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鎵(jia)(jia)（Gallium）是灰藍色或銀白(bai)色的金(jin)屬，元素符號Ga，原子量(liang)69.723。鎵(jia)(jia)的熔點(dian)很(hen)(hen)低，但沸點(dian)很(hen)(hen)高。純液態鎵(jia)(jia)有顯著的過冷的趨勢(shi)，在空氣中(zhong)易氧(yang)化(hua)，形(xing)成氧(yang)化(hua)膜。

理化性質

物理性質

淡(dan)藍色金(jin)屬，在29.76℃時(shi)變(bian)為銀白色液體。液態鎵很容(rong)易過冷（即冷卻(que)至(zhi)0℃而不固化）。鎵能浸潤玻璃(li)，故(gu)不宜使用玻璃(li)容(rong)器存放(fang)。

受熱(re)至(zhi)熔點時變為液體(ti)，再冷卻至(zhi)0℃而(er)不(bu)固(gu)化，由液體(ti)轉變為固(gu)體(ti)時，其體(ti)積約增大3.2%。常(chang)溫時鎵(jia)在(zai)干燥空氣中穩(wen)定(ding)。

純鎵是銀白色的，可以浸(jin)潤玻璃，沸點很高(gao)，在(zai)大約1500℃時有(you)很低的蒸汽壓。

物理性質

硬(ying)度 1.5～2.5

溶解性(xing) 微溶于汞(gong)，形成(cheng)鎵汞(gong)齊(qi)

熔點 29.76℃

沸點 2403℃

密(mi)度 5.904g/cm3

化學性質

電子排布[Ar]3d104s24p1，位于第四(si)周期第ⅢA族。

在潮濕(shi)空氣中氧化(hua)，加熱(re)至500℃時(shi)(shi)著(zhu)火。室溫(wen)時(shi)(shi)跟(gen)水反(fan)應緩慢，跟(gen)沸(fei)水反(fan)應劇烈生成氫氧化(hua)鎵放出氫氣。加熱(re)時(shi)(shi)溶于無機酸(suan)或苛性(xing)堿溶液。能跟(gen)鹵素、硫、磷、砷、銻等反(fan)應。

鎵(jia)(jia)在(zai)(zai)(zai)干燥空(kong)氣(qi)中較穩(wen)定并生(sheng)成(cheng)(cheng)氧化(hua)物(wu)薄膜阻止繼續氧化(hua)，在(zai)(zai)(zai)潮濕(shi)空(kong)氣(qi)中失去光(guang)澤。與堿(jian)(jian)反應(ying)(ying)(ying)放出氫氣(qi)，生(sheng)成(cheng)(cheng)鎵(jia)(jia)酸鹽(yan)。能(neng)(neng)被(bei)冷濃鹽(yan)酸浸蝕，對熱硝酸顯鈍(dun)性，高溫時能(neng)(neng)與多數非金屬(shu)反應(ying)(ying)(ying)；溶(rong)于酸和(he)堿(jian)(jian)中，鎵(jia)(jia)在(zai)(zai)(zai)化(hua)學反應(ying)(ying)(ying)中存在(zai)(zai)(zai)+1、+2和(he)+3化(hua)合價，其(qi)中+3為(wei)其(qi)主要化(hua)合價。鎵(jia)(jia)的活動性與鋅相似，卻比(bi)鋁低。鎵(jia)(jia)是兩(liang)性金屬(shu)，既能(neng)(neng)溶(rong)于酸（產生(sheng)Ga3+）也能(neng)(neng)溶(rong)于堿(jian)(jian)。鎵(jia)(jia)在(zai)(zai)(zai)常溫下(xia)，表面產生(sheng)致密的氧化(hua)膜阻止進一(yi)步氧化(hua)。加熱時和(he)鹵素、硫迅速反應(ying)(ying)(ying)，和(he)硫的反應(ying)(ying)(ying)按計(ji)量比(bi)不同產生(sheng)不同的硫化(hua)物(wu)。

生理(li)學：還沒有發(fa)現鎵(jia)有生理(li)微(wei)量(liang)元素的功能(neng)。和(he)鋁(lv)一樣(yang)，它(ta)只(zhi)通過腸(chang)道很微(wei)量(liang)的吸(xi)收。可以利用三氧化二鎵(jia)在老鼠、家鼠、狗肺部沉積的數據。

