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鎵(jia)（Gallium）是(shi)灰(hui)藍色或(huo)銀白(bai)色的金屬，元素(su)符號Ga，原子(zi)量69.723。鎵(jia)的熔(rong)點很低，但沸點很高。純液(ye)態鎵(jia)有顯著的過冷的趨勢，在空氣(qi)中易氧(yang)化，形成氧(yang)化膜。

理化性質

物理性質

淡(dan)藍色(se)金屬，在29.76℃時變為銀白色(se)液體。液態鎵(jia)很容易過冷(leng)（即(ji)冷(leng)卻至0℃而(er)不固化）。鎵(jia)能浸潤(run)玻璃，故不宜使用玻璃容器存放。

受熱至熔點時變為液體(ti)(ti)(ti)，再(zai)冷卻至0℃而(er)不固化，由液體(ti)(ti)(ti)轉變為固體(ti)(ti)(ti)時，其體(ti)(ti)(ti)積約增大3.2%。常溫(wen)時鎵(jia)在干燥(zao)空氣中穩(wen)定。

純鎵是(shi)銀白色(se)的，可以(yi)浸潤玻璃(li)，沸點很(hen)高(gao)，在大約1500℃時有很(hen)低的蒸汽(qi)壓。

物理性質

硬度 1.5～2.5

溶(rong)解性 微(wei)溶(rong)于汞，形成鎵汞齊

熔點 29.76℃

沸點 2403℃

密度(du) 5.904g/cm3

化學性質

電子排(pai)布(bu)[Ar]3d104s24p1，位于第四周期第ⅢA族(zu)。

在潮濕空(kong)氣(qi)中氧(yang)(yang)化(hua)，加熱至(zhi)500℃時著火。室溫(wen)時跟水(shui)反(fan)應緩慢，跟沸水(shui)反(fan)應劇烈(lie)生(sheng)成氫氧(yang)(yang)化(hua)鎵放出(chu)氫氣(qi)。加熱時溶于無(wu)機酸或(huo)苛性堿溶液。能跟鹵(lu)素、硫、磷、砷、銻等反(fan)應。

鎵(jia)在(zai)(zai)干燥空氣中(zhong)較穩定并(bing)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成氧(yang)(yang)(yang)化物薄膜阻(zu)止繼續氧(yang)(yang)(yang)化，在(zai)(zai)潮濕空氣中(zhong)失去光澤。與堿(jian)反應(ying)(ying)放出氫(qing)氣，生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成鎵(jia)酸(suan)鹽。能被(bei)冷濃鹽酸(suan)浸蝕，對熱硝酸(suan)顯(xian)鈍性，高溫(wen)時(shi)能與多數非金(jin)屬反應(ying)(ying)；溶(rong)于酸(suan)和堿(jian)中(zhong)，鎵(jia)在(zai)(zai)化學反應(ying)(ying)中(zhong)存在(zai)(zai)+1、+2和+3化合價(jia)，其中(zhong)+3為其主要化合價(jia)。鎵(jia)的活動性與鋅(xin)相似，卻比鋁低。鎵(jia)是兩性金(jin)屬，既能溶(rong)于酸(suan)（產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)Ga3+）也能溶(rong)于堿(jian)。鎵(jia)在(zai)(zai)常溫(wen)下，表(biao)面產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)致密的氧(yang)(yang)(yang)化膜阻(zu)止進一步氧(yang)(yang)(yang)化。加熱時(shi)和鹵(lu)素(su)、硫迅速反應(ying)(ying)，和硫的反應(ying)(ying)按計量比不同(tong)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)不同(tong)的硫化物。

生(sheng)理學(xue)：還(huan)沒有發現(xian)鎵(jia)(jia)有生(sheng)理微量元素的(de)(de)功能。和鋁(lv)一樣，它只通過腸道(dao)很微量的(de)(de)吸收。可(ke)以利用三(san)氧化二鎵(jia)(jia)在老鼠(shu)、家鼠(shu)、狗肺(fei)部(bu)沉積的(de)(de)數據。

