琵嘴鴨

[拼音]：jia

[英文]：gallium

一種化學元素，化學符號Ga，原子序數31，原子量69.723，屬週期系ⅢA族。

發現

1875年法國的P. -É.L.de布瓦博德朗在閃鋅礦中離析出幾克性質與Д.И.門捷列夫預言的“類鋁”相同的元素，為了紀念他的祖國，命名為gallium（來源於Gallic，原意“法國的”）。

存在

鎵在地殼中的含量為 5×10-4％～15×10-4％，以很低的含量分佈於鋁土礦和某些硫化物礦中，含量最富的鍺石中也只含0.1％～0.8％鎵。

物理性質

固體鎵為藍灰色，液體鎵為銀白色；熔點29.78℃，沸點2403℃，固體密度5.907克／釐米3。它可過冷到－120℃，故其液態溫度範圍極寬，這一性質可用於制高溫溫度計。鎵的蒸氣壓也較低，在1000℃時只有10-3託（1託＝133.322帕斯卡），在真空裝置中用作液封。鎵與鋁、鋅、錫、銦形成的合金熔點很低，與釩、鈮、鋯形成的合金具有超導性。

化學性質

鎵的電子構型為(Ar)3d104s24p1，氧化態為＋1、＋3，與鋁和鋅類似，但化學活性低於鋁。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，可溶於熱的硝酸、濃氫氟酸和熱濃高氯酸，易溶於王水、鹽酸和高氯酸的混合酸及強鹼中，分別形成鎵鹽或鎵酸鹽。當鎵的純度高於99.9％時，與酸鹼的反應速率大幅度降低。

鹵素與鎵反應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，生成的化合物都具有半導體性質。與鋁一樣，鎵的氧化物和氫氧化物都是兩性的，可溶於酸和鹼。

製法

鎵為拜耳法（見氧化鋁）處理鋁土礦的副產物，其鋁酸鈉母液中的鎵可富集到0.1克／升，用二氧化碳中和，使鎵和鋁的氫氧化物共沉澱，再將它溶於氫氧化鈉溶液中，用硫化鈉除去重金屬，經電解即可得純度為96％～99％的金屬鎵。鎵也可從閃鋅礦煉鋅工藝中的粗鋅蒸餾殘渣來提取，後者可用氯化氫處理並蒸餾分離出三氯化鎵，再製成鎵酸鈉溶液，經電解還原為鎵。

粗鎵經酸鹼處理或製成三氯化鎵進行區域熔融，再電解其鹼溶液，可將鎵提純至99.999％以上。

應用

金屬鎵可用作高溫溫度計和真空裝置中的密封液。鎵-釩、鎵-鉭、鎵-鋯合金可用作超導體。鎵還用於製造燃料電池的固體電解質和再生電池的正極。鎵的最重要應用是在製造半導體器件方面，鎵可作為矽、鍺的摻雜物，鎵的硒、碲、砷、磷、銻化物都是優良的半導體材料，可製造整流器、電晶體、光電器件、注射鐳射器和微波二極體等。鎵還可用來製造陰極蒸氣燈；將碘化鎵加到高壓汞燈中可以增大汞燈的輻射強度；鎵鎘合金弧光燈具有純粹的紅光，並可阻止鎘蒸發附著在玻璃、石英管壁上，避免冷卻時破裂。