31

原子量 69.72

共(gong)價半(ban)徑 125皮米

離子半徑 82皮(pi)米

第一(yi)電離能 578.8kJ/mol

電負性（鮑林標度） 1.81

毒(du)(du)理性質(zhi)：鎵(jia)的(de)毒(du)(du)性是和生物的(de)種類相關的(de)。在一項研究中(zhong)，老鼠的(de)LD50大于(yu)220mg/kg，狗(gou)的(de)只有18mg/kg。狗(gou)的(de)死(si)亡是由于(yu)腎功能(neng)的(de)衰竭。

鎵和鎵的化合物有(you)(you)微(wei)弱的毒(du)(du)性(xing)，但是沒有(you)(you)任何(he)文(wen)獻表(biao)明鎵有(you)(you)生殖毒(du)(du)性(xing)。相反，硝(xiao)酸鎵可(ke)以(yi)用于治療某(mou)些疾病。鎵容易附(fu)著到桌面、手(shou)、還有(you)(you)手(shou)套上留下黑色的斑(ban)跡。

制備方法

可由鋁土(tu)礦或閃鋅礦中(zhong)提取。最后經電(dian)解制得純凈鎵(jia)。

主要從煉鋅廢(fei)渣(zha)和煉鋁廢(fei)渣(zha)中回收提取。

工(gong)(gong)業生產以(yi)工(gong)(gong)業級(ji)金(jin)屬(shu)鎵(jia)為原料，用電(dian)解(jie)法、減壓蒸餾法、分(fen)步(bu)結晶法、區域熔融法進一步(bu)提純，制得(de)高(gao)純鎵(jia)。電(dian)解(jie)法以(yi)99.99%的(de)工(gong)(gong)業級(ji)金(jin)屬(shu)鎵(jia)為原料，經電(dian)解(jie)精(jing)煉等工(gong)(gong)藝，制得(de)高(gao)純鎵(jia)的(de)純度≥99.999%。以(yi)≥99.999%的(de)高(gao)純鎵(jia)為原料，經拉制單晶或其他(ta)提純工(gong)(gong)藝進一步(bu)提純，制得(de)高(gao)純鎵(jia)的(de)純度≥99.99999%。

應用領域

工業用途

制造半(ban)導體氮化(hua)(hua)鎵、砷化(hua)(hua)鎵、磷化(hua)(hua)鎵、鍺半(ban)導體摻雜元(yuan)；純(chun)鎵及低熔合金可作核(he)反應(ying)(ying)的(de)(de)熱交(jiao)換介質；高溫溫度(du)計的(de)(de)填充(chong)料(liao)；有機反應(ying)(ying)中作二酯化(hua)(hua)的(de)(de)催化(hua)(hua)劑。

鎵(jia)的(de)(de)(de)工業(ye)應(ying)用還很(hen)原始，盡管它(ta)獨特的(de)(de)(de)性能可能會應(ying)用于很(hen)多方面。液(ye)態鎵(jia)的(de)(de)(de)寬溫度(du)范(fan)圍以及(ji)它(ta)很(hen)低(di)的(de)(de)(de)蒸(zheng)汽(qi)壓使它(ta)可以用于高(gao)溫溫度(du)計和高(gao)溫壓力計。鎵(jia)化合物，尤其是砷化鎵(jia)在電(dian)子工業(ye)已經引起了越來越多的(de)(de)(de)注意。沒有(you)能利用的(de)(de)(de)精確的(de)(de)(de)世界鎵(jia)產量數(shu)據，但是臨近地區的(de)(de)(de)產量只有(you)20噸/年(nian)。

鎵-68會(hui)發(fa)射正(zheng)(zheng)電子，可以用于正(zheng)(zheng)電子斷層成(cheng)像(xiang)。

鎵銦合金可用于汞的(de)替(ti)代品。

醫學應用

在觀察到癌(ai)組(zu)織對67Ga有吸(xi)引力之(zhi)后，美(mei)國國家癌(ai)癥學會指出(chu)穩定(ding)的(de)鎵(jia)(jia)對于嚙齒動(dong)物的(de)腫(zhong)瘤(liu)很(hen)有療效。這曾在癌(ai)癥病人身上(shang)試驗過。當服(fu)用(yong)劑量為(wei)750mg/kg時，鎵(jia)(jia)對人的(de)腎(shen)臟有害。不停的(de)灌(guan)輸鎵(jia)(jia)的(de)配制藥品可以降(jiang)低鎵(jia)(jia)對腎(shen)小管的(de)毒性。

發現歷史

鎵是(shi)化(hua)學(xue)史上第一(yi)個先(xian)從(cong)理(li)論(lun)預(yu)(yu)言，后在自然界(jie)中被發現驗(yan)證的化(hua)學(xue)元(yuan)素(su)。1871年，門捷列夫(fu)發現元(yuan)素(su)周(zhou)期表(biao)中鋁(lv)元(yuan)素(su)下面有個間隙尚未被占據，他預(yu)(yu)測(ce)這種未知元(yuan)素(su)的原子量大約(yue)是(shi)68，密(mi)度(du)為5.9g/cm3，性(xing)質與鋁(lv)相似，他的這一(yi)預(yu)(yu)測(ce)被法國(guo)化(hua)學(xue)家布(bu)瓦博得朗（Paul Emile Lecoq de Boisbaudran）證實了。

鎵在(zai)(zai)巴黎由布瓦博得朗于1875年(nian)發現。他在(zai)(zai)閃鋅礦礦石（ZnS）中提取的(de)(de)鋅的(de)(de)原子光譜上(shang)觀察到了一個新的(de)(de)紫色(se)線。他知(zhi)道這意味著一種未知(zhi)的(de)(de)元素出現了。