皮下注射(she)鎵(jia)(jia)(jia)(jia)后(hou)，鎵(jia)(jia)(jia)(jia)在(zai)(zai)組織中(zhong)(zhong)的(de)分布模式是定(ding)時的(de)，這和靜脈注射(she)很相似。鎵(jia)(jia)(jia)(jia)在(zai)(zai)組織中(zhong)(zhong)的(de)分布模式取決于攝入(ru)鎵(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)劑量(liang)。主要的(de)排泄渠道(dao)是尿(niao)液。癌癥患者對鎵(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)清理分為(wei)兩階段，半衰期分別為(wei)87分鐘(zhong)和24.5小時。

鎵的(de)(de)(de)毒性是和(he)生物的(de)(de)(de)種類相(xiang)關的(de)(de)(de)。在(zai)服用濃(nong)度(du)高于750mg/kg時才會(hui)(hui)表(biao)現出(chu)對(dui)人(ren)腎臟的(de)(de)(de)毒性。對(dui)老鼠的(de)(de)(de)實驗表(biao)明(ming)，鎵會(hui)(hui)導致鎵，鈣(gai)和(he)磷酸鹽(yan)在(zai)腎中的(de)(de)(de)沉積，這(zhe)會(hui)(hui)堵塞腎腔。

分(fen)析化(hua)學(xue)：Dymov和(he)Savostin曾對鎵(jia)的(de)分(fen)析化(hua)學(xue)作(zuo)了(le)全(quan)面的(de)回顧。由于鎵(jia)在環境中(zhong)的(de)濃(nong)度(du)很低，靈敏度(du)是(shi)選擇探測方法(fa)時的(de)主要問(wen)題。由于這個原(yuan)因，最常用(yong)熒(ying)光計和(he)中(zhong)子(zi)活(huo)化(hua)法(fa)。可(ke)(ke)以(yi)在測量前(qian)對樣品進行濃(nong)縮，例如(ru)，通過溶劑(ji)提取，提高了(le)靈敏度(du)，但增(zeng)加了(le)勞動(dong)量。8-羥基醌常用(yong)于生(sheng)物(wu)材料中(zhong)鎵(jia)的(de)熒(ying)光測定法(fa)。水楊醛二氯腙(zong)化(hua)碳作(zuo)為(wei)熒(ying)光物(wu)質，使探測極(ji)限(xian)降到(dao)了(le)2ng/L。pyrrolidinecarbodithioate和(he)二乙基二硫代氨基甲酸鹽的(de)混合(he)物(wu)用(yong)于在中(zhong)子(zi)活(huo)化(hua)法(fa)前(qian)提取鎵(jia)。鎵(jia)的(de)探測極(ji)限(xian)可(ke)(ke)以(yi)達到(dao)1ng/L。

原子序數 31

原子量 69.72

共價半徑 125皮米

離子半徑 82皮米

第一電離能 578.8kJ/mol

電(dian)負性（鮑林(lin)標度） 1.81

毒(du)理(li)性(xing)質：鎵的(de)(de)毒(du)性(xing)是和生物的(de)(de)種(zhong)類相關的(de)(de)。在一項研究中(zhong)，老鼠的(de)(de)LD50大于(yu)220mg/kg，狗的(de)(de)只(zhi)有(you)18mg/kg。狗的(de)(de)死亡是由(you)于(yu)腎功能的(de)(de)衰(shuai)竭。

鎵和鎵的化(hua)合物有微弱(ruo)的毒性，但是(shi)沒有任何(he)文獻表明鎵有生殖毒性。相反，硝酸(suan)鎵可以用于治療(liao)某(mou)些疾病。鎵容易附著到桌面、手(shou)、還(huan)有手(shou)套上留下黑色的斑跡。

制備方法

可由鋁土礦(kuang)或閃(shan)鋅礦(kuang)中提取。最(zui)后經電(dian)解制得純凈(jing)鎵。

主要從煉(lian)鋅(xin)廢渣(zha)和煉(lian)鋁廢渣(zha)中回收提取。

工業(ye)生產以工業(ye)級金屬鎵(jia)(jia)為(wei)原料(liao)，用電(dian)(dian)解法(fa)、減(jian)壓蒸(zheng)餾法(fa)、分步結晶(jing)(jing)法(fa)、區域熔(rong)融法(fa)進一(yi)(yi)步提純，制(zhi)得高純鎵(jia)(jia)。電(dian)(dian)解法(fa)以99.99%的工業(ye)級金屬鎵(jia)(jia)為(wei)原料(liao)，經(jing)電(dian)(dian)解精(jing)煉等工藝，制(zhi)得高純鎵(jia)(jia)的純度(du)≥99.999%。以≥99.999%的高純鎵(jia)(jia)為(wei)原料(liao)，經(jing)拉制(zhi)單晶(jing)(jing)或(huo)其他提純工藝進一(yi)(yi)步提純，制(zhi)得高純鎵(jia)(jia)的純度(du)≥99.99999%。

