镓

镓   ₃₁Ga

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外观
金属：银色
概况
名称·符号·序数	镓（gallium）·Ga·31
元素类别	贫金属
族·周期·区	13 ·4·p
标准原子质量	69.723（5）
电子排布	[氩] 3d104s24p1 2, 8, 18, 3 镓的电子层（2, 8, 18, 3）
历史
预测	德米特里·门捷列夫（1871年）
发现	保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰（1875年）
分离	保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰（1875年）
物理性质
物态	固态
密度	（接近室温） 5.91 g·cm−3
熔点时液体密度	6.095 g·cm−3
熔点	302.9146 K，29.7646 °C，85.5763 °F
沸点	2673 K，2400 °C，4352 °F
熔化热	5.59 kJ·mol−1
汽化热	254 kJ·mol−1
比热容	25.86 J·mol−1·K−1
蒸气压 压/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k 温/K 1310 1448 1620 1838 2125 2518
原子性质
氧化态	3, 2, 1 （两性）
电负性	1.81（鲍林标度）
电离能	第一：578.8 kJ·mol−1 第二：1979.3 kJ·mol−1 第三：2963 kJ·mol−1 （更多）
原子半径	135 pm
共价半径	122±3 pm
范德华半径	187 pm
杂项
晶体结构	正交
磁序	抗磁性
电阻率	140 n Ω·m
热导率	40.6 W·m−1·K−1
膨胀系数	（25 °C）18 µm·m−1·K−1
声速（细棒）	（20 °C）2740 m·s−1
杨氏模量	9.8 GPa
泊松比	0.47
莫氏硬度	1.5
布氏硬度	60 MPa
CAS号	7440-55-3
最稳定同位素
主条目：镓的同位素 同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰变 方式 能量（MeV） 产物 69Ga 60.11% 稳定，带38个中子 71Ga 39.89% 稳定，带40个中子

镓（拼音：jiā，注音：ㄐ丨ㄚ，粤拼：gaa1；英语：Gallium），是一种化学元素，其化学符号为Ga，原子序数为31，原子量为7001697230000000000♠69.723 u，位于元素周期表的第13族，为一种贫金属，与铝、铟和铊具有相似的特性。在自然界中常以微量散存于锌矿、铝矾土矿等矿石中。在标准温度和压力下，镓元素是一种质地柔软的银色金属；而在低温下则为脆性固体。当温度高于29.76 °C（85.57 °F）则为液体，因此此金属会融化于人的手中（一般人的体温为37 °C（99 °F））。

镓的熔点可作为温度参考点。镓合金亦可应用于温度计，作为代替汞的无毒和环保的替用品，并且可以承受比汞更高的温度。镓铟锡合金（62–95％镓，5–22％铟和0–16％锡）具有较低的熔点-19 °C（-2 °F），远低于水的凝固点。自1875年发现以来，镓一直被用于制造低熔点合金。它还用于半导体，作为半导体基材的掺杂剂。

镓是一种在新兴技术中很关键的元素。电子设备中大量使用镓，主要化合物砷化镓，用于微波电路、高速转换电路、红外线电路。而半导体氮化镓和氮化铟镓用于制造蓝色、紫色的发光二极体（LED）和激光二极体。除此之外，镓也用于生产珠宝用途的人造钆镓榴石型铁氧体。

镓在生物学中没有已知的天然作用。三价镓和三价铁在生物系统中有相似的作用，因此三价镓也被应用在药学和放射药理学上。

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，称之为“eka-aluminium”，意思“铝下元素”（铝下一行的元素）。其密度、熔点、氧化的特征、和氯的键结与随后发现“镓”实值相差无几 。

	铝下元素	镓
原子量	68	69.72
密度(g/cm3)	6.0	5.904
熔点（℃）	低	29.78

门得列夫更提出了一些关于这个元素的预测：人们将可以用光谱仪来发现这个元素；这个金属元素既可以溶于酸又可以溶于硷，但不会和空气反应； M₂O₃溶于酸时会产生MX₃形式的盐类；这个金属的盐类是硷式盐；这个金属的硫酸盐可以组成矾土；以及无水 MCl₃的挥发性比ZnCl₂更高，以上这些预测后来都被证实是正确的。

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，后来经过电解氢氧化镓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。

德布瓦博德兰原本认为镓的密度是4.7 g/cm³，和门得列夫预测的数值不相符。在门得列夫的建议下，德布瓦博德兰重新测量，并且得到和门得列夫预测几乎相同的数值：5.9 g/cm³。从1875年镓的发现，到今天半导体的时代以来，镓主要应用于高温测温仪以及制造安定性高或是容易融化的合金。

1960年代将砷化镓使用于直接带隙半导体的进展，更为镓的应用迎来新的可能。

物理性质

镓非常柔软，富有延展性，固态时为青灰色，液态时为银白色。镓的熔点在29.78℃，因此置于手心即会熔化；但镓沸点很高（2403℃）。

已熔融后的镓，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；在液态转化为固态时，膨胀率为3.4%，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。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。

1986年镓产量估计为40吨。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。到2011年世界镓产量约为216吨。

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。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。

外部链接

• 元素镓在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍（英文）
• EnvironmentalChemistry.com —— 镓（英文）
• 元素镓在The Periodic Table of Videos（诺丁汉大学）的介绍（英文）
• 元素镓在Peter van der Krogt elements site的介绍（英文）
• WebElements.com – 镓（英文）