化學(xué)元素解釋：

簡介

鎵，是元素周期表第四周期ⅢA族元素，元素符號Ga，原子序數(shù)31，原子量69.723。1875年法國化學(xué)家布瓦博德朗在閃鋅礦中離析出幾克性質(zhì)與門捷列夫預(yù)言的“類鋁”相同的元素，并命名。元素名來源于他的祖國，愿意為“法國的”。鎵是化學(xué)史上第一個先從理論預(yù)言，后在自然界中被發(fā)現(xiàn)驗證的化學(xué)元素。鎵在地殼中的含量約0.001%，含量最富的鍺石中也只含0.5%左右。固體鎵為藍灰色，液體鎵為銀白色;熔點29.78°C，沸點2403°C，固體密度5.907克/厘米³。鎵與釩、鈮、鋯形成的合金具有超導(dǎo)性。

理化性質(zhì)

金屬鎵固態(tài)為淡藍色，液態(tài)呈銀白色，熔點29.93`C，沸點2403`C，密度5.9g電阻率27x10-8fI•m，液態(tài)鎵的蒸氣壓很低，1350℃時僅為133.3Pa，在所有元素中，鎵的液態(tài)溫度范圍最寬(從29.93-2403'C)，由于固態(tài)鎵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液態(tài)鎵易出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，在快速冷卻時，液體鎵可以在一40℃的過冷狀態(tài)下仍保持液態(tài)。液態(tài)鎵轉(zhuǎn)為固態(tài)時，鎵體積膨脹，膨脹率達3.2%，液態(tài)鎵幾乎能潤濕所有物質(zhì)的表面，具有優(yōu)良的澆注性能，鎵能迅速擴散到某些金屬的晶格內(nèi)，在高溫下能和許多金屬生成合金。

鎵的外電子層構(gòu)型為「Ar]3d104s2p1，有+1--+3三種價態(tài)，其中以+3價化合物最穩(wěn)定。鎵在常溫空氣中穩(wěn)定，260℃時才開始和氧作用，100℃時缽不和水作用，但200℃時高壓水蒸氣會氧化鎵生成氫氧化鎵。鎵的化學(xué)性質(zhì)和鋅、鋁相似，屬于兩性元素。和鋁相似，既能溶于酸，又能溶于堿。鎵的化學(xué)活性和鋅相近，但不如鋁活潑。鎵緩慢溶于硫酸和鹽酸中，室溫下不溶于硝酸，但溶于熱的硝酸、高氯酸、氫氟酸和王水中。隨純度提高，鎵在酸和堿中溶解速度變慢，鎵能和鹵素作用生成各種鹵化物，和硫、硒、磷、砷、銻生成半導(dǎo)體性質(zhì)的化合物，金屬鎵腐蝕很強，鎵對人體無害，是一種安全金屬。

綜合性質(zhì)

元素名稱：鎵

元素原子量：69.72

元素類型：金屬

原子體積:(立方厘米/摩爾)：11.8

地殼中含量：(ppm)：18

元素在太陽中的含量:(ppm)：0.04

元素在海水中的含量:(ppm)： 0.00001

發(fā)現(xiàn)人：布瓦博德朗 發(fā)現(xiàn)年代：1875年

原子序數(shù)：31

元素符號：Ga

元素英文名稱：Gallium

相對原子質(zhì)量：69.72

核內(nèi)質(zhì)子數(shù)：31

核外電子數(shù)：31

核電核數(shù)：31

質(zhì)子質(zhì)量：5.1863E-26

質(zhì)子相對質(zhì)量：31.217

所屬周期：4

所屬族數(shù)：IIIA摩爾質(zhì)量：70

氫化物：GaH3

氧化物：Ga2O3

最高價氧化物化學(xué)式：Ga2O3

密度：5.907

熔點：29.78

沸點：2403.0

以下為增加內(nèi)容：

氧化態(tài)：Main Ga+3

Other Ga+1, Ga+2

聲音在其中的傳播速率：(m/S)：2740

晶胞參數(shù)：

a = 451.97 pm

b = 766.33 pm

c = 452.6 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

電離能 (kJ/ mol)

