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              奇妙的“稀散金屬”---鎵

              2021-04-09 09:45:23

              1875年,法國化學家布瓦邦德朗在用光譜分析法分析從比利牛斯山的閃鋅礦得到的提取物時,發現了門捷列夫在周期表中預言的“類鋁”——鎵。他先把礦石溶解,再于溶液中加入金屬鋅,即在鋅上有沉淀生成,此沉淀用氫氧焰燃燒,再用分光鏡檢查,發現兩條從未見過的新譜線,其波長約為417nm(納米),進一步研究后確定為一新元素。當年,他用電解方法制得這種金屬。


              氧化鎵


              為了紀念自己的祖國法蘭西,布瓦邦德朗把新發現的元素命名為“鎵”(Gallium),即法國的古名“家里亞”,它源自于法國的拉丁名稱:Gallia。但是,也有人指出,他本人的名字Lecoq在法語中意為“雄雞”,也就是拉丁語中的“Gallus”,因此,有人懷疑布瓦邦德朗用自己的名字命名了一種新元素。


              鎵是一種有白色光澤的軟金屬,熔點出奇的低,只有29.78℃。取一小粒鎵放在手心里,過不多久就熔化成小液珠滾來滾去,像水銀珠一樣。


              鎵在地殼中的量約為0.0004%,與錫差不多,不算太少。然而,錫礦比較集中,鎵在自然界的分布卻非常分散,幾乎沒有單獨存在的鎵礦,所以鎵又稱作“稀散金屬”。鎵有時和鋁混合在一起,存在于鋁土礦里。這是因為鎵和鋁在元素周期表里都屬于第三主族,而鎵離子和鋁離子大小也差不多,所以它們就容易在一種礦石里共存。又因為鎵原子和鋅原子大小也接近,所以鎵和鋅也容易同處于散鋅礦中。鎵還容易和鍺共存于煤中。所以煤燃燒后剩下的煙道灰里就含有微量的鎵和鍺。


              鎵的很多寶貴特性和它的純度有關。用普通化學方法提煉,ZUI多只能得到99.99%的純度,也就是平常說的四個九。近半個世紀以來,人們在鎵的提純方面獲得極大進展,從而推進了鎵的應用。


              鎵的化學性質和鋁很相似,也和同一族的金屬銦、鉈很相似。在平常的溫度下,鎵在干燥的空氣中不起變化。只有赤熱時,才能被空氣氧化。鎵對水也非常穩定,在室溫下,金屬鎵就能和氯或溴強烈作用。硫酸,特別是鹽酸容易溶解鎵。強酸溶液或氫氧化銨溶液也容易溶解鎵。鎵的氫氧化物也能溶解于強堿溶液之中,生成鎵酸鹽。氫氧化鎵的酸性比氫氧化鋁還要強些。在化學上,這叫做具有“兩性”性質。就是說,這種物質既具有堿性,也具有酸性。


              鎵還有一些奇妙的特性。大多數金屬是熱脹冷縮的,然而鎵卻是冷脹熱縮。當鎵從液體凝結成固體時,體積要膨脹3%。所以,鎵跟大多數的金屬相反,液體的比重反而比固體的大。因此,金屬稼應當存放在塑料的或橡膠制的容器里。如果裝在玻璃瓶子里,一旦液態的鎵凝固時,體積膨脹,會把瓶子撐破。


              鎵屬于元素周期表的第三族。它和第五族元素——砷、銻、磷、氮化合后,形成一系列具有半導體性能的化合物。例如砷化鎵、銻化鎵、磷化鎵等,都具有良好的半導體性能,是目前實際應用較多的半導體材料。


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              氧化鎵氧化銦


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