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鎵(jia)（Gallium）是灰藍色(se)或銀白色(se)的(de)金屬，元素(su)符號Ga，原子量(liang)69.723。鎵(jia)的(de)熔點(dian)很低，但沸點(dian)很高。純液態鎵(jia)有顯著的(de)過冷的(de)趨勢，在空氣(qi)中(zhong)易氧化，形(xing)成氧化膜。

理化性質

物理性質

淡藍色(se)金屬(shu)，在(zai)29.76℃時變為銀白色(se)液體。液態鎵很(hen)容(rong)易過冷（即(ji)冷卻至0℃而不固化）。鎵能浸(jin)潤玻(bo)璃，故不宜使(shi)用玻(bo)璃容(rong)器存放。

受(shou)熱至熔點時變為(wei)液體，再冷卻至0℃而(er)不固(gu)化(hua)，由液體轉變為(wei)固(gu)體時，其體積約(yue)增(zeng)大3.2%。常溫時鎵在干燥空氣中穩定(ding)。

純(chun)鎵(jia)是銀白(bai)色的，可(ke)以浸潤玻璃，沸點很高(gao)，在大(da)約1500℃時有很低的蒸汽壓。

物理性質

硬度 1.5～2.5

溶解性微溶于汞，形成鎵汞齊(qi)

熔(rong)點 29.76℃

沸點 2403℃

密度 5.904g/cm3

化學性質

電子(zi)排布[Ar]3d104s24p1，位(wei)于第四周期第ⅢA族。

在潮濕空氣中氧(yang)化(hua)，加熱至500℃時著火。室(shi)溫時跟(gen)水反應(ying)緩慢(man)，跟(gen)沸水反應(ying)劇烈生(sheng)成氫(qing)氧(yang)化(hua)鎵放出(chu)氫(qing)氣。加熱時溶于(yu)無機酸或苛性堿溶液。能跟(gen)鹵素、硫、磷、砷、銻等反應(ying)。

鎵(jia)在(zai)干燥空(kong)氣中(zhong)較穩定并生(sheng)(sheng)成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物薄膜阻止繼(ji)續氧(yang)化(hua)(hua)(hua)，在(zai)潮濕空(kong)氣中(zhong)失去光澤。與(yu)堿(jian)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)放出氫氣，生(sheng)(sheng)成鎵(jia)酸鹽。能被冷濃鹽酸浸蝕，對熱硝酸顯鈍性，高溫時能與(yu)多數非(fei)金屬反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)；溶于酸和堿(jian)中(zhong)，鎵(jia)在(zai)化(hua)(hua)(hua)學反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)中(zhong)存(cun)在(zai)+1、+2和+3化(hua)(hua)(hua)合價(jia)(jia)，其中(zhong)+3為其主要化(hua)(hua)(hua)合價(jia)(jia)。鎵(jia)的活動(dong)性與(yu)鋅相(xiang)似(si)，卻比鋁低。鎵(jia)是(shi)兩性金屬，既(ji)能溶于酸（產生(sheng)(sheng)Ga3+）也能溶于堿(jian)。鎵(jia)在(zai)常溫下，表面產生(sheng)(sheng)致(zhi)密的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜阻止進一步氧(yang)化(hua)(hua)(hua)。加熱時和鹵素、硫迅(xun)速反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)，和硫的反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)按計量比不同(tong)產生(sheng)(sheng)不同(tong)的硫化(hua)(hua)(hua)物。

生(sheng)理學：還沒有發現鎵有生(sheng)理微量元素的功能。和(he)鋁一樣，它只通過腸道很微量的吸收。可以(yi)利用三氧化二鎵在老鼠(shu)、家(jia)鼠(shu)、狗肺部沉積的數據。

皮下注(zhu)(zhu)射(she)(she)鎵(jia)后，鎵(jia)在組織中的(de)分(fen)(fen)布模式是定時的(de)，這和靜脈注(zhu)(zhu)射(she)(she)很(hen)相似。鎵(jia)在組織中的(de)分(fen)(fen)布模式取決于攝入鎵(jia)的(de)劑量(liang)。主要的(de)排泄渠道是尿液。癌癥患者(zhe)對鎵(jia)的(de)清理分(fen)(fen)為(wei)兩階(jie)段(duan)，半衰期分(fen)(fen)別為(wei)87分(fen)(fen)鐘和24.5小時。

