稀散金屬
　　開放分類：物理化學(xué)礦產(chǎn)礦物科學(xué)
　　稀散金屬（scattered metals,SM）通常是指由鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、鍺(Ge)、硒(Se)、碲(Te)和錸(Re)7個(gè)元素組成的一組化學(xué)元素。其特點(diǎn)是在地殼中儲(chǔ)量很分散，大多數(shù)沒有單獨(dú)形成礦物與礦床，它們經(jīng)常是以微量雜質(zhì)形態(tài)存在于其它礦物的晶格中。
　　概述/稀散金屬
　　定義
　　稀散金屬通常是指由鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、鍺(Ge)、硒(Se)、碲(Te)和錸(Re)7個(gè)元素組成的一組化學(xué)元素。但也有人將銣、鉿、鈧、釩和鎘等包括在內(nèi)。
　　這7個(gè)元素從1782年發(fā)現(xiàn)碲以來，直到1925年發(fā)現(xiàn)錸才被全部發(fā)現(xiàn)。其共同特點(diǎn)是在地殼中儲(chǔ)量很分散，在地殼中幾乎是平均分布的，沒有單獨(dú)的礦物，更沒有單獨(dú)的礦床，它們經(jīng)常是以微量雜質(zhì)形態(tài)存在于其它礦物的晶格中。
　　這一組元素之所以被稱為稀散金屬，一是因?yàn)樗鼈冎g的物理及化學(xué)性質(zhì)等相似，劃為一組；二是由于它們常以類質(zhì)同象形式存在有關(guān)的礦物當(dāng)中，難以形成獨(dú)立的具有單獨(dú)開采價(jià)值的稀散金屬礦床，(在四川省石棉縣發(fā)現(xiàn)一處以碲為主的碲鉍礦床)；三是它們?cè)诘貧ぶ衅骄枯^低，以稀少分散狀態(tài)伴生在其他礦物之中，只能隨開采主金屬礦床時(shí)在選冶中加以綜合回收、綜合利用。
　　用途/稀散金屬
　　稀散金屬具有極為重要的用途，是當(dāng)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(dǎo)體、電子光學(xué)材料、特殊合金、新型功能材料及有機(jī)金屬化合物等，均需使用獨(dú)特性能的稀散金屬。用量雖說不大，但至關(guān)重要，缺它不可。因而廣泛用于當(dāng)代通訊技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)、宇航開發(fā)、醫(yī)藥衛(wèi)生、感光材料、光電材料、能源材料和催化劑材料等。
　　礦產(chǎn)資源/稀散金屬
　　中國(guó)稀散金屬礦產(chǎn)豐富，為發(fā)展稀散金屬工業(yè)提供了較好的資源條件。
　　稀散元素在自然界里主要以分散狀態(tài)賦存在有關(guān)的金屬礦物中，如閃鋅礦一般都富含鎘、鍺、鎵、銦等，個(gè)別還含有鉈、硒與碲；黃銅礦、黝銅礦和硫砷銅礦經(jīng)常富含鉈、硒及碲，個(gè)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(gè)別的還富含硒；黃鐵礦常富含鉈、鎵、硒、碲等。
　　目前，雖然已發(fā)現(xiàn)有近200種稀散元素礦物，但由于稀少而未富集成具有工業(yè)開采的獨(dú)立礦床，迄今只發(fā)現(xiàn)有很少見的獨(dú)立鍺礦、硒礦、碲礦，但礦床規(guī)模都不大。
　　鎵
　　性質(zhì)
　　鎵是一種有白色光澤的軟金屬。熔點(diǎn)出奇的低，只有29.78℃。取一小粒鎵放在手心里，過不多久就熔化成小液珠滾來滾去，像水銀珠一樣。
　　人們認(rèn)識(shí)鎵這個(gè)元素已經(jīng)有一百多年的歷史了。它是在1875年被法國(guó)化學(xué)家布瓦菩德朗發(fā)現(xiàn)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，鎵在自然界的分布卻非常分散，幾乎沒有單獨(dú)存在的鎵礦。所以鎵又稱作“稀散金屬”。鎵有時(shí)和鋁混合在一起，存在于鋁土礦里。這是因?yàn)殒壓弯X在元素周期表里都屬于第三主族，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里共存。又因?yàn)殒壴雍弯\原子大小也接近，所以鎵和鋅也容易同處于散鋅礦中。鎵還容易和鍺共存于煤中。所以煤燃燒后剩下的煙道灰里就含有微量的鎵和鍺。
　　鎵的很多寶貴特性和它的純度有關(guān)。用普通化學(xué)方法提煉，最多只能得到99.99％的純度，也就是平常說的四個(gè)九。近半個(gè)世紀(jì)以來，人們?cè)阪壍奶峒兎矫娅@得極大進(jìn)展，從而推進(jìn)了鎵的應(yīng)用。
