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镓   ₃₁Ga

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外觀
金屬：銀色
概況
名稱·符號·序數	镓（gallium）·Ga·31
元素類別	贫金属
族·週期·區	13 ·4·p
標準原子質量	69.723（5）
電子排布	[氬] 3d104s24p1 2, 8, 18, 3
歷史
預測	德米特里·门得列夫（1871年）
發現	保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰（1875年）
分離	保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰（1875年）
物理性質
物態	固态
密度	（接近室温） 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
蒸氣壓 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 （两性）
電負性	1.81（鲍林标度）
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
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
主条目：镓的同位素 同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變 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

镓（Gallium，舊譯作鉫、錁）是一种化学元素，它的化学符号是Ga，原子序数是31，其位於元素週期表的第13族中，是一种貧金屬。與鋁、銦和鉈具有相似的特性。

在自然界中常以微量分散于铝矾土矿、闪锌矿等矿石中。在標準溫度和壓力下，鎵元素是一種質地柔軟地的銀色金屬；而在低溫下則為脆性固體。當溫度高於29.76°C（85.57°F）為液體，因此此金屬會在人的手中融化(一般人的體溫為37°C（99°F）)。
鎵的熔點可作為溫度參考點。鎵合金亦可應用於溫度計，作為汞的無毒和環保的替代品，並且可以承受比汞更高的溫度。合金galinstan（70％鎵，21.5％銦和10％錫）具有較低的熔點-19°C（-2°F），遠低於水的凝固點。
自1875年發現以來，鎵一直被用於製造低熔點合金。它還用作半導體中的半導體基板中的摻雜劑。

命名与发现

1871年，俄国化学家门得列夫以他的元素周期律，预测「镓」的存在，稱之為「eka-aluminium」，意思「鋁下元素」（鋁下一行的元素）。其密度、熔点等性质，與隨後發現「鎵」实值相差无几^[1]。

1875年，德布瓦博德兰检测在闪锌矿样品的原子光谱时发现两条紫色谱线^[2]，后来经过电解其氢氧化物的氢氧化钾溶液得到镓。德布瓦博德兰以“高卢”（Gallia）为这个元素命名，在拉丁语中这是对法国高卢的称呼。也有人认为是运用不同语言的双关语而用他的名字（其中包含“Lecoq”）命名：Le coq在法语中是“公鸡”（rooster）之意，而后者在拉丁语中又是“吊带”（gallus，与镓gallium相近）的意思。不过1877年德布瓦博德兰写文章否定这个猜测^[3]。

物理性质

镓非常柔软，富有延展性，固态时为青灰色^[4]，液态时为银白色。鎵的熔点在29.78℃，因此置於手心即会熔化；但鎵沸点很高（2403℃）。

已熔融后的鎵，在温度下降到室温时，可保持液态达数日之久，如果继续降温，镓也可能保持过冷的液态，此时加入晶核或者对其震荡，即可重新回到固态^[5]；在液态转化为固态时，膨胀率为3.4%^[5]，所以适宜贮藏于塑料容器中。

镓能浸润玻璃，因此不宜存放于玻璃容器中。

化学性质

镓在化学反应中存在+1、+2和+3化合价，其中+3为其主要化合价。镓的金属活动性类似锌，却比铝低^[6]。镓是两性金属，既能溶于酸（产生Ga³⁺）也能溶于碱（生成镓酸盐）。镓在常温下，表面产生致密的氧化膜阻止进一步氧化，在冷的硝酸中钝化。加热时和卤素、硫迅速反应，和硫的反应按计量比不同产生不同的硫化物。

镓在加热下也能和硒反应：

• Ga + Se → GaSe（棕色）


• 2 Ga + Se → Ga₂Se（黑色）

镓即使在1000℃也不能和氮气反应，而在略高于此温度时能和氨气反应，产生疏松的灰色粉末状的氮化镓，它能被热的浓碱分解，放出氨气。

生产

99.9999%（6N）镓（真空安瓿密封）

镓是炼铝和炼锌过程中的一种副产品，然而从闪锌矿中得到的镓很少。大部分的镓萃取自于拜耳法中粗炼的氢氧化铝溶液。通过汞电池的电解和氢氧化钠中汞齐的水解得到镓酸钠，再由电解得到镓。半导体镓则要用区域熔融技术提纯，或从熔融物中提取单晶（即柴氏法）。99.9999%纯的镓已经能例行取得，并且在商业上有广泛应用。^[7]

1986年镓产量估计为40吨。^[8]2007年，镓产量为184吨，其中只有不到100吨是采矿而来，其余都来自废渣回收。^[9]到2011年世界镓产量约为216吨。^[10]

用途

镓可用作光学玻璃、合金、真空管等；砷化镓用在半导体之中，最常用作发光二极管（LED）。

合金

镓和铟可以形成低熔点合金，如含25%铟的镓合金，在16℃时便熔化，可用于自动灭火装置中^[4]。若温度在熔点之上，镓和铟混合研磨时便可自动形成合金。

毒性

当前并未发现镓和镓的化合物具有毒性，包括流传最广的生殖毒性。但镓有时附着到桌面和手套上留下一些黑色的印迹，这时只需要进行清洗。

参考文献