M - M+ 578.8

M+ - M2+ 1979

M2+ - M3+ 2963

M3+ - M4+ 6200

M4+ - M5+ 8700

M5+ - M6+ 11400

M6+ - M7+ 14400

M7+ - M8+ 17700

M8+ - M9+ 22300

M9+ - M10+ 26100

外圍電子排布：4s2 4p1

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為正交晶胞。

莫氏硬度：1.5

核外電子排布：2,8,18,3

顏色和狀態(tài)：藍白色金屬

原子半徑：1.81

常見化合價：+3

發(fā)現(xiàn)

在化學(xué)元素周期系建立的過程中，性質(zhì)相似的元素成為一族已為化學(xué)家們接受。當(dāng)時法國化學(xué)家布瓦邦德朗利用光譜分析發(fā)覺到，在鋁族中，在鋁和銦之間缺少一個元

素。從1865年開始，他用分光鏡尋找這個元素，分析了許多礦物，但是都沒有成功。直到1875年9月，布瓦邦德朗在法國化學(xué)家們面前表演了一組實驗，證明新元素的存在。當(dāng)時布瓦邦德朗測定的新元素比重是4.7，而門捷列夫根據(jù)元素周期系推算出的比重應(yīng)該是5.9～6。布瓦邦德朗又重新測定了這種新元素，證實了比重應(yīng)該是5.96。他將此物質(zhì)命名為gallium，元素符號定為Ga。

鎵的發(fā)現(xiàn)不僅是一個化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)，它的發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)家們對門捷列夫制定的元素周期系的重視，使化學(xué)元素周期系得到贊揚和承認。發(fā)現(xiàn)人：布瓦博德朗，發(fā)現(xiàn)時間和地點：1875在法國的布瓦博德朗在用光譜分析從閃鋅礦得到的提取物時，發(fā)現(xiàn)了鎵。。

來源及用途

元素來源：它凝固時膨脹,，常是作為從鋁土礦中提取鋁或從鋅礦石中提取鋅時的副產(chǎn)物得到的。

元素用途：用于半導(dǎo)體工業(yè)，發(fā)光二極管和砷化鎵激光二極管。其他化合物：GaCl3-氯化鋅，一種稀有藍白色三價金屬元素,在低溫時硬而脆,而一超過室溫就熔融。鎵的化學(xué)活性低于鋁，在常溫下幾乎不受氧和水的侵蝕，只在高溫下才被氧化;它與稀酸作用緩慢，可溶于熱的強酸及強堿中，分別形成鎵鹽或鎵酸鹽;鹵素與鎵反應(yīng)生成三鹵化鎵或一鹵化鎵;鎵在高溫下能與硫、硒、碲、磷、砷、銻反應(yīng)，生成的化合物都有半導(dǎo)體性質(zhì);鎵的氧化和氫氧化物都是兩性的，可溶于酸和堿中。鎵可用作高溫溫度計和真空裝置中的密封液;鎵的最重要的應(yīng)用是在制造半導(dǎo)體器件方面;鎵還用來制造陰極蒸汽燈等。

鎵 - 高純鎵

高純鎵：high purity gallium，一般雜質(zhì)總含量在10-5以下的金屬鎵。按鎵含量分為5N，6N，7N和8N共四種級別。質(zhì)軟，淡藍色光澤。熔點29.78℃。沸點2403℃。斜方晶型，各向異性顯著。0℃的電阻率沿a，b，c三個軸分別為1.75×10-6Ω•m，8.20×10-6Ω•m和55.30×10-6Ω•m。超純鎵剩余電阻率比值ρ300K/ρ4.2K為55 000。采用化學(xué)處理、電解精煉、真空蒸餾、區(qū)域熔煉、拉單晶等多種工藝方法制備。主要用于電子工業(yè)和通訊領(lǐng)域，是制取各種鎵化合物半導(dǎo)體的原料，硅、鍺半導(dǎo)體的摻雜劑，核反應(yīng)堆的熱交換介質(zhì)。