皮下注(zhu)射鎵(jia)(jia)后，鎵(jia)(jia)在(zai)(zai)組織(zhi)(zhi)中(zhong)的(de)(de)分(fen)布模式(shi)是定時(shi)的(de)(de)，這(zhe)和(he)靜脈(mo)注(zhu)射很相似。鎵(jia)(jia)在(zai)(zai)組織(zhi)(zhi)中(zhong)的(de)(de)分(fen)布模式(shi)取決于攝入鎵(jia)(jia)的(de)(de)劑量。主(zhu)要的(de)(de)排泄渠道是尿(niao)液。癌癥患者對鎵(jia)(jia)的(de)(de)清(qing)理分(fen)為兩階段，半衰期(qi)分(fen)別為87分(fen)鐘和(he)24.5小時(shi)。

鎵的(de)(de)毒性(xing)是(shi)和生物(wu)的(de)(de)種類相關的(de)(de)。在(zai)(zai)服用濃(nong)度(du)高于750mg/kg時才會(hui)表現出(chu)對(dui)人腎(shen)(shen)臟(zang)的(de)(de)毒性(xing)。對(dui)老鼠的(de)(de)實(shi)驗(yan)表明(ming)，鎵會(hui)導(dao)致(zhi)鎵，鈣和磷酸鹽在(zai)(zai)腎(shen)(shen)中(zhong)的(de)(de)沉積，這會(hui)堵(du)塞腎(shen)(shen)腔。

分析化學：Dymov和(he)Savostin曾對鎵(jia)的(de)(de)分析化學作(zuo)了(le)(le)全面的(de)(de)回顧(gu)。由于鎵(jia)在(zai)環境(jing)中(zhong)的(de)(de)濃度很(hen)低，靈敏度是選擇(ze)探(tan)測方法時的(de)(de)主要(yao)問題。由于這個原因，最常用(yong)熒光計(ji)和(he)中(zhong)子活化法。可以(yi)在(zai)測量(liang)前對樣品進(jin)行濃縮(suo)，例如，通過溶(rong)劑提(ti)取，提(ti)高了(le)(le)靈敏度，但增加了(le)(le)勞動量(liang)。8-羥基(ji)醌常用(yong)于生(sheng)物材料中(zhong)鎵(jia)的(de)(de)熒光測定法。水楊醛(quan)二(er)氯腙化碳作(zuo)為熒光物質，使探(tan)測極(ji)限(xian)降(jiang)到了(le)(le)2ng/L。pyrrolidinecarbodithioate和(he)二(er)乙基(ji)二(er)硫代氨基(ji)甲酸鹽的(de)(de)混合(he)物用(yong)于在(zai)中(zhong)子活化法前提(ti)取鎵(jia)。鎵(jia)的(de)(de)探(tan)測極(ji)限(xian)可以(yi)達到1ng/L。

原子序數 31

原子量 69.72

共(gong)價半徑 125皮(pi)米

離子半徑 82皮米

第一(yi)電離能(neng) 578.8kJ/mol

電負性（鮑林標度） 1.81

毒理(li)性質：鎵的(de)(de)毒性是和生物(wu)的(de)(de)種類(lei)相關的(de)(de)。在(zai)一項研究中，老鼠的(de)(de)LD50大于220mg/kg，狗(gou)的(de)(de)只有18mg/kg。狗(gou)的(de)(de)死亡是由于腎功能(neng)的(de)(de)衰(shuai)竭。

鎵(jia)和(he)鎵(jia)的(de)(de)(de)化合物(wu)有(you)(you)微弱的(de)(de)(de)毒性，但是沒(mei)有(you)(you)任何文獻表明鎵(jia)有(you)(you)生(sheng)殖毒性。相反，硝酸鎵(jia)可以(yi)用于治療某些疾病(bing)。鎵(jia)容(rong)易附著(zhu)到桌面、手、還有(you)(you)手套上留(liu)下黑色的(de)(de)(de)斑跡。

