如何测定镓

镓

元素名称：镓

元素原子量：69.72

元素类型：金属

发现人：布瓦博德朗发现年代：1875年

原子序数：31

元素符号：Ga

元素中文名称：镓

元素英文名称：Gallium

相对原子质量：69.72

核内质子数：31

核外电子数：31

核电核数：31

质子质量：5.1863E-26

质子相对质量：31.217

所属周期：4

所属族数：IIIA

摩尔质量：70

氢化物：GaH3

氧化物：Ga2O3

最高价氧化物化学式：Ga2O3

密度：5.907

熔点：29.78

沸点：2403.0

外围电子排布：4s2 4p1

核外电子排布：2,8,18,3

颜色和状态：蓝白色金属

原子半径：1.81

常见化合价：+3

发现人：布瓦博德朗

发现时间和地点：1875 法国

元素来源：它凝固时膨胀,通常是作为从铝土矿中提取铝或从锌矿石中提取锌时的副产物得到的

元素用途：用于半导体工业，发光二极管和砷化镓激光二极管。

其他化合物：GaCl3-氯化锌

扩展介绍：一种稀有蓝白色三价金属元素,在低温时硬而脆,而一超过室温就熔融。

发现过程：

1875年，法国的布瓦博德朗在用光谱分析从闪锌矿得到的提取物时，发现了镓。

元素描述：

银白色金属。密度5.904克/厘米3。溶点29.78℃。沸点2403℃。化合价2和3。第一电离能5.999电子伏特。凝固点很低。由于稳定固体的复杂结构，纯液体有显著的过冷的趋势，可以放在冰浴内几天不结晶。质软、性脆，在空气中表现稳定。加热可溶于酸和碱；与沸水反应剧烈，但在室温时仅与水略有反应。高温时能与大多数金属作用。由液态转化为固态时，膨胀率为3.1%，宜存放于塑料容器中。

元素来源：

自然界中常以微量分散于铝于矿、闪锌矿等矿石中。由铝土矿中提取制得。

元素用途：

用来制作光学玻璃、真空管、半导体的原料。装入石英温度计可测量高温。加入铝中可制得易热处理的合金。镓和金的合金应用在装饰和镶牙方面。也用来作有机合成的催化剂。

元素辅助资料：

在化学元素周期系建立的过程中，性质相似的元素成为一族已为化学家们接受。当时法国化学家布瓦邦德朗利用光谱分析发觉到，在铝族中，在铝和铟之间缺少一个元素。从1865年开始，他用分光镜寻找这个元素，分析了许多矿物，但是都没有成功。直到1875年9月，布瓦邦德朗在法国化学家们面前表演了一组实验，证明新元素的存在。当时布瓦邦德朗测定的新元素比重是4.7，而门捷列夫根据元素周期系推算出的比重应该是5.9～6。布瓦邦德朗又重新测定了这种新元素，证实了比重应该是5.96。他将此物质命名为gallium，元素符号定为Ga。

镓的发现不仅是一个化学元素的发现，它的发现引起了科学家们对门捷列夫制定的元素周期系的重视，使化学元素周期系得到赞扬和承认。

方法提要

本分析系统可测定闪锌矿、褐铁矿、黄铁矿、硅酸盐和铝土矿中的镓。用饱和溴水浸取闪锌矿相，各种矿物的浸取率：闪锌矿为93.5%～95%，褐铁矿、黄铁矿为零，斜长石为3.8%，铝土矿为1.5%～3.0%。用HCl⁃SnCl2浸取褐铁矿相时，黄铁矿、长石、铝土矿的浸取率均接近于零。用HNO3（1+9）浸取黄铁矿时，各种矿物浸取率：黄铁矿为100%，斜长石和铝土矿均为零。残渣测定硅酸盐和铝土矿中镓，采用吸光光度法测定各相中的镓。检测限为w（Ga）=0.5×10-6。本法可用于地质和化探试样中镓的物相分析。分析流程见图1.27。

图1.27 地质样品中镓的物相分析流程

试剂配制

浸取剂CaⅠ 饱和溴水。

浸取剂CaⅡ 5g/L SnCl2的HCl（1+1）溶液。

浸取剂GaⅢ HNO3（1+9）。

罗丹明B 溶液 0.5g 罗丹明B 溶于100mL HCl（1+1）中。

硫脲 0.5g 硫脲溶于100mL HCl（1+1）中。

镓标准储备溶液 称取0.0269g 光谱纯Ga2O3于100mL 烧杯中，加20～30mL HCl（1+1），在水浴上加热溶解，冷后用HCl（1+1）移入200mL 容量瓶中定容。此溶液为0.1 mg/mL Ga。

镓标准溶液 吸取2mL 镓标准储备溶液于100mL 容量瓶中，以HCl（1+1）定容。此溶液为2μg/mL Ga。

分析步骤

（1）闪锌矿中镓的测定。称取0.2～0.5g试样于200mL锥形瓶中，加入60mL浸取剂GaⅠ，室温振荡60min，取下，用中速滤纸加纸浆过滤，测定滤液中的Ga，即为闪锌矿中的Ga。

（2）褐铁矿中镓的测定。将上述过滤后的残渣转入原锥形瓶中，加入40mL浸取剂GaⅡ，加热至微沸，并保持20～30min，过滤。滤液测定Ga，即为褐铁矿中的Ga。

（3）黄铁矿中镓的测定。将（2）过滤后的残渣转入原锥形瓶中，加入40mL浸取剂GaⅢ，加热煮沸，保持30min，过滤，测定滤液中的Ga，即为黄铁矿中的Ga。

（4）硅酸盐和铝土矿中镓的测定。经过以上三相处理过的残渣，连同滤纸灰化，灼烧。将残渣转入聚四氟乙烯烧杯中，加15mL HCl、5mL HNO3、5mL HF，低温溶解，加5mL H2SO4，加热至冒烟，如有不溶物，说明有铝土矿，可用K2S2O7熔融。最后转为HCl（1+1）介质，萃取后测定Ga，即为硅酸盐和铝土矿中的Ga。

（5）Ga的萃取吸光光度法测定。以上各相滤液加HCl、HNO3和H2SO4，加热蒸发冒烟后，转为HCl（1+1）溶液，移入分液漏斗中，用150g/L TiCl3溶液还原Fe3+后，加1mL罗丹明B溶液，加5mL甲苯-甲基异丁基甲酮（3+2）混合萃取剂，萃取1min，在波长560nm，用1cm吸收皿，测定Ga的吸光度，用工作曲线法求得Ga的含量。

注意事项

（1）萃取显色酸度为HCl（1+1）。

（2）TiCl3溶液应作空白检查。

（3）萃取显色后的有机相，应避免光照射。

（4）在浸取褐铁矿中Ga的过程中，必须保持Fe呈Fe2+状态，如有黄色Fe3+存在，应加入SnCl2还原。

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