英语名:Gallium,化学符号为Ga,原子序数为31,也就是镓的原子核里有31个质子,当然,核外想必也有31个电子。(不用怀疑,这不是我猜的,如果质子和电子数量不一样,元素就带电了)
镓元素是化学史上第一个从理论预言中走出来的元素,够传奇吧!
1871年,俄国化学家门捷列夫在“钻研”他的新发明——元素周期表时,发现在铝元素下面有一个空缺的位置,应该也对应着一个元素,只是尚未发现而已。
这哥们一拍脑门,就为这个空缺取了个“响当当”的名字“eka-aluminium”,意思就是“铝下元素”(铝的下一行的元素)。咋样?科学家的脑洞大不?
当然,没过多久,门捷列夫老哥的预言就被法国化学家保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰(Paul Emile Lecoq de Boisbaudran)证实了。
1875年9月,保罗检测在闪锌矿(ZnS)样品的原子光谱时,观察到了两条新的紫色谱线。咋可能呢?以前怎么没有发现呢?是仪器不够精准,还是自己的观察不够仔细?
科学家有的时候也是需要一点点小“专横”的,于是保罗断定这是一种新元素。
经过他不断地努力,终于在同一年,他通过电解镓的氢氧化物得到了这种新的金属元素。
重要的是,保罗是个不折不扣爱国的科学家,他就以“高卢”(Gallia)给这个新元素命名。在拉丁语中,“高卢”指的就是法国,要不为啥法国也叫“高卢鸡”呢(偷笑)?
镓这种元素还是比较活泼的,在地球地壳中不会像黄金那样以单质形式存在,也不会形成单独的镓矿床,而是与其他金属以共生、伴生的形式存在于矿石中,这些金属矿主要是铝矿和锌矿。
美国地质调查局(USGS)曾经做过估计,在已知的铝土矿和锌矿储量中含有超过100万吨的镓。但如果不开采和提炼主矿,镓就没有办法提取。因此,镓的产量从根本上取决于铝土矿和锌矿的产量。
不用猜,这就是说,镓是其它金属生产过程中的副产品,想单独开采镓矿,没门!
镓,长啥样?
在“一切正常”的正常情况下,镓元素是质地柔软的银色金属,跟很多银白色金属看起来没有什么不同。但如果镓的纯度非常高,它就会展现出银蓝色。
镓的熔点很低,只有29.76°C,如果把镓握在手里,它就会融化成液体,镓在液态下为银白色,有点像水银。
镓的低熔点特性使之可以被用于替代水银制作温度计,实现无毒与环保,不用担心温度计打碎后汞蒸气的毒性。而且镓合金温度计可以承受比水银温度计更高的温度。
镓,能干啥?
镓能干啥,那可老鼻子了!
太阳能电池
镓的化合物在太阳能电池生产制造过程中必不可少,如砷化镓(gallium arsenide)太阳能电池,其良好的耐热、耐辐射特性使之成为太阳能电池生产材料的顶流,而且砷化镓太阳能电池的光电转换效率是所有太阳能电池中最高的。
但最初砷化镓太阳能电池的生产、使用成本非常高,一开始只被应用在航天、军工等不计成本的领域。
近几年随着技术的进步、应用规模的提高,砷化镓太阳能电池的生产和使用成本都降低了很多,再搭配上其他光学组件,其应用领域在逐步扩大。
镓在化工行业应用
镓的卤化物具有很高的活性,可以用于聚合和脱水等工艺。如使用三氯化镓(GaCl3)作催化剂生产乙基苯、丙基苯和酮。别看生产的这些东西你不是很熟悉,但这些都是基本的工业原材料,不是哪个国家都能生产的。
最近,来自美国和丹麦科研人员还开发出一种新的镍-镓催化剂,可以将氢和二氧化碳转化为甲醇。这东西总听说过吧,就是工业酒精。
合金应用
镓与铟、铊、锡等金属可以形成一系列低熔点合金,在温度测控、仪器仪表中作为汞化合物的替代物。例如,含25%铟的镓合金为低熔点合金,在16℃时就会熔化,常用于自动灭火装置中。
半导体材料
镓作为一种低熔点高沸点的金属,有“电子工业脊梁”的美誉。
镓与其他元素形成的化合物是性能优异的半导体材料,可用于制造通讯设备、红外探测器件、大规模集成电路、发光二极管等。
例如我们常见的红光和绿光就是由磷化镓二极管(Gallium phosphide semiconductor)发出的。金属镓在半导体行业中的消费量,约占镓元素总消费量的80%—85%。
随着中国半导体、太阳能电池等用镓行业的不断发展,预计未来中国对镓的需求增长速度将高于全球其他国家。
同时,随着镓消费量的不断增长以及镓应用领域的拓展,镓的重要性也被越来越多的发达国家注意到。
我国已经于2011年将镓列为战略储备金属,而美国、日本等国也在数年前就已经将金属镓定位为“战略资源”。我国的反应虽然慢了点,不过也没关系,毕竟产量在这摆着呢,你囤货还能赶上我现生产了?!而且囤的还是我们生产的货......
镓——稼
我这人也比较好发散想象,每当提到“镓”这个字的时候,我都不由会想起一个人:
大多数人是不认得他的,但这人确是共和国的功臣,我心目中的英雄——邓稼先先生,两弹一星功勋奖章获得者。
自上世纪50年代开始,邓稼先先生先后组织领导了众多围绕原子弹设计与开发物理过程的模拟计算、分析和实验验证,包括但不限于“爆轰物理”,“中子运输”等实验,推动了我国独立设计核武器的第一步。后有领导了我国氢弹的设计与定型,并为我国核武器的小型化、轻量化做出了突出贡献。
回想当初,我国就是在西方资本主义国家的封锁下,艰难前行的。
如今,我国又面临着他们的科技“封锁”战、经济“打压”战,这又如何?
封锁吧!封锁它十年、八年,中国的一切问题都解决了! ——教员
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