制備方法

可由鋁土(tu)礦(kuang)或閃(shan)鋅礦(kuang)中提取(qu)。最后經(jing)電(dian)解制得(de)純凈鎵。

主要(yao)從煉鋅廢渣(zha)(zha)和煉鋁廢渣(zha)(zha)中回收提取。

工(gong)業(ye)生產以工(gong)業(ye)級金屬(shu)鎵(jia)為原料(liao)，用電(dian)(dian)解法、減壓蒸(zheng)餾法、分步結(jie)晶法、區(qu)域熔融法進(jin)一步提(ti)純(chun)，制得(de)高純(chun)鎵(jia)。電(dian)(dian)解法以99.99%的工(gong)業(ye)級金屬(shu)鎵(jia)為原料(liao)，經(jing)電(dian)(dian)解精煉等工(gong)藝，制得(de)高純(chun)鎵(jia)的純(chun)度≥99.999%。以≥99.999%的高純(chun)鎵(jia)為原料(liao)，經(jing)拉制單晶或其他提(ti)純(chun)工(gong)藝進(jin)一步提(ti)純(chun)，制得(de)高純(chun)鎵(jia)的純(chun)度≥99.99999%。

應用領域

工業用途

制造半(ban)導(dao)體氮化鎵(jia)(jia)、砷化鎵(jia)(jia)、磷化鎵(jia)(jia)、鍺半(ban)導(dao)體摻雜元；純鎵(jia)(jia)及(ji)低熔合金可(ke)作(zuo)核(he)反(fan)應的(de)熱交(jiao)換介質(zhi)；高溫(wen)溫(wen)度計的(de)填充料；有機反(fan)應中作(zuo)二酯(zhi)化的(de)催化劑。

鎵(jia)的(de)(de)工(gong)業應(ying)用(yong)(yong)還很原始，盡管它(ta)獨(du)特(te)的(de)(de)性能可能會應(ying)用(yong)(yong)于(yu)很多方面。液態鎵(jia)的(de)(de)寬(kuan)溫(wen)度范圍(wei)以及它(ta)很低的(de)(de)蒸汽(qi)壓使它(ta)可以用(yong)(yong)于(yu)高(gao)溫(wen)溫(wen)度計和高(gao)溫(wen)壓力計。鎵(jia)化合物，尤其是砷化鎵(jia)在電子工(gong)業已(yi)經(jing)引(yin)起了越(yue)來(lai)越(yue)多的(de)(de)注意。沒有(you)能利(li)用(yong)(yong)的(de)(de)精(jing)確(que)的(de)(de)世界(jie)鎵(jia)產量(liang)數(shu)據，但是臨近地區(qu)的(de)(de)產量(liang)只有(you)20噸/年。

鎵-68會(hui)發射正電子(zi)，可以用于正電子(zi)斷層成像。

鎵(jia)銦合金可用于汞的替(ti)代品(pin)。

醫學應用

在觀(guan)察(cha)到癌組織對67Ga有(you)吸引力之后，美國國家癌癥(zheng)學(xue)會指出(chu)穩定的(de)(de)(de)鎵(jia)(jia)對于嚙(nie)齒(chi)動物的(de)(de)(de)腫瘤很有(you)療(liao)效。這(zhe)曾在癌癥(zheng)病(bing)人(ren)身上(shang)試驗過。當服用劑量(liang)為750mg/kg時，鎵(jia)(jia)對人(ren)的(de)(de)(de)腎臟有(you)害。不(bu)停的(de)(de)(de)灌輸鎵(jia)(jia)的(de)(de)(de)配(pei)制(zhi)藥品(pin)可以(yi)降(jiang)低鎵(jia)(jia)對腎小管的(de)(de)(de)毒性。

發現歷史

鎵是(shi)化(hua)學(xue)史(shi)上(shang)第一個(ge)先從理(li)論預言(yan)，后在自然界中被發(fa)現(xian)驗(yan)證的化(hua)學(xue)元素。1871年，門捷列夫發(fa)現(xian)元素周期(qi)表(biao)中鋁元素下面(mian)有個(ge)間(jian)隙尚(shang)未被占據，他(ta)(ta)預測這種(zhong)未知(zhi)元素的原子量大約(yue)是(shi)68，密度為5.9g/cm3，性質與(yu)鋁相似，他(ta)(ta)的這一預測被法國化(hua)學(xue)家(jia)布(bu)瓦博得朗（Paul Emile Lecoq de Boisbaudran）證實(shi)了。

鎵在巴(ba)黎(li)由(you)布瓦博(bo)得(de)朗于1875年發現。他(ta)在閃鋅礦(kuang)(kuang)礦(kuang)(kuang)石（ZnS）中提取的(de)鋅的(de)原子(zi)光(guang)譜上觀察(cha)到了一個新的(de)紫色線。他(ta)知道這意(yi)味著(zhu)一種未知的(de)元素出現了。