鎵(jia)(jia)的(de)毒性是和(he)生物的(de)種類相(xiang)關的(de)。在(zai)服用(yong)濃度高于750mg/kg時才會表現出對人腎臟的(de)毒性。對老鼠的(de)實驗表明，鎵(jia)(jia)會導致鎵(jia)(jia)，鈣和(he)磷酸鹽在(zai)腎中的(de)沉積，這會堵塞腎腔。

分析(xi)化學：Dymov和(he)(he)Savostin曾(ceng)對鎵的分析(xi)化學作了全(quan)面的回(hui)顧。由于鎵在(zai)環(huan)境(jing)中(zhong)的濃度很低，靈(ling)(ling)敏(min)度是選擇探(tan)測(ce)(ce)方(fang)法時的主(zhu)要問(wen)題(ti)。由于這個原因，最常用(yong)熒(ying)光計和(he)(he)中(zhong)子(zi)活化法。可以在(zai)測(ce)(ce)量前(qian)對樣品進行濃縮(suo)，例如(ru)，通過溶劑提(ti)取，提(ti)高了靈(ling)(ling)敏(min)度，但增(zeng)加了勞動(dong)量。8-羥(qian)基醌常用(yong)于生物(wu)材(cai)料(liao)中(zhong)鎵的熒(ying)光測(ce)(ce)定法。水楊醛二氯腙化碳作為熒(ying)光物(wu)質(zhi)，使探(tan)測(ce)(ce)極限(xian)降到(dao)(dao)了2ng/L。pyrrolidinecarbodithioate和(he)(he)二乙(yi)基二硫代氨基甲酸鹽的混合(he)物(wu)用(yong)于在(zai)中(zhong)子(zi)活化法前(qian)提(ti)取鎵。鎵的探(tan)測(ce)(ce)極限(xian)可以達(da)到(dao)(dao)1ng/L。

原子序數 31

原(yuan)子量 69.72

共價半徑 125皮米

離子半徑 82皮(pi)米

第一電離(li)能 578.8kJ/mol

電負性（鮑林(lin)標度） 1.81

毒理性質(zhi)：鎵的(de)(de)毒性是和生物(wu)的(de)(de)種類相關的(de)(de)。在一項研(yan)究中，老鼠的(de)(de)LD50大于220mg/kg，狗的(de)(de)只有18mg/kg。狗的(de)(de)死(si)亡是由于腎功能的(de)(de)衰竭。

鎵和(he)鎵的(de)化合物有(you)微(wei)弱的(de)毒(du)性(xing)，但是沒(mei)有(you)任何文獻表明鎵有(you)生(sheng)殖毒(du)性(xing)。相反，硝酸鎵可以(yi)用于治療某些疾病。鎵容易附(fu)著到桌面、手(shou)、還有(you)手(shou)套上(shang)留下黑色的(de)斑跡。

制備方法

可由鋁土礦(kuang)或(huo)閃鋅礦(kuang)中提取。最后經(jing)電解制得(de)純凈鎵。

主要從煉鋅廢(fei)渣和煉鋁廢(fei)渣中回收提取。

工(gong)(gong)(gong)業生產(chan)以(yi)工(gong)(gong)(gong)業級金屬(shu)鎵(jia)為原料，用電解(jie)法、減壓蒸餾法、分步結晶法、區域(yu)熔融法進一步提(ti)純(chun)，制得高(gao)純(chun)鎵(jia)。電解(jie)法以(yi)99.99%的(de)工(gong)(gong)(gong)業級金屬(shu)鎵(jia)為原料，經(jing)電解(jie)精煉等工(gong)(gong)(gong)藝，制得高(gao)純(chun)鎵(jia)的(de)純(chun)度≥99.999%。以(yi)≥99.999%的(de)高(gao)純(chun)鎵(jia)為原料，經(jing)拉制單晶或其他提(ti)純(chun)工(gong)(gong)(gong)藝進一步提(ti)純(chun)，制得高(gao)純(chun)鎵(jia)的(de)純(chun)度≥99.99999%。

