維基百科,自由的百科全書
前往: 導覽搜尋
鎵   31Ga
氫(其他非金屬)
氦(惰性氣體)
鋰(鹼金屬)
鈹(鹼土金屬)
硼(類金屬)
碳(其他非金屬)
氮(其他非金屬)
氧(其他非金屬)
氟(鹵素)
氖(惰性氣體)
鈉(鹼金屬)
鎂(鹼土金屬)
鋁(貧金屬)
矽(類金屬)
磷(其他非金屬)
硫(其他非金屬)
氯(鹵素)
氬(惰性氣體)
鉀(鹼金屬)
鈣(鹼土金屬)
鈧(過渡金屬)
鈦(過渡金屬)
釩(過渡金屬)
鉻(過渡金屬)
錳(過渡金屬)
鐵(過渡金屬)
鈷(過渡金屬)
鎳(過渡金屬)
銅(過渡金屬)
鋅(過渡金屬)
鎵(貧金屬)
鍺(類金屬)
砷(類金屬)
硒(其他非金屬)
溴(鹵素)
氪(惰性氣體)
銣(鹼金屬)
鍶(鹼土金屬)
釔(過渡金屬)
鋯(過渡金屬)
鈮(過渡金屬)
鉬(過渡金屬)
鎝(過渡金屬)
釕(過渡金屬)
銠(過渡金屬)
鈀(過渡金屬)
銀(過渡金屬)
鎘(過渡金屬)
銦(貧金屬)
錫(貧金屬)
銻(類金屬)
碲(類金屬)
碘(鹵素)
氙(惰性氣體)
銫(鹼金屬)
鋇(鹼土金屬)
鑭(鑭系元素)
鈰(鑭系元素)
鐠(鑭系元素)
釹(鑭系元素)
鉕(鑭系元素)
釤(鑭系元素)
銪(鑭系元素)
釓(鑭系元素)
鋱(鑭系元素)
鏑(鑭系元素)
鈥(鑭系元素)
餌(鑭系元素)
銩(鑭系元素)
鐿(鑭系元素)
鑥(鑭系元素)
鉿(過渡金屬)
鉭(過渡金屬)
鎢(過渡金屬)
錸(過渡金屬)
鋨(過渡金屬)
銥(過渡金屬)
鉑(過渡金屬)
金(過渡金屬)
汞(過渡金屬)
鉈(貧金屬)
鉛(貧金屬)
鉍(貧金屬)
釙(貧金屬)
砹(鹵素)
氡(惰性氣體)
鈁(鹼金屬)
鐳(鹼土金屬)
錒(錒系元素)
釷(錒系元素)
鏷(錒系元素)
鈾(錒系元素)
錼(錒系元素)
鈈(錒系元素)
鋂(錒系元素)
鋦(錒系元素)
錇(錒系元素)
鉲(錒系元素)
鑀(錒系元素)
鐨(錒系元素)
鍆(錒系元素)
鐒(錒系元素)
鍩(錒系元素)
鑪(過渡金屬)
𨧀(過渡金屬)
𨭎(過渡金屬)
𨨏(過渡金屬)
𨭆(過渡金屬)
䥑(未知特性)
鐽(未知特性)
錀(未知特性)
鎶(過渡金屬)
Uut(未知特性)
鈇(貧金屬)
Uup(未知特性)
鉝(未知特性)
Uus(未知特性)
Uuo(未知特性)




外觀
金屬:銀色
銀色金屬光澤
概況
名稱·符號·序數 鎵(gallium)·Ga·31
元素類別 貧金屬
·週期· 13·4·p
標準原子質量 69.723(5)
電子排布

[] 3d104s24p1
2, 8, 18, 3

鎵的電子層(2, 8, 18, 3)
歷史
預測 德米特里·門捷列夫(1871年)
發現 保羅·埃米爾·勒科克·德布瓦博德蘭(1875年)
分離 保羅·埃米爾·勒科克·德布瓦博德蘭(1875年)
物理性質
物態 固態
密度 (接近室溫
5.91 g·cm−3
熔點時液體密度 6.095 g·cm−3
熔點 302.9146 K,29.7646 °C,85.5763 °F
沸點 2673 K,2400 °C,4352 °F
熔化熱 5.59 kJ·mol−1
汽化熱 254 kJ·mol−1
比熱容 25.86 J·mol−1·K−1

蒸汽壓

壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 1310 1448 1620 1838 2125 2518
原子性質
氧化態 3, 2, 1
(([[兩性]] ))
電負性 1.81(鮑林標度)
電離能

第一:578.8 kJ·mol−1
第二:1979.3 kJ·mol−1
第三:2963 kJ·mol−1

更多
原子半徑 135 pm
共價半徑 122±3 pm
范德華半徑 187 pm
雜項
晶體結構

正交晶系

磁序 抗磁性
電阻率 (20 °C)270 n Ω·m
熱導率 40.6 W·m−1·K−1
膨脹係數 (25 °C)18 µm·m−1·K−1
聲速(細棒) (20 °C)2740 m·s−1
楊氏模量 9.8 GPa
泊松比 0.47
莫氏硬度 1.5
布氏硬度 60 MPa
CAS號 7440-55-3
最穩定同位素

主條目:鎵的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
69Ga 60.11% 穩定,帶38個中子
71Ga 39.89% 穩定,帶40個中子

Gallium,舊譯作)是一種化學元素,它的化學符號Ga,它的原子序數是31,是一種弱?性金屬。

在自然界中常以微量分散於鋁礬土礦、閃鋅礦等礦石中。

命名與發現[編輯]

