鎵是化學(xué)史上個(gè)先從理論預(yù)言,后在自然界中被發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證的化學(xué)元素。1871年,門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表中鋁元素下面有個(gè)間隙尚未被占據(jù),他預(yù)測(cè)這種未知元素的原子量大約是68,密度為5.9 g/cm3,性質(zhì)與鋁相似,他的這一預(yù)測(cè)被法國化學(xué)家布瓦博得朗(Paul Emile Lecoq de Boisbaudran)證實(shí)了。
鎵在巴黎由布瓦博得朗于1875年發(fā)現(xiàn)。他在閃鋅礦礦石(ZnS)中提
金屬鎵
金屬鎵
取的鋅的原子光譜上觀察到了一個(gè)新的紫色線。他知道這意味著一種未知的元素出現(xiàn)了。
在1875年11月,布瓦博得朗提取并提純了這種新的金屬,并證明了它像鋁。在1875年12月,他向法國科學(xué)院宣布了它。
外圍電子排布4s24p1,位于第四周期第ⅢA族。 [5]
在潮濕空氣中氧化,加熱至500℃時(shí)著火。室溫時(shí)跟水反應(yīng)緩慢,跟沸水反應(yīng)劇烈生成氫氧化鎵放出氫氣。加熱時(shí)溶于無機(jī)酸或苛性堿溶液。能跟鹵素、硫、磷、砷、銻等反應(yīng)。 [5]
鎵在干燥空氣中較穩(wěn)定并生成氧化物薄膜阻止繼續(xù)氧化,在潮濕空氣中失去光澤。與堿反應(yīng)放出氫氣,生成鎵酸鹽。能被冷濃鹽酸浸蝕,對(duì)熱硝酸顯鈍性,高溫時(shí)能與多數(shù)非金屬反應(yīng);溶于酸和堿中,鎵在化學(xué)反應(yīng)中存在+1、+2和+3化合價(jià),其中+3為其主要化合價(jià)。鎵的活動(dòng)性與鋅相似,卻比鋁低。鎵是兩性金屬,既能溶于酸(產(chǎn)生Ga3+)也能溶于堿。鎵在常溫下,表面產(chǎn)生致密的氧化膜阻止進(jìn)一步氧化。加熱時(shí)和鹵素、硫迅速反應(yīng),和硫的反應(yīng)按計(jì)量比不同產(chǎn)生不同的硫化物。
工業(yè)用途
制造半導(dǎo)體氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、鍺半導(dǎo)體摻雜元;純鎵及低熔合金可作核反應(yīng)的熱交換介質(zhì);高溫溫度計(jì)的填充料;有機(jī)反應(yīng)中作二酯化的催化劑。
鎵的工業(yè)應(yīng)用還很原始,盡管它獨(dú)特的性能可能會(huì)應(yīng)用于很多方面。液態(tài)鎵的寬溫度范圍以及它很低的蒸汽壓使它可以用于高溫溫度計(jì)和高溫壓力計(jì)。鎵化合物,尤其是砷化鎵在電子工業(yè)已經(jīng)引起了越來越多的注意。沒有能利用的的世界鎵產(chǎn)量數(shù)據(jù),但是臨近地區(qū)的產(chǎn)量只有20噸/年。 [11]
鎵-68會(huì)發(fā)射正電子,可以用于正電子斷層成像。 [11]
鎵銦合金可用于汞的替代品。
醫(yī)學(xué)應(yīng)用
在觀察到癌組織對(duì)67Ga有吸引力之后,美國國家癌癥學(xué)會(huì)指出穩(wěn)定的鎵對(duì)于嚙齒動(dòng)物的腫瘤很有療效。這曾在癌癥病人身上試驗(yàn)過。當(dāng)服用劑量為750mg/kg時(shí),鎵對(duì)人的腎臟有害。不停的灌輸鎵的配制藥品可以降低鎵對(duì)腎小管的毒性。
鋁粉因具有銀白色金屬光澤,所以俗稱鋁銀粉或銀粉,其化學(xué)成份實(shí)為“鋁”,并非“銀”。應(yīng)用范圍:粉末涂料、油墨、塑膠色母粒、印刷、仿金紙、仿金卡、金膠片、紡織品,但在水性漆及帶酸堿的油漆中使用會(huì)氧化變黑。不推薦用于要求耐酸堿及與雨水結(jié)合的場(chǎng)合。