應用領域

工業用途

制造半導(dao)體氮化鎵(jia)、砷化鎵(jia)、磷化鎵(jia)、鍺半導(dao)體摻雜元(yuan)；純(chun)鎵(jia)及低熔(rong)合金(jin)可作核反(fan)應的(de)熱交換介質；高溫溫度(du)計的(de)填充(chong)料；有機反(fan)應中作二酯化的(de)催化劑。

鎵(jia)(jia)的(de)工(gong)業應用(yong)還很(hen)原(yuan)始(shi)，盡管(guan)它(ta)獨特的(de)性能(neng)可(ke)能(neng)會應用(yong)于很(hen)多(duo)方面。液態鎵(jia)(jia)的(de)寬(kuan)溫度范圍以及(ji)它(ta)很(hen)低(di)的(de)蒸汽壓(ya)使它(ta)可(ke)以用(yong)于高(gao)溫溫度計(ji)和高(gao)溫壓(ya)力計(ji)。鎵(jia)(jia)化合物，尤其是(shi)砷(shen)化鎵(jia)(jia)在電子工(gong)業已經引起(qi)了越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)注意。沒有能(neng)利用(yong)的(de)精確的(de)世(shi)界鎵(jia)(jia)產量(liang)數據，但是(shi)臨近地區的(de)產量(liang)只有20噸(dun)/年。

鎵-68會發射(she)正(zheng)電(dian)子(zi)，可以(yi)用于(yu)正(zheng)電(dian)子(zi)斷層成像。

鎵銦合金可用于汞的(de)替代品。

醫學應用

在(zai)觀察到癌(ai)組織對67Ga有吸(xi)引力之后，美國國家(jia)癌(ai)癥學會指出穩定(ding)的(de)鎵(jia)對于嚙齒(chi)動物的(de)腫(zhong)瘤很(hen)有療效。這曾在(zai)癌(ai)癥病(bing)人身(shen)上試驗過。當服用劑(ji)量為(wei)750mg/kg時，鎵(jia)對人的(de)腎臟有害。不停的(de)灌輸鎵(jia)的(de)配制藥(yao)品可以降低鎵(jia)對腎小管的(de)毒性(xing)。

發現歷史

鎵是(shi)(shi)化(hua)學(xue)史上第一個(ge)先從理論預(yu)言，后在自然(ran)界中(zhong)被(bei)(bei)發(fa)現驗證的(de)化(hua)學(xue)元(yuan)素(su)(su)。1871年，門(men)捷列夫發(fa)現元(yuan)素(su)(su)周(zhou)期表中(zhong)鋁(lv)元(yuan)素(su)(su)下面有個(ge)間隙尚未(wei)被(bei)(bei)占據，他(ta)預(yu)測這種(zhong)未(wei)知元(yuan)素(su)(su)的(de)原子(zi)量大約是(shi)(shi)68，密度為5.9g/cm3，性質與鋁(lv)相似，他(ta)的(de)這一預(yu)測被(bei)(bei)法國(guo)化(hua)學(xue)家布瓦博(bo)得朗（Paul Emile Lecoq de Boisbaudran）證實了。

鎵在巴(ba)黎由布瓦博(bo)得朗于1875年發現(xian)。他在閃鋅(xin)礦礦石（ZnS）中提取的鋅(xin)的原子光譜上觀(guan)察到了一個新的紫(zi)色線。他知道這(zhe)意味著一種未知的元素出現(xian)了。

在1875年11月，布瓦博得朗提(ti)(ti)取并(bing)提(ti)(ti)純了這種新的金(jin)屬(shu)，并(bing)證明了它像(xiang)鋁。在1875年12月，他(ta)向法國科學院宣(xuan)布了它。

含量分布

由于鎵在(zai)地殼(ke)中的(de)(de)濃(nong)度(du)很(hen)低。在(zai)地殼(ke)中占總量的(de)(de)0.0015%。它的(de)(de)分布很(hen)廣泛，但不以純金(jin)屬狀態存(cun)在(zai)，而以硫(liu)鎵銅礦（CuGaS2）形式存(cun)在(zai)，不過很(hen)稀少，經(jing)濟上也不重要。鎵是閃鋅礦、黃鐵礦、礬土(tu)、鍺石工業處理過程中的(de)(de)副(fu)產品。

