由于鎵在地殼中的濃度很低。在地殼中占總量的0.0015%。它的分布很廣泛,但不以純金屬狀態(tài)存在,而以硫鎵銅礦(CuGaS2)形式存在,不過很稀少,經(jīng)濟上也不重要。鎵是閃鋅礦、黃鐵礦、礬土、鍺石工業(yè)處理過程中的副產(chǎn)品。 [2]
自然界中常以微量分散于鋁土礦、閃鋅礦等礦石中。由鋁土礦中提取制得。在高溫灼燒鋅礦時,鎵就以化合物的形式揮發(fā)出來,在煙道里凝結,鎵常與銦和鉈共生。經(jīng)電解、洗滌可以制得粗鎵,再經(jīng)提煉可得高純度鎵。
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℃時著火。室溫時跟水反應緩慢,跟沸水反應劇烈生成氫氧化鎵放出氫氣。加熱時溶于無機酸或苛性堿溶液。能跟鹵素、硫、磷、砷、銻等反應。 [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。與堿反應放出氫氣,生成鎵酸鹽。能被冷濃鹽酸浸蝕,對熱硝酸顯鈍性,高溫時能與多數(shù)非金屬反應;溶于酸和堿中,鎵在化學反應中存在+1、+2和+3化合價,其中+3為其主要化合價。鎵的活動性與鋅相似,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一步氧化。加熱時和鹵素、硫迅速反應,和硫的反應按計量比不同產(chǎn)生不同的硫化物。
工業(yè)用途
制造半導體氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、鍺半導體摻雜元;純鎵及低熔合金可作核反應的熱交換介質;高溫溫度計的填充料;有機反應中作二酯化的催化劑。
鎵的工業(yè)應用還很原始,盡管它獨特的性能可能會應用于很多方面。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和高溫壓力計。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)學應用
在觀察到癌組織對67Ga有吸引力之后,美國國家癌癥學會指出穩(wěn)定的鎵對于嚙齒動物的腫瘤很有療效。這曾在癌癥病人身上試驗過。當服用劑量為750mg/kg時,鎵對人的腎臟有害。不停的灌輸鎵的配制藥品可以降低鎵對腎小管的毒性。
鈀催化劑雖然具有活性高、選擇性好的性能,但是硫化物、砷化物、一氧化碳、等雜質,以及副反應生成的各種重組分、焦質等會使鈀催化劑中毒,活性和選擇性下降,直到?jīng)]有催化活性,這種過程稱為失活過程。為了保持鈀催化劑的高活性,就需要在原料中減少或除去這些有害物。但在鈀催化劑的使用過程中也會有因催化劑本身顆粒聚集、晶格變化等原因而活性下降,這就需要對失活的催化劑進行再生活化,活化的方法類似于制造過程的焙燒和活化。重新恢復活性的鈀催化劑可以重新進行使用,直到完全失去活性,不能再生。這個使用過程就是催化劑的壽命,鈀催化劑是長壽催化劑,可以經(jīng)受多次再生活化,壽命可到數(shù)年。失活的鈀催化劑一般要對金屬鈀進行回收,回收的方法是用硝酸將廢催化劑上的鈀溶解成硝酸鈀,然后再通過各種凈化提純步驟,氫氣還原成金屬鈀,再用作新的鈀催化劑的制造。