元素的基本信息
元素符号:Ga
原子序数:31
中文名称及拼音:镓 jiā
英文名称:Gallium
相对原子质量:69.723
原子核外电子排布式:[Ar]3d104s24p1
重要的同位素及其天然丰度:69Ga 60.108(9)%,71Ga 39.892(9)%
常见的同素异形体:
地壳中的含量(mg·kg-1):1.9×101
海洋中的含量(mg·L-1):3×10-5
是否生命必需元素:
人体中的含量(g,按照体重70kg计):
人体中含量占体重百分数(%):
常见氧化态:0,+1,+3
元素电负性:1.81
原子半径(pm):135(CN=12)
离子半径(pm):120(Ga2+,CN=6),47(Ga3+,CN=4),
62.0(Ga3+,CN=6)
元素第一电离能(kJ·mol-1):578.84
元素第一电子亲和能(kJ·mol-1):41.489
单质的基本物理量
化学式:Ga
熔点(°C):29.7646
沸点(°C):2229
密度(g·cm-3):5.91
比热容298.15K(mol-1·K-1):26.0
熔化热(kJ·mol-1):5.585
汽化热(kJ·mol-1):254
注:在其沸点2229℃时的数据
原子化焓(kJ·mol-1):271.96±2.1
单质的热力学数据
化学式:Ga
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1):
0(s),5.6(l),272.0(g)
标准摩尔生成吉布斯自由能(kJ·mol-1):
0(s),233.7(g)
标准摩尔熵(J·mol-1·K-1):
40.8(s),169.0(g)
元素在自然界的存在形式
常见的存在形式:硫镓铜矿,多以伴生矿存在,主要并存在铝土矿、闪锌矿等矿石中。
常见存在形式的化学式:CuGaS2
主要存在地:中国、德国、乌克兰。我国镓资源主要分布于内蒙古、广西和贵州等地。
其他
电极反应与标准电极电势:
电极反应 E/V
Ga3+ + 3e- ⇌ Ga -0.549
Ga+ + e- ⇌ Ga -0.2
Ga(OH)2+ + H+ + 3e- ⇌ Ga + H2O -0.498
H2GaO-3 + H2O + 3e- ⇌ Ga + 4OH- -1.219

某些化合物沉淀Ksp:
金属离子 阴离子 Ksp
Ga3+ [Fe(CN)6]4- 1.5×10-34
OH- 7.28×10-36


某些配位化合物K:
金属离子 配体 log K1 log K2 log K3 log K4 log K5 log K6
Ga3+ F- 5.08
OH- 11.0 21.7 34.3 38.0 40.3

元素发现简史
发现时间、发现者:

1875年 法国化学家博伊博德兰(Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran)

命名时间、命名者:

1875年 法国化学家博伊博德兰(Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran)

命名的意思:

源于法国的拉丁名Gallia,以纪念发现者的祖国。

发现简史:

1871年,门捷列夫发表了他的第二张元素周期表,并预测了镓的存在,他根据其在元素周期表中的位置,将其命名为类铝。他还预测了类铝的几种物理化学性质,如密度、熔点、氧化物特性和在氯中的键合。更令人惊讶的是门捷列夫竟然连发现方法都预测到了:他认为人们将通过分光镜发现类铝,而这种金属会在酸和碱中缓慢溶解,并且不会与空气反应。他还预测,其氧化物会溶解在酸中生成三价盐,这种新的金属将形成碱性氧化物,其无水的氯化物的挥发性应比氯化锌(ZnCl2)大。

在门捷列夫做出预言的四年后,1875年,法国化学家博伊博德兰(Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran)用分光镜研究比利牛斯山脉的锌混合矿石(ZnS)样品,在一系列锌的原子光谱中观察到一条新的谱线,他知道这意味着未知的元素,为纪念自己的祖国,他将这一新元素命名为Gallium,并测定了镓的一些性质。

论文发表之后,博伊博德兰很快就收到了一封来自门捷列夫的来信。门捷列夫在信中指出:该金属的密度测错了,不应该是4.7g·cm-3,而应该在5.9~6.0g·cm-3之间。博伊博德兰惊讶而且有点愤怒,但是本着严谨的科学态度和治学精神,他对镓重新进行了测定。令人惊奇的事情发生了,最新一遍的测定中显示镓的密度是5.96g·cm-3!博伊博德兰由最初的愤慨转化为了钦佩。这件事轰动了学术界,人们由此认识到门捷列夫发现元素周期律的伟大意义。镓是化学史上第一个先从理论上预言,后在自然界中被发现验证的化学元素。

参考文献
[1] [2019-10-31]. https://en.wikipedia.org/wiki/gallium#History.
[2] [2019-10-31]. https://www.rsc.org/periodic-table/element/31/gallium.