-
稀散金屬
(鎵、鍺、硒、銦、碲、錸和鉈化學元素)
鎖定
- 中文名
- 稀散金屬
- 劃分原因
- 物理及化學性質等相似
- 包含元素
- 鎵、鍺、硒、銦、碲、錸和鉈
- 劃分時間
- 1925年
- 特 性
- 地殼中平均含量較低
- 開 發
- 在選冶中加以綜合回收、綜合利用
稀散金屬用途
稀散金屬具有極為重要的用途,是當代高科技新材料的重要組成部分。由稀散金屬與有色金屬組成的一系列化合物半導體、電子光學材料、特殊合金、新型功能材料及有機金屬化合物等,均需使用獨特性能的稀散金屬。用量雖説不大,但至關重要,缺它不可。因而廣泛用於當代通訊技術、電子計算機、宇航開發、醫藥衞生、感光材料、光電材料、能源材料和催化劑材料等。
稀散金屬礦產資源
稀散元素在自然界裏主要以分散狀態賦存在有關的金屬礦物中,如閃鋅礦一般都富含鎘、鎵、鍺、銦等,個別還含有鉈、硒與碲;黃銅礦、黝銅礦和硫砷銅礦經常富含鉈、硒及碲,個別的還富含銦與鍺;方鉛礦也常富含銦、鉈、硒及碲;輝鉬礦和斑銅礦富含錸,個別的還富含硒;黃鐵礦常富含鉈、鎵、硒、碲等。
目前,雖然已發現有近200種稀散元素礦物,但由於稀少而未富集成具有工業開採的獨立礦牀,迄今只發現有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦,但礦牀規模都不大。
稀散金屬鎵介紹
鎵是一種有白色光澤的軟金屬。熔點出奇的低,只有29.78℃。取一小粒鎵放在手心裏,過不多久就熔化成小液珠滾來滾去,像水銀珠一樣。
人們認識鎵歷史
人們認識鎵這個元素已經有一百多年的歷史了。它是在1875年被法國化學家布瓦菩德朗發現的。像在地殼中的量約為0. 0004%,與錫差不多,不算太少。然而,錫礦比較集中,鎵在自然界的分佈卻非常分散,幾乎沒有單獨存在的鎵礦。所以鎵又稱作“稀散金屬”。鎵有時和鋁混合在一起,存在於鋁土礦裏。這是因為鎵和鋁在元素週期表裏都屬於第三主族,而鎵離子和鋁離子大小也差不多,所以它們就容易在一種礦石裏共存。又因為鎵原子和鋅原子大小也接近,所以鎵和鋅也容易同處於散鋅礦中。鎵還容易和鍺共存於煤中。所以煤燃燒後剩下的煙道灰裏就含有微量的鎵和鍺。
鎵的寶貴特性
鎵的很多寶貴特性和它的純度有關。用普通化學方法提煉,最多隻能得到 99. 99%的純度,也就是平常説的四個九。近半個世紀以來,人們在鎵的提純方面獲得極大進展,從而推進了鎵的應用。
鎵的化學性質
鎵的化學性質和鋁很相似,也和同一族的金屬銦、鉈很相似。在平常的温度下,鎵在乾燥的空氣中不起變化。只有赤熱時,才能被空氣氧化。鎵對水也非常穩定。在室温下,金屬鎵就能和氯或溴強烈作用。硫酸,特別是鹽酸容易溶解鎵。強酸溶液或氫氧化銨溶液也容易溶解鎵。鎵的氫氧化物也能溶解於強鹼溶液之中,生成鎵酸鹽。氫氧化鎵的酸性比氫氧化鋁還要強些。在化學上,這叫做具有“兩性”性質。就是説,這種物質既具有鹼性,也具有酸性。
鎵的熔點
鎵的熔點很低。它熔化後不容易凝固。當鎵處於液體狀態的時候,受熱後體積均勻地膨脹。鎵的沸點高達2070℃。從熔點30℃到沸點2070℃温度範圍很寬,這樣,鎵就可以做高温温度計的材料。平常的水銀温度計對測量鍊鋼爐、原子能反應堆的高温無能為力,因為水銀在356.9℃化作蒸汽。
液體鎵
鎵有冷脹熱縮奇妙的特性
鎵還有一些奇妙的特性。大多數金屬是熱脹冷縮的。然而鎵卻是冷脹熱縮。當鎵從液體凝結成固體時,體積要膨脹3%。所以,像跟大多數的金屬相反,液體的比重反而比固體的大。因此,金屬稼應當存放在塑料的或橡膠制的容器裏。如果裝在玻璃瓶子裏,一旦液態的鎵凝固時,體積膨脹,會把瓶子撐破。
鎵——半導體材料
原先以真空電子管為核心的電子設備大多笨重。自從以鎵等金屬為原料的半導體出現以後,使許許多多的電子設備體積大為縮小,從而實現了小型化、微型化、甚至還可以製成集成板塊電路。在整個電子工業技術領域引起一場深刻的革命。砷和鎵的化合物——砷化鎵,是近年來新發展起來的一種性能優良的半導體材料。用砷化鎵可以製成砷化鎵激光器。這是一種功效高、體積小的新型激光器。鎵和磷的化合物——磷化鎵是一種半導體發光材料。它能夠發射出紅光或綠光。人們把它做成各種阿拉伯數字形狀。在有的電子計算機裏,就利用它來顯示計算結果。
與稀土狀況類似,金屬鎵也是中國的優勢資源,金屬鎵作為重要的半導體材料,以製造業和電子工業起家的日本和韓國由於其自身資源短缺,對金屬鎵的依賴不言而喻。美國、日本數年前已經將金屬鎵定位為“戰略資源”,並進行收儲,歐盟委員會也發佈了題為《對歐盟生死攸關的原料報》,將14種重要礦產原料列入“緊缺名單”,鎵名列其中。長期以來,低價出口金屬鎵給國內稀缺資源造成流失。近些年來,中國政府也開始關注金屬鎵的收儲。2011年末,一份《有色金屬工業“十二五”規劃》引發業界高度關注。根據該規劃,國家對鎢、鉬、錫、銻、鎵、稀土等戰略小金屬的發展做出專項規劃,並提出“建立完整的國家儲備體系”。
[1]
金屬鎵
金屬鎵還有一個奇異的特性,就是它在低温時,有良好的“超導性”。在接近絕對零度即-273℃時,電阻變得極低,幾乎等於零。這時,它的導電性能非常好。如果在這樣低的温度下通電,電流的損失是微不足道的。這種性質叫做“超導性”。早在 1911年,人們就發現了超導現象。用超導材料製造電機,不僅可以節省能量消耗,而且大大節約原材料。一台常規的八千馬力電機重379噸,採用超導材料後僅重40噸。總造價下降一半。要建造500萬千瓦以上的大型電機,幾乎非用超導技術不可。採用超導材料作遠距離輸電線十分經濟,輸送效率可達99.5%以上,損耗極少。
現在人們正在千方百計地努力尋找在較高温度下,甚至在室温下還保持超導性能的新材料。一個像原子和三個釩原子化合所形成的化合物(俗稱“釩三鎵”),是超導材料。
鎵毒性
鎵及其化合物有微弱的毒性。
- 參考資料
-
- 1. 金屬鎵的投資價值 .中國稀有金屬【中稀網】[引用日期2013-04-02]