在1875年11月(yue)，布瓦博(bo)得朗(lang)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(yue)，他向法國科學院宣布了(le)它。

含量分布

由于鎵(jia)在地殼(ke)中的濃度很低。在地殼(ke)中占總量的0.0015%。它的分布很廣泛，但不(bu)以(yi)純金屬狀態存(cun)在，而以(yi)硫鎵(jia)銅礦(kuang)（CuGaS2）形式存(cun)在，不(bu)過很稀少(shao)，經濟上也(ye)不(bu)重要(yao)。鎵(jia)是閃(shan)鋅礦(kuang)、黃鐵(tie)礦(kuang)、礬(fan)土、鍺石工業(ye)處理過程中的副產品。

自然界中常(chang)以微量分散(san)于鋁土(tu)(tu)礦(kuang)、閃(shan)鋅(xin)礦(kuang)等礦(kuang)石(shi)中。由鋁土(tu)(tu)礦(kuang)中提取制(zhi)得(de)。在高(gao)溫灼燒鋅(xin)礦(kuang)時，鎵就以化(hua)合物的形式揮發出來，在煙道里凝(ning)結，鎵常(chang)與(yu)銦和鉈共(gong)生(sheng)。經(jing)電解、洗滌(di)可(ke)以制(zhi)得(de)粗鎵，再經(jing)提煉可(ke)得(de)高(gao)純度鎵。

時(shi)下世(shi)界90%以上(shang)(shang)的原(yuan)生(sheng)鎵(jia)(jia)(jia)都是在生(sheng)產(chan)(chan)氧化(hua)鋁過程(cheng)中(zhong)提取(qu)(qu)的，是對礦(kuang)產(chan)(chan)資(zi)源的一(yi)種綜(zong)合利用(yong)，通過提取(qu)(qu)金屬鎵(jia)(jia)(jia)增(zeng)加了(le)礦(kuang)產(chan)(chan)資(zi)源的附加值(zhi)，提高氧化(hua)鋁的品質降低(di)了(le)廢棄物“赤泥”的污染，因(yin)此非常(chang)符合當前低(di)碳經(jing)(jing)濟以最小的自然資(zi)源代(dai)價獲(huo)取(qu)(qu)最大(da)利用(yong)價值(zhi)的原(yuan)則。鎵(jia)(jia)(jia)在其它金屬礦(kuang)床中(zhong)的含量(liang)極低(di)，經(jing)(jing)過一(yi)定富集后(hou)也只能達(da)到(dao)幾百(bai)克/噸，因(yin)而(er)鎵(jia)(jia)(jia)的提取(qu)(qu)非常(chang)困(kun)難，另(ling)一(yi)方(fang)面，由(you)于(yu)(yu)伴生(sheng)關系，鎵(jia)(jia)(jia)的產(chan)(chan)量(liang)很難由(you)于(yu)(yu)鎵(jia)(jia)(jia)價格上(shang)(shang)漲而(er)被大(da)幅拉動(dong)，因(yin)此，原(yuan)生(sheng)鎵(jia)(jia)(jia)的年產(chan)(chan)量(liang)極少，全球年產(chan)(chan)量(liang)不足300噸，是原(yuan)生(sheng)銦(yin)產(chan)(chan)量(liang)的一(yi)半，如果這種狀況不能得到(dao)改善，未來20-30年這些金屬鎵(jia)(jia)(jia)將(jiang)會(hui)出(chu)現(xian)嚴重短缺。

儲存方法

由(you)于液態鎵的密度(du)高于固(gu)體密度(du)，凝固(gu)時體積(ji)膨脹，而且熔(rong)點(dian)很(hen)低，儲(chu)存(cun)時會(hui)不(bu)斷(duan)地熔(rong)化凝固(gu)。所以(yi)使(shi)用玻(bo)璃儲(chu)存(cun)會(hui)撐(cheng)破瓶(ping)子和浸潤玻(bo)璃造成浪(lang)費，鎵適合使(shi)用塑料瓶(ping)（不(bu)能(neng)盛滿）儲(chu)存(cun)。

最新研發

2014年9月23日，美國北(bei)卡羅(luo)來(lai)納州(zhou)一(yi)個科研團隊日前(qian)研發出一(yi)種可進(jin)(jin)行自我修復的變(bian)(bian)形(xing)液態金屬(shu)，距離(li)打(da)造(zao)“終結者(zhe)”變(bian)(bian)形(xing)機器人的目標更進(jin)(jin)一(yi)步。