應用領域

工業用途

制造半(ban)導體氮化(hua)鎵、砷(shen)化(hua)鎵、磷(lin)化(hua)鎵、鍺半(ban)導體摻雜元；純(chun)鎵及低熔合金可(ke)作(zuo)核(he)反應的(de)(de)熱(re)交換介質；高(gao)溫溫度計(ji)的(de)(de)填充(chong)料；有機反應中作(zuo)二酯化(hua)的(de)(de)催化(hua)劑。

鎵(jia)(jia)的(de)(de)工業應用(yong)還很(hen)原始，盡(jin)管它(ta)獨特的(de)(de)性能(neng)可能(neng)會應用(yong)于很(hen)多方(fang)面。液(ye)態鎵(jia)(jia)的(de)(de)寬溫(wen)度(du)范(fan)圍以及它(ta)很(hen)低(di)的(de)(de)蒸汽(qi)壓使它(ta)可以用(yong)于高(gao)溫(wen)溫(wen)度(du)計和(he)高(gao)溫(wen)壓力(li)計。鎵(jia)(jia)化(hua)(hua)合物，尤(you)其是(shi)砷化(hua)(hua)鎵(jia)(jia)在電子工業已經(jing)引起了越來越多的(de)(de)注意。沒有能(neng)利用(yong)的(de)(de)精確的(de)(de)世界鎵(jia)(jia)產(chan)量數據，但是(shi)臨近地區(qu)的(de)(de)產(chan)量只有20噸/年(nian)。

鎵-68會發(fa)射正(zheng)電子，可以用于(yu)正(zheng)電子斷層成像。

鎵(jia)銦合金(jin)可用于(yu)汞的替代品。

醫學應用

在觀察到(dao)癌(ai)(ai)組織對(dui)67Ga有吸(xi)引力之后，美國國家癌(ai)(ai)癥學(xue)會(hui)指出穩定的(de)(de)鎵(jia)對(dui)于嚙齒動(dong)物的(de)(de)腫瘤(liu)很(hen)有療效。這曾在癌(ai)(ai)癥病人身上試驗過。當服用劑量為750mg/kg時，鎵(jia)對(dui)人的(de)(de)腎(shen)臟有害(hai)。不停的(de)(de)灌輸(shu)鎵(jia)的(de)(de)配制藥品可以降低(di)鎵(jia)對(dui)腎(shen)小管的(de)(de)毒性(xing)。

發現歷史

鎵是化(hua)(hua)學(xue)史上第一個(ge)(ge)先從理論預(yu)言，后在自然界中(zhong)被(bei)發現(xian)驗證的化(hua)(hua)學(xue)元素。1871年，門捷(jie)列(lie)夫發現(xian)元素周期表中(zhong)鋁(lv)(lv)元素下面有個(ge)(ge)間隙尚(shang)未被(bei)占據(ju)，他預(yu)測(ce)這種未知元素的原子量大約是68，密度為5.9g/cm3，性質與鋁(lv)(lv)相似，他的這一預(yu)測(ce)被(bei)法國化(hua)(hua)學(xue)家布瓦(wa)博得朗（Paul Emile Lecoq de Boisbaudran）證實了。

鎵在(zai)巴黎由布瓦(wa)博得朗于(yu)1875年發現。他在(zai)閃鋅礦礦石(shi)（ZnS）中(zhong)提取的(de)鋅的(de)原(yuan)子光譜上觀察到了(le)一(yi)個新的(de)紫色(se)線。他知道這意味著一(yi)種(zhong)未知的(de)元(yuan)素出現了(le)。