1871年,俄國化學家門捷列夫用他的元素周期律預測了鎵的密度、熔點等性質,且與真實值相差無幾[1]

1875年,德布瓦博德蘭檢測在閃鋅礦樣品的原子光譜時發現兩條紫色譜線[2],後來經過電解其氫氧化物的氫氧化鉀溶液得到了鎵。德布瓦博德蘭以「高盧」(Gallia)為這個元素命名,在拉丁語中這是對法國高盧的稱呼。也有人認為是運用不同語言的雙關語而用他的名字(其中包含「Lecoq」)命名:Le coq在法語中是「公雞」(rooster)之意,而後者在拉丁語中又是「弔帶」(gallus,與鎵gallium相近)的意思。不過1877年德布瓦博德蘭寫文章否定了這個猜測[3]

物理性質[編輯]

鎵非常柔軟,富有延展性,固態時為青灰色[4],液態時為銀白色。它的熔點在29.78℃,故把它放在手中即會熔化;但沸點很高(2403℃)。

已熔融後的金屬,在溫度下降到室溫時,可保持液態達數日之久,如果繼續降溫,鎵也可能保持過冷的液態,此時加入晶核或者對其震蕩,即可重新回到固態[5];在液態轉化為固態時,膨脹率為3.4%[5],所以適宜貯藏於塑料容器中。

鎵能浸潤玻璃。

化學性質[編輯]

鎵在化學反應中存在+1、+2和+3化合價,其中+3為其主要化合價。鎵的金屬活動性類似鋅,卻比鋁低[6]。鎵是兩性金屬,既能溶於酸(產生Ga3+)也能溶於鹼(生成鎵酸鹽)。鎵在常溫下,表面產生緻密的氧化膜阻止進一步氧化,在冷的硝酸中鈍化。加熱時和鹵素、硫迅速反應,和硫的反應按計量比不同產生不同的硫化物。
鎵在加熱下也能和反應:

  • Ga + Se → GaSe(棕色)
  • 2 Ga + Se → Ga2Se(黑色)

鎵即使在1000℃也不能和氮氣反應,而在略高於此溫度時能和氨氣反應,產生疏鬆的灰色粉末狀的氮化鎵,它能被熱的濃鹼分解,放出氨氣。

生產[編輯]

99.9999%(6N)鎵(真空安瓿密封)

鎵是煉鋁和煉鋅過程中的一種副產品,然而從閃鋅礦中得到的鎵很少。大部分的鎵萃取自於拜耳法中粗煉的氫氧化鋁溶液。通過電池的電解和氫氧化鈉汞齊的水解得到鎵酸鈉,再由電解得到鎵。半導體鎵則要用區域熔融技術提純,或從熔融物中提取單晶體(即柴氏法)。99.9999%純的鎵已經能例行取得,並且在商業上有廣泛應用。[7]

1986年鎵產量估計為40噸。[8]2007年,鎵產量為184噸,其中只有不到100噸是採礦而來,其餘都來自廢渣回收。[9]到2011年世界鎵產量約為216噸。[10]

用途[編輯]

鎵可用作光學玻璃合金真空管等;砷化鎵用在半導體之中,最常用作發光二極體LED)。

合金[編輯]

鎵和銦可以形成低熔點合金,如含25%銦的鎵合金,在16℃時便熔化,可用於自動滅火裝置中[4]。若溫度在熔點之上,鎵和銦混合研磨時便可自動形成合金。

毒性[編輯]

當前並未發現鎵和鎵的化合物具有毒性,包括流傳最廣的生殖毒性。但鎵有時附著到桌面和手套上留下一些黑色的印跡,這時只需要進行清洗。

參考文獻[編輯]

  1. ^ Ball, Philip. The Ingredients: A Guided Tour of the Elements. Oxford University Press. 2002: 105. ISBN 0-19-284100-9. 
  2. ^ de Boisbaudran, Lecoq. Caractères chimiques et spectroscopiques d'un nouveau métal, le gallium, découvert dans une blende de la mine de Pierrefitte, vallée d'Argelès (Pyrénées). Comptes rendus. 1835–1965, 81: 493 [2008-09-23]. 
  3. ^ Weeks, Mary Elvira. The discovery of the elements. XIII. Some elements predicted by Mendeleeff. Journal of Chemical Education. 1932, 9 (9): 1605–1619. Bibcode:1932JChEd...9.1605W. doi:10.1021/ed009p1605. 
  4. ^ 4.0 4.1 《無機化學》第四版(ISBN: 978-7-04-028478-2).高等教育出版社.12.3 硼族元素.P354. 12.3.1 硼族元素概述
  5. ^ 5.0 5.1 《無機化學》叢書.張青蓮 主編.第二卷.P515 8 鎵分族.2.6 物理性質
  6. ^ 《無機化學》叢書。張青蓮主編。第二卷.P515 8鎵分族.2.7化學性質
  7. ^ Moskalyk, R. R. Gallium: the backbone of the electronics industry. Minerals Engineering. 2003, 16 (10): 921. doi:10.1016/j.mineng.2003.08.003. 
  8. ^ Greber, J. F.(2012)"Gallium and Gallium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a12_163.
  9. ^ Kramer, Deborah A. Mineral Commodity Summary 2006: Gallium. United States Geological Survey. [2008-11-20]. 
  10. ^ Gallium report – U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2012