镓
物理性质
性状:液态时呈银白色,固态时呈蓝白色软金属(斜方晶系)。
密度(g/mL,20℃)固态相对密度d29.6是5.904,液态相对密度d29.6是5.095
熔点(oC):29.76
沸点(oC,常压):2403
溶解性:溶于酸,不溶于水、碱水溶液
作用与用途
镓的化学活性低于铝,在常温下几乎不受氧和水的侵蚀,只在高温下才被氧化它与稀酸作用缓慢,可溶于热的强酸及强碱中,分别形成镓盐或镓酸盐卤素与镓反应生成三卤化镓或一卤化镓;镓在高温下能与硫、硒、碲、磷、砷、锑反应,生成的化合物都有半导体性质镓的氧化和氢氧化物都是两性的,可溶于酸和碱中。应避免与酸、氧化物、碱、卤素、铝和铝合金接触。溶于酸,不溶于水、碱水溶液。高压下蒸气压很小,固化时有膨胀的特点。可溶于酸、碱水溶液。高压下蒸气压很小,固化时有膨胀的特点。
性质与稳定性
镓主要用作制半导体化合物,如砷化镓、磷化镓等,以及用作锗、硅半导体的掺杂元素。也用于制镓合金,如镓钒、镓锂、镓锆等。可用作超导体。与铋、锌、铅等可制成低熔合金。
高纯镓主要用于生产GaAs、GaN、Gap等化合物半导体材料、超导材料、高纯合金、核反应堆的热载体等。也可用作单晶硅、单晶锗掺杂元素。纯度为99.99999%(7N镓)主要用于制造砷化镓、磷化镓、锑化镓等,用于制造LED和红外器件。纯度为99.999999%(8N镓),主要用作分子束外延(MBE)的镓源制造超晶格、量子阱等最先进的半导体器件。高纯镓还可以作为永磁材料等合金的添加剂。
用于制造化合物半导体材料和高纯合金。在核反应堆中用作热交换介质。
合成方法
1.镓是一种稀散元素,无独立矿床。主要从炼锌废渣和炼铝废渣中回收提取。工业生产以工业级金属镓为原料,用电解法、减压蒸馏法、分步结晶法、区域熔融法进一步提纯,制得高纯镓。电解法以99.99%的工业级金属镓为原料,经电解精炼等工艺,制得高纯镓的纯度≥99.999%。
以≥99.999%的高纯镓为原料,经拉制单晶或其他提纯工艺进一步提纯,制得高纯镓的纯度≥99.99999%。
2.以锌矿为原料时。将焙烧的锌矿用硫酸浸取,取其抽提溶液中和洗涤时生成的铁沉淀物(约含0.07%镓)作为原料,将此沉淀物用氢氧化钠水溶液浸取,使铝及镓溶解。将其中和生成氧化物,再加入盐酸就成为三氯化镓GaCl3水溶液,用乙醚抽提法进行提纯以后,就成为氢氧化镓,将其溶于氢氧化钠水溶液,再进行电解。以铝矾土为原料时,从偏铝酸钠NaAlO2溶液中回收镓,如果溶液中镓的浓度低或杂质多,可使镓与铝的氢氧化物共沉淀,将此共沉物溶于氢氧化钠水溶液,然后电解。如果溶液中镓浓度高,可以采用直接电解的方法。以煤烟尘为原料时,向含镓约0.25%的烟灰中加入碳酸钠、氧化铜及碳,放在反射炉中熔炼。向三氯化铁FeCl3溶液中加入该熔炼物,再通入氯气使镓溶解生成三氯化镓GaCl3溶液,用乙醚抽提法提纯后,就成为氢氧化镓,再溶于氢氧化钠水溶液中,然后电解。
用上述方法得到的镓纯度为99%~99.9%。
将这种镓用电解法、减压蒸馏法、分步结晶法、区域熔融法等进一步提纯,就成为高纯度镓。
以工业级金属镓为原料,用电解法、减压蒸馏法、分步结晶法、区域熔融法进一步提纯,制得高纯镓。
电解法 以99.99%的工业级金属镓为原料,经电解精制等工艺,制得高纯镓的纯度不小于99.9。以99.999%的高纯镓为原料,经拉制单晶或其他提纯工艺进一步提纯,制得高纯镓的纯度不小于99.9999%。
贮存方法
应存放于清洁、干燥、阴凉、无酸、碱气氛的库房内。产品在运输过程中应防雨淋和防潮、防烈日曝晒。不得倒置和碰撞。
毒理学数据
1、致突变性:DNA的抑制检测系统:人类淋巴细胞480umol/L;
对皮肤、呼吸道有刺激作用。粉尘刺激眼睛,并引起角膜溃疡。生产人员要做好防护,避免直接接触粉尘和烟雾,若不慎接触,应立即用水冲洗。
生态学数据
对水有稍微危害,不要让未稀释或者大量的产品接触地下水、水道或者污水系统。
计算化学数据
1、 疏水参数计算参考值(XlogP):
2、 氢键供体数量:0
3、 氢键受体数量:0
4、 可旋转化学键数量:0
5、 互变异构体数量:
6、 拓扑分子极性表面积(TPSA):0
7、 重原子数量:1
8、 表面电荷:0
9、 复杂度:0
10、 同位素原子数量:0
11、 确定原子立构中心数量:0
12、 不确定原子立构中心数量:0
13、 确定化学键立构中心数量:0
14、 不确定化学键立构中心数量:0
15、 共价键单元数量:1
安全信息
危险运输编码: UN2803 8/PG 3
危险品标志: 腐蚀
安全标识:S26 S45 S36/S37/S39
危险标识:R34
分子结构数据
1、 摩尔折射率:51.39
2、 摩尔体积(m3/mol):141.2
3、 等张比容(90.2K):382.5
4、 表面张力(dyne/cm):53.8
5、 极化率(10-24cm3):20.37