在1875年11月(yue)，布(bu)瓦博得朗提(ti)(ti)取并(bing)提(ti)(ti)純了這種新的金屬，并(bing)證(zheng)明了它(ta)像鋁(lv)。在1875年12月(yue)，他向(xiang)法國科學院宣布(bu)了它(ta)。

含量分布

由于鎵(jia)在地(di)殼(ke)中的(de)(de)(de)濃度很低。在地(di)殼(ke)中占總量(liang)的(de)(de)(de)0.0015%。它的(de)(de)(de)分布很廣泛，但不以(yi)純金屬狀(zhuang)態(tai)存在，而(er)以(yi)硫鎵(jia)銅礦（CuGaS2）形(xing)式存在，不過很稀少，經濟(ji)上也不重要。鎵(jia)是閃鋅(xin)礦、黃鐵礦、礬土、鍺(zang)石工業處理(li)過程中的(de)(de)(de)副產品。

自然界中常以微(wei)量分散于鋁(lv)(lv)土(tu)礦、閃鋅礦等礦石中。由鋁(lv)(lv)土(tu)礦中提(ti)取制得。在高(gao)(gao)溫灼燒(shao)鋅礦時，鎵(jia)(jia)就以化合物的形式揮發出來，在煙道(dao)里凝結，鎵(jia)(jia)常與(yu)銦和鉈(she)共生。經電(dian)解、洗滌(di)可以制得粗鎵(jia)(jia)，再經提(ti)煉可得高(gao)(gao)純度鎵(jia)(jia)。

時下世界(jie)90%以上的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)生(sheng)鎵(jia)都是在(zai)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)氧(yang)(yang)化(hua)鋁過程(cheng)中(zhong)提(ti)取的(de)(de)(de)，是對礦(kuang)產(chan)(chan)(chan)資源的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)綜(zong)合(he)利(li)用，通過提(ti)取金屬鎵(jia)增加了礦(kuang)產(chan)(chan)(chan)資源的(de)(de)(de)附加值，提(ti)高(gao)氧(yang)(yang)化(hua)鋁的(de)(de)(de)品(pin)質(zhi)降低(di)了廢(fei)棄(qi)物“赤泥”的(de)(de)(de)污染，因(yin)(yin)此(ci)(ci)非常(chang)(chang)符(fu)合(he)當前低(di)碳經(jing)濟以最小的(de)(de)(de)自然資源代價(jia)獲取最大利(li)用價(jia)值的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)則(ze)。鎵(jia)在(zai)其它金屬礦(kuang)床中(zhong)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)極(ji)低(di)，經(jing)過一(yi)(yi)定(ding)富(fu)集后也只能達到(dao)幾百(bai)克/噸，因(yin)(yin)而鎵(jia)的(de)(de)(de)提(ti)取非常(chang)(chang)困難，另一(yi)(yi)方(fang)面，由于(yu)伴(ban)生(sheng)關(guan)系，鎵(jia)的(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)很(hen)難由于(yu)鎵(jia)價(jia)格上漲(zhang)而被(bei)大幅拉動，因(yin)(yin)此(ci)(ci)，原(yuan)(yuan)生(sheng)鎵(jia)的(de)(de)(de)年產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)極(ji)少(shao)，全球年產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)不(bu)(bu)足(zu)300噸，是原(yuan)(yuan)生(sheng)銦產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban)，如果這種(zhong)狀況不(bu)(bu)能得到(dao)改善，未來20-30年這些(xie)金屬鎵(jia)將會出現嚴(yan)重短缺(que)。

儲存方法

由于(yu)液態鎵(jia)的密度高于(yu)固(gu)體(ti)密度，凝固(gu)時體(ti)積(ji)膨(peng)脹(zhang)，而且熔(rong)點很低，儲存時會不斷地(di)熔(rong)化凝固(gu)。所以使用(yong)(yong)玻璃儲存會撐破瓶子和(he)浸潤(run)玻璃造成浪費，鎵(jia)適合(he)使用(yong)(yong)塑(su)料瓶（不能盛滿）儲存。

最新研發

2014年9月(yue)23日，美國北卡羅來納州(zhou)一(yi)個科研(yan)團隊日前(qian)研(yan)發出一(yi)種可進行自(zi)我修復的變形液態金屬，距離打造“終結者”變形機(ji)器人(ren)的目標(biao)更(geng)進一(yi)步。