在(zai)1875年11月，布(bu)瓦博得朗提取并(bing)(bing)提純(chun)了(le)(le)這(zhe)種新的金屬(shu)，并(bing)(bing)證明了(le)(le)它(ta)像鋁。在(zai)1875年12月，他向法(fa)國科學(xue)院宣布(bu)了(le)(le)它(ta)。

含量分布

由于鎵在地殼(ke)中的(de)濃度很(hen)低。在地殼(ke)中占總(zong)量的(de)0.0015%。它的(de)分布很(hen)廣泛，但不以純金屬狀(zhuang)態(tai)存在，而以硫鎵銅(tong)礦(kuang)（CuGaS2）形式存在，不過很(hen)稀(xi)少，經濟上也不重要。鎵是(shi)閃鋅(xin)礦(kuang)、黃鐵礦(kuang)、礬土、鍺(zang)石工業處理(li)過程(cheng)中的(de)副產(chan)品。

自然界中常(chang)以(yi)微量分(fen)散于(yu)鋁土礦、閃(shan)鋅礦等礦石中。由(you)鋁土礦中提取制得(de)。在高溫灼燒鋅礦時，鎵(jia)(jia)就(jiu)以(yi)化合(he)物(wu)的形式(shi)揮發出來，在煙(yan)道里凝結，鎵(jia)(jia)常(chang)與銦和(he)鉈共生(sheng)。經電解、洗(xi)滌可以(yi)制得(de)粗鎵(jia)(jia)，再(zai)經提煉可得(de)高純度鎵(jia)(jia)。

時下世界90%以(yi)上(shang)的(de)(de)原(yuan)生(sheng)(sheng)鎵(jia)都是(shi)在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)氧化鋁過程中(zhong)提取(qu)的(de)(de)，是(shi)對礦產(chan)(chan)資源的(de)(de)一種(zhong)綜(zong)合(he)利用，通(tong)過提取(qu)金屬鎵(jia)增加(jia)了礦產(chan)(chan)資源的(de)(de)附加(jia)值(zhi)，提高氧化鋁的(de)(de)品(pin)質降(jiang)低(di)了廢(fei)棄物(wu)“赤泥”的(de)(de)污染(ran)，因此(ci)非常符合(he)當前低(di)碳經濟以(yi)最(zui)(zui)小的(de)(de)自(zi)然資源代(dai)價(jia)獲(huo)取(qu)最(zui)(zui)大利用價(jia)值(zhi)的(de)(de)原(yuan)則。鎵(jia)在(zai)(zai)其(qi)它金屬礦床中(zhong)的(de)(de)含量(liang)(liang)極低(di)，經過一定富集后也只能達到幾(ji)百克/噸(dun)，因而(er)鎵(jia)的(de)(de)提取(qu)非常困難，另一方(fang)面(mian)，由于(yu)伴生(sheng)(sheng)關系，鎵(jia)的(de)(de)產(chan)(chan)量(liang)(liang)很(hen)難由于(yu)鎵(jia)價(jia)格上(shang)漲而(er)被大幅拉動，因此(ci)，原(yuan)生(sheng)(sheng)鎵(jia)的(de)(de)年產(chan)(chan)量(liang)(liang)極少(shao)，全球年產(chan)(chan)量(liang)(liang)不足300噸(dun)，是(shi)原(yuan)生(sheng)(sheng)銦產(chan)(chan)量(liang)(liang)的(de)(de)一半，如果這種(zhong)狀況(kuang)不能得到改善，未來20-30年這些金屬鎵(jia)將會出現(xian)嚴重短缺。

儲存方法

由于液(ye)態鎵的密(mi)度高于固(gu)體密(mi)度，凝(ning)固(gu)時體積膨脹，而且熔(rong)點很低，儲存(cun)時會不(bu)斷地熔(rong)化凝(ning)固(gu)。所以使用玻璃儲存(cun)會撐(cheng)破瓶(ping)子和浸潤玻璃造成(cheng)浪(lang)費(fei)，鎵適合(he)使用塑(su)料瓶(ping)（不(bu)能盛滿）儲存(cun)。

熔沸點的差異

有趣的(de)(de)(de)是(shi)，盡管(guan)鎵的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)僅僅只有區(qu)區(qu)29.76℃，按照正常人直覺(jue)式的(de)(de)(de)認知，鎵的(de)(de)(de)沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)應該(gai)很低(di)，但(dan)事實上鎵的(de)(de)(de)沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)達到了(le)整整2403℃——差了(le)2373℃。這(zhe)個(ge)沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)幾乎與高沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)金屬——銅、鐵等相當(dang)。對比一(yi)下，汞的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)是(shi)-38.86℃，沸(fei)(fei)(fei)點(dian)(dian)是(shi)356.72℃，僅僅差了(le)395.58℃。現代研究表明，這(zhe)是(shi)因為Ga晶體中(zhong)存在Ga2分子，熔(rong)(rong)化(hua)時(shi)克(ke)服(fu)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(yao)裂解成原(yuan)子，克(ke)服(fu)的(de)(de)(de)是(shi)共(gong)價鍵的(de)(de)(de)靜電(dian)力(li)。這(zhe)就導致了(le)鎵熔(rong)(rong)化(hua)容易沸(fei)(fei)(fei)騰難，因為共(gong)價鍵是(shi)很難被(bei)破壞的(de)(de)(de)。

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