科學(xue)家(jia)們使用鎵和(he)銦合(he)(he)金(jin)合(he)(he)成(cheng)液態金(jin)屬，形成(cheng)一種(zhong)固溶合(he)(he)金(jin)，在室溫下(xia)(xia)就(jiu)可(ke)以成(cheng)為液態，表(biao)面張力(li)(li)為每(mei)米500毫牛(niu)頓。這(zhe)意味著，在不受(shou)外力(li)(li)情況下(xia)(xia)，當(dang)這(zhe)種(zhong)合(he)(he)金(jin)被放(fang)在平坦(tan)桌面上時(shi)會(hui)保持一個幾乎完美(mei)的圓(yuan)球不變。當(dang)通(tong)過少量電(dian)流刺激后，球體(ti)表(biao)面張力(li)(li)會(hui)降(jiang)低(di)，金(jin)屬會(hui)在桌面上伸(shen)展。這(zhe)一過程是(shi)可(ke)逆(ni)的：如果電(dian)荷(he)從正轉(zhuan)負，液態金(jin)屬就(jiu)會(hui)重新(xin)成(cheng)為球狀。更改電(dian)壓大小還可(ke)以調整金(jin)屬表(biao)面張力(li)(li)和(he)金(jin)屬塊粘度，從而令其(qi)變為不同結構。

北卡羅來納州立(li)大學(xue)副教授(shou)邁克爾·迪基（Michael Dickey）說：“只需要不到一伏特的(de)(de)電壓就可(ke)改(gai)變(bian)(bian)金屬(shu)表面張力，這(zhe)種改(gai)變(bian)(bian)是相(xiang)當了不起的(de)(de)。我(wo)們可(ke)以利用這(zhe)種技術控(kong)制液態金屬(shu)的(de)(de)活動(dong)，從而改(gai)變(bian)(bian)天線形(xing)狀、連接或斷開(kai)電路等(deng)。”

此外(wai)，這項研(yan)究(jiu)還可(ke)以用于(yu)幫助修(xiu)復(fu)人(ren)類切斷的(de)神經，以避免長(chang)期殘疾。研(yan)究(jiu)人(ren)員宣稱，該突破有助于(yu)建(jian)造更(geng)好的(de)電路(lu)、自我修(xiu)復(fu)式(shi)結構，甚至有一天(tian)可(ke)用來制造《終結者(zhe)》中的(de)T-1000機(ji)器人(ren)。

2023年8月，廣西(xi)大學本(ben)碩博創業團隊“保‘鎵(jia)’衛國(guo)(guo)”研發出核心技術，成功制(zhi)備出純度均(jun)達到(dao)國(guo)(guo)際領先水平的芯片產業關鍵原材料7N高純鎵(jia)。

熔沸點的差異

有(you)趣的(de)是(shi)，盡(jin)管鎵(jia)的(de)熔(rong)點(dian)僅(jin)僅(jin)只有(you)區區29.76℃，按(an)照正常人直(zhi)覺式的(de)認知，鎵(jia)的(de)沸(fei)(fei)(fei)點(dian)應該很(hen)低，但事實上鎵(jia)的(de)沸(fei)(fei)(fei)點(dian)達到了(le)(le)整整2403℃——差了(le)(le)2373℃。這(zhe)個沸(fei)(fei)(fei)點(dian)幾乎與高沸(fei)(fei)(fei)點(dian)金屬——銅、鐵等相(xiang)當(dang)。對比一下(xia)，汞的(de)熔(rong)點(dian)是(shi)-38.86℃，沸(fei)(fei)(fei)點(dian)是(shi)356.72℃，僅(jin)僅(jin)差了(le)(le)395.58℃。現代研(yan)究表明(ming)，這(zhe)是(shi)因(yin)為Ga晶體中存在Ga2分子，熔(rong)化(hua)時克服的(de)是(shi)分子間(jian)的(de)范德(de)華力(li)，而沸(fei)(fei)(fei)騰(teng)時Ga2要裂解成原子，克服的(de)是(shi)共(gong)價(jia)鍵的(de)靜電力(li)。這(zhe)就導致了(le)(le)鎵(jia)熔(rong)化(hua)容易沸(fei)(fei)(fei)騰(teng)難，因(yin)為共(gong)價(jia)鍵是(shi)很(hen)難被破(po)壞的(de)。