科學家們使用(yong)鎵和(he)(he)銦合金(jin)合成(cheng)液態(tai)金(jin)屬(shu)(shu)，形(xing)成(cheng)一種固(gu)溶合金(jin)，在(zai)室溫下(xia)就(jiu)可以成(cheng)為液態(tai)，表面(mian)(mian)(mian)張力(li)為每米500毫(hao)牛頓。這意(yi)味(wei)著，在(zai)不受外(wai)力(li)情況下(xia)，當這種合金(jin)被放(fang)在(zai)平(ping)坦桌(zhuo)面(mian)(mian)(mian)上(shang)時會(hui)(hui)保持(chi)一個(ge)幾乎完美的(de)圓(yuan)球不變。當通(tong)過少量電(dian)流(liu)刺(ci)激(ji)后，球體表面(mian)(mian)(mian)張力(li)會(hui)(hui)降低，金(jin)屬(shu)(shu)會(hui)(hui)在(zai)桌(zhuo)面(mian)(mian)(mian)上(shang)伸展(zhan)。這一過程是(shi)可逆的(de)：如果電(dian)荷從(cong)正轉負(fu)，液態(tai)金(jin)屬(shu)(shu)就(jiu)會(hui)(hui)重(zhong)新(xin)成(cheng)為球狀。更(geng)改電(dian)壓(ya)大小還可以調(diao)整(zheng)金(jin)屬(shu)(shu)表面(mian)(mian)(mian)張力(li)和(he)(he)金(jin)屬(shu)(shu)塊粘度，從(cong)而令其變為不同結構。

北卡羅來納州立大學副教授邁(mai)克爾·迪基(ji)（Michael Dickey）說(shuo)：“只(zhi)需要不到(dao)一(yi)伏特的電(dian)壓就可(ke)改變金(jin)屬表面(mian)張力，這種改變是相當了(le)不起的。我們可(ke)以利用這種技術控制液態金(jin)屬的活(huo)動，從(cong)而改變天線形狀、連接或斷開電(dian)路等。”

此外，這項研(yan)究還(huan)可以用于(yu)幫助修復(fu)人類(lei)切斷(duan)的(de)神經，以避免(mian)長(chang)期(qi)殘疾。研(yan)究人員(yuan)宣稱，該突破有(you)助于(yu)建造更好的(de)電路(lu)、自我修復(fu)式結構，甚(shen)至有(you)一天可用來制造《終結者》中的(de)T-1000機(ji)器人。

2023年8月，廣西(xi)大學本碩博創(chuang)業團隊(dui)“保‘鎵(jia)’衛國”研(yan)發(fa)出核心技術，成功制備出純度均達(da)到(dao)國際領先(xian)水平(ping)的芯片產業關鍵原(yuan)材料7N高純鎵(jia)。

熔沸點的差異

有趣(qu)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，盡管鎵的(de)(de)(de)(de)熔(rong)點(dian)僅(jin)僅(jin)只(zhi)有區區29.76℃，按照正常人(ren)直覺式的(de)(de)(de)(de)認(ren)知，鎵的(de)(de)(de)(de)沸點(dian)應該很低，但事實上鎵的(de)(de)(de)(de)沸點(dian)達到了(le)整整2403℃——差(cha)了(le)2373℃。這個沸點(dian)幾(ji)乎與高(gao)沸點(dian)金屬(shu)——銅(tong)、鐵等相(xiang)當。對比(bi)一下，汞(gong)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)點(dian)是(shi)(shi)-38.86℃，沸點(dian)是(shi)(shi)356.72℃，僅(jin)僅(jin)差(cha)了(le)395.58℃。現代研究表明，這是(shi)(shi)因(yin)為(wei)Ga晶(jing)體(ti)中存(cun)在Ga2分子(zi)，熔(rong)化(hua)時克服的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)分子(zi)間的(de)(de)(de)(de)范德華力，而沸騰時Ga2要裂解成原子(zi)，克服的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)共價鍵(jian)的(de)(de)(de)(de)靜電力。這就導致了(le)鎵熔(rong)化(hua)容(rong)易沸騰難(nan)，因(yin)為(wei)共價鍵(jian)是(shi)(shi)很難(nan)被破壞的(de)(de)(de)(de)。