鎵 (Ga)
原子序數 | 31 | 英文名 | Gallium |
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所屬分類 | 贫金属 | 原子量 | 69.723 u |
熔點 | 29.76 °C | 沸點 | 2204 °C |
能級 | 2, 8, 18, 3 | 電負性 | 1.81 |
電子親和能 | 28.9 kJ/mol | 半徑(計算法) | 136 pm |
電離能 |
第1电离能: 578.8 kJ/mol
第2电离能: 1979.3 kJ/mol
第3电离能: 2963 kJ/mol
第4电离能: 6180 kJ/mol
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密度(常規) | 5904 kg/m³ | 硬度(布式) | 60 MPa |
體積模量 | N/A | 導熱率 | 29 W/mK |
宇宙存量百分比 | 1.00E-6 % |
鎵,作為化學符號為Ga、原子序為31的元素,位於元素週期表的第13族。 該元素具備獨特的物理和化學性質,並在多個領域中有重要應用。 鎵呈現銀白色的金屬光澤,具有較軟的質地,相較於其他常見金屬,其密度相對較低。 值得注意的是,鎵的熔點低至攝氏29.76度,而沸點則高達攝氏2403度,儘管鎵具有良好的導電性,但其導電性能仍遜色於銅和鋁。 在常溫環境下,鎵不會與空氣反應,不過在高溫條件下會與氧氣結合生成氧化物。 在實際用途方面,鎵發揮了重要作用。 尤其是在電子技術和半導體產業中,鎵是製造光電元件如雷射二極體和太陽能電池的關鍵材料。 此外,鎵加入鋁、鋅等金屬中可顯著提升合金的延展性和韌性,製成適用於特殊場合的合金材料。 鎵也可作為電鍍層,提供優良的防腐蝕和耐磨性能,而在有機合成與某些化學反應中,鎵可用作催化劑。 關於鎵的製備,主要採用電解法,透過在高溫下電解氧化鋁熔體,其中鋁錠作為陽極,鎵在陰極析出,最終獲得純度較高的鎵金屬。 另外,鎵亦可透過化學還原的方法從其化合物中提煉出來。 在安全考量上,鎵對於人體和環境相對較為安全,然而對於高濃度鎵化合物,需防止吸入和直接接觸。 雖然鎵在常態下不易氧化,但高溫下的氧化產物可能有毒,因此在使用和處理鎵時要格外注意安全性。 同時,鎵遇酸類及強氧化劑會發生反應並可能釋放有害氣體,故應避免與這類物質接觸。
標準原子質量 | 69.723±0.001 |
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電子排布 | [Ar] 3d104s24p1 2, 8, 18, 3 |
預測 | 德米特里·門捷列夫(1871年) |
發現 | 保羅·埃米爾·勒科克·德布瓦博德蘭(1875年) |
分離 | 保羅·埃米爾·勒科克·德布瓦博德蘭(1875年) |
物態 | 固態 |
密度 | (接近室溫) 5.91 g·cm−3 |
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 |
氧化態 | −5, −4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3 (兩性) |
電負性 | 1.81(鮑林標度) |
原子半徑 | 135 pm |
共價半徑 | 122±3 pm |
范德華半徑 | 187 pm |
晶體結構 | 正交 |
磁序 | 抗磁性 |
磁化率 | ×10−6 cm3/mol (當290 K) −21.6 |
電阻率 | 140 n Ω·m |
膨脹系數 | (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 |
元素清單
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