镓

3d104s24p12, 8, 18, 3蒸气压第一：578.8 kJ·mol−1 第二：1979.3 kJ·mol−1 第三：2963 kJ·mol−1 （主条目：镓的同位素镓（英语：Gallium）是一种化学元素，化学符号“Ga”，原子序31，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（英语：Galinstan）（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（英语：Dopant）。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（英语：Indium gallium nitride）用于制造蓝色、紫色的发光二极管（LED）和激光二极管。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（英语：Gadolinium gallium garnet）。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。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 。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（英语：Optical spectrometer）来发现这个元素；这个金属元素既可以溶于酸又可以溶于碱，但不会和空气反应； M2O3溶于酸时会产生MX3形式的盐类；这个金属的盐类是碱式盐；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。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。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：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。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。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）。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。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。