鎵 - 硝酸鎵

分子式：Ga(NO3)3•9H2O，用途：為制取鎵化合物原料。性質(zhì)：無色透明結(jié)晶體，易吸潮，空氣中易分解。易溶于水，20℃時每100g水可溶解295g，可溶于乙醇，但不溶于乙醚。102℃開始脫水，170℃完全分解，生成二氧化鎵。由濃硝酸和氫氧化鎵或金屬鎵作用制取。

鎵 - 磷酸鎵

磷酸鎵：gallium phosphate

分子式：GaPO4•2H2O

性質(zhì)：白色無定形粉末，難溶于水(溶度積1.0×10-21)。140℃脫水。540℃轉(zhuǎn)化為晶體。密度3.26g/cm3。熔點1670℃。和磷酸作用生成磷酸氫鎵化合物。

制法：由鎵鹽溶液和堿金屬磷酸鹽在pH=5時反應(yīng)制取。

鎵 - 氧化鎵

氧化鎵別名三氧化二鎵，氧化鎵(Ga2O3)是一種寬禁帶半導(dǎo)體，Eg=4.9eV，其導(dǎo)電性能和發(fā)光特性長期以來一直引起人們的注意。?-Ga2O3是一種透明的氧化物半導(dǎo)體材料，在光電子器件方面有廣闊的應(yīng)用前景 ，被用作于Ga基半導(dǎo)體材料的絕緣層，以及紫外線濾光片。它還可以用作O2化學(xué)探測器。

提煉

鎵在常溫下，看上去象一塊錫，如果你想把它放在手心里，它馬上就熔化了，成為銀亮的小珠。原來鎵的熔點很低，只有29.8℃。鎵的熔點雖然很低，可是沸點卻非常高，竟高達2070℃!人們就利用鎵的這個特性來制造測量高溫的溫度計。把這種溫度計伸進爐火熊熊的煉鋼爐中，玻璃外殼都快熔化了，里邊的鎵還沒有沸騰，如果用耐高溫的石英玻璃來制造鎵溫度計的外殼，它能夠一直測到1500℃的高溫。所以，人們常用這種溫度計來測量反應(yīng)爐、原子反應(yīng)堆的溫度。

鎵具有較好的鑄造特性，由于它“熱縮冷脹”，被用來制造鉛字合金，使字體清晰。在原子能工業(yè)中，用鎵作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)，把反應(yīng)堆中的熱量傳導(dǎo)出來。 鎵與許多金屬，如鉍、鉛、錫、鎘，銦、鉈等，生成熔點低于60℃的易熔合金。其中如含銦25%的鎵銦合金(熔點16℃)，含錫8%的鎵錫合金(熔點20℃)，可以用在電路熔斷器和各種保險裝置上，溫度一高，它們就會自動熔化斷開，起到安全保險的作用。

鎵同玻璃合作，有增強玻璃折射率的效能，可以用來制造特種光學(xué)玻璃。因為鎵對光的反射能力特別強，同時又能很好地附著在玻璃上，承受較高的溫度，所以用它做反光鏡最適宜，鎵鏡能把70%以上射來的光反射出去。

鎵的一些化合物，如今與尖端科學(xué)技術(shù)結(jié)下了不解之緣。砷化鎵是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種半導(dǎo)體材料，性能優(yōu)良，用它作為電子元件，可以使電子設(shè)備的體積大為縮小，實現(xiàn)微型化。人們還用砷化鎵做元件制成了激光器，這是一種效率高、體積小的新型激光器。鎵和磷的化合物——磷化鎵是一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，能夠射出紅光或綠光，人們把它做成了各種阿拉伯?dāng)?shù)字形狀，在電子計算機中，就利用它來顯示計算結(jié)果。