自然(ran)界(jie)中常以(yi)微量分散于(yu)鋁(lv)土礦(kuang)、閃鋅礦(kuang)等礦(kuang)石中。由鋁(lv)土礦(kuang)中提取制得(de)。在(zai)高溫灼燒鋅礦(kuang)時(shi)，鎵就以(yi)化合物(wu)的形式揮發出來，在(zai)煙道里(li)凝(ning)結，鎵常與銦(yin)和鉈共生(sheng)。經電(dian)解、洗滌可以(yi)制得(de)粗(cu)鎵，再經提煉(lian)可得(de)高純度鎵。

時下世界(jie)90%以(yi)(yi)上的(de)(de)原(yuan)生鎵(jia)都是(shi)在(zai)生產氧化鋁過程(cheng)中提取(qu)的(de)(de)，是(shi)對礦產資(zi)(zi)(zi)源(yuan)的(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)綜合(he)利用(yong)，通過提取(qu)金屬鎵(jia)增加了礦產資(zi)(zi)(zi)源(yuan)的(de)(de)附加值，提高氧化鋁的(de)(de)品質(zhi)降低(di)了廢(fei)棄物“赤(chi)泥”的(de)(de)污(wu)染，因此(ci)非(fei)常符合(he)當前低(di)碳經濟以(yi)(yi)最小(xiao)的(de)(de)自然資(zi)(zi)(zi)源(yuan)代(dai)價獲(huo)取(qu)最大(da)(da)利用(yong)價值的(de)(de)原(yuan)則。鎵(jia)在(zai)其(qi)它金屬礦床(chuang)中的(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)極低(di)，經過一(yi)定富(fu)集后也只(zhi)能達到(dao)幾百克(ke)/噸，因而(er)鎵(jia)的(de)(de)提取(qu)非(fei)常困難，另一(yi)方面(mian)，由(you)于伴生關系，鎵(jia)的(de)(de)產量(liang)(liang)(liang)很難由(you)于鎵(jia)價格上漲而(er)被大(da)(da)幅拉動，因此(ci)，原(yuan)生鎵(jia)的(de)(de)年產量(liang)(liang)(liang)極少(shao)，全(quan)球年產量(liang)(liang)(liang)不足300噸，是(shi)原(yuan)生銦產量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)一(yi)半(ban)，如果這種(zhong)(zhong)狀況不能得到(dao)改善(shan)，未來20-30年這些金屬鎵(jia)將會出(chu)現嚴(yan)重短缺。

儲存方法

由于液態(tai)鎵的密度高于固(gu)(gu)(gu)體密度，凝固(gu)(gu)(gu)時(shi)體積膨脹，而(er)且熔點很低，儲(chu)存(cun)(cun)時(shi)會(hui)不(bu)斷地熔化凝固(gu)(gu)(gu)。所以使(shi)用玻璃儲(chu)存(cun)(cun)會(hui)撐破瓶(ping)(ping)子和浸(jin)潤(run)玻璃造(zao)成浪費，鎵適合使(shi)用塑(su)料瓶(ping)(ping)（不(bu)能盛(sheng)滿）儲(chu)存(cun)(cun)。

熔沸點的差異

有趣(qu)的(de)是(shi)，盡管鎵的(de)熔點(dian)僅僅只有區區29.76℃，按照(zhao)正(zheng)常人直(zhi)覺式的(de)認知，鎵的(de)沸(fei)點(dian)應(ying)該很低，但事實上鎵的(de)沸(fei)點(dian)達到(dao)了(le)(le)整整2403℃——差了(le)(le)2373℃。這個(ge)沸(fei)點(dian)幾乎與高沸(fei)點(dian)金(jin)屬——銅(tong)、鐵等相當。對比一下，汞(gong)的(de)熔點(dian)是(shi)-38.86℃，沸(fei)點(dian)是(shi)356.72℃，僅僅差了(le)(le)395.58℃。現代(dai)研究表(biao)明(ming)，這是(shi)因為(wei)Ga晶(jing)體中存在Ga2分子，熔化(hua)時克(ke)服的(de)是(shi)分子間的(de)范(fan)德(de)華力，而沸(fei)騰時Ga2要裂解成原子，克(ke)服的(de)是(shi)共(gong)價鍵的(de)靜電力。這就導致了(le)(le)鎵熔化(hua)容(rong)易(yi)沸(fei)騰難，因為(wei)共(gong)價鍵是(shi)很難被破壞的(de)。

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