　　鎵的化學(xué)性質(zhì)和鋁很相似，也和同一族的金屬銦、鉈很相似。在平常的溫度下，鎵在干燥的空氣中不起變化。只有赤熱時(shí)，才能被空氣氧化。鎵對(duì)水也非常穩(wěn)定。在室溫下，金屬像就能和氯或溴強(qiáng)烈作用。硫酸，特別是鹽酸容易溶解鎵。強(qiáng)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于強(qiáng)堿溶液之中，生成鎵酸鹽。氫氧化鎵的酸性比氫氧化鋁還要強(qiáng)些。在化學(xué)上，這叫做具有“兩性”性質(zhì)。就是說，這種物質(zhì)既具有堿性，也具有酸性。
　　鎵的熔點(diǎn)很低。它熔化后不容易凝固。當(dāng)鎵處于液體狀態(tài)的時(shí)候，受熱后體積均勻地膨脹。鎵的沸點(diǎn)高達(dá)2070℃。從熔點(diǎn)30℃到沸點(diǎn)2070℃溫度范圍很寬，這樣，鎵就可以做高溫溫度計(jì)的材料。平常的水銀溫度計(jì)對(duì)測(cè)量煉鋼爐、原子能反應(yīng)堆的高溫?zé)o能為力，因?yàn)樗y在356.9℃化作蒸汽。
　　用途
　　人們還利用稼熔點(diǎn)低的特性，把鎵跟鋅、錫、鋼這些金屬摻在一起，制成低熔點(diǎn)合金，把它用到自動(dòng)救火龍頭的開關(guān)上。一旦發(fā)生火災(zāi)，溫度升高，這種易熔合金做的開關(guān)保險(xiǎn)熔化，水便從龍頭自動(dòng)噴出滅火。
　　液體鎵也用來代替水銀，用于各種高真空泵，或者紫外線燈泡。在原子反應(yīng)堆里，還用鎵來作熱傳導(dǎo)介質(zhì)，把反應(yīng)堆中的熱量傳導(dǎo)出來。鎵能緊密地粘在玻璃上，因此，可以制成反光鏡，用在一些特殊的光學(xué)儀器上。
　　鎵還有一些奇妙的特性。大多數(shù)金屬是熱脹冷縮的。然而鎵卻是冷脹熱縮。當(dāng)鎵從液體凝結(jié)成固體時(shí)，體積要膨脹3％。所以，像跟大多數(shù)的金屬相反，液體的比重反而比固體的大。因此，金屬稼應(yīng)當(dāng)存放在塑料的或橡膠制的容器里。如果裝在玻璃瓶子里，一旦液態(tài)的鎵凝固時(shí)，體積膨脹，會(huì)把瓶子撐破。
　　稼屬于元素周期表的第三族。它和第五族元素——砷、銻、磷、氮化合后，形成一系列具有半導(dǎo)體性能的化合物。例如砷化鎵、銻化鎵、磷化鎵等，都具有良好的半導(dǎo)體性能，是目前實(shí)際應(yīng)用較多的半導(dǎo)體材料。
　　原先以真空電子管為核心的電子設(shè)備大多笨重。自從以鎵等金屬為原料的半導(dǎo)體出現(xiàn)以后，使許許多多的電子設(shè)備體積大為縮小，從而實(shí)現(xiàn)了小型化、微型化、甚至還可以制成集成板塊電路。在整個(gè)電子工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域引起一場(chǎng)深刻的革命。砷和鎵的化合物——砷化鎵，是近年來新發(fā)展起來的一種性能優(yōu)良的半導(dǎo)體材料。用砷化鎵可以制成砷化鎵激光器。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(dǎo)體發(fā)光材料。它能夠發(fā)射出紅光或綠光。人們把它做成各種阿拉伯?dāng)?shù)字形狀。在有的電子計(jì)算機(jī)里，就利用它來顯示計(jì)算結(jié)果。
　　金屬鎵還有一個(gè)奇異的特性，就是它在低溫時(shí)，有良好的“超導(dǎo)性”。在接近絕對(duì)零度即-273℃時(shí)，電阻變得極低，幾乎等于零。這時(shí)，它的導(dǎo)電性能非常好。如果在這樣低的溫度下通電，電流的損失是微不足道的。這種性質(zhì)叫做“超導(dǎo)性”。早在1911年，人們就發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象。用超導(dǎo)材料制造電機(jī)，不僅可以節(jié)省能量消耗，而且大大節(jié)約原材料。一臺(tái)常規(guī)的八千馬力電機(jī)重379噸，采用超導(dǎo)材料后僅重40噸。總造價(jià)下降一半。要建造500萬(wàn)千瓦以上的大型電機(jī)，幾乎非用超導(dǎo)技術(shù)不可。采用超導(dǎo)材料作遠(yuǎn)距離輸電線十分經(jīng)濟(jì)，輸送效率可達(dá)99.5％以上，損耗極少。
　　現(xiàn)在人們正在千方百計(jì)地努力尋找在較高溫度下，甚至在室溫下還保持超導(dǎo)性能的新材料。一個(gè)像原子和三個(gè)釩原子化合所形成的化合物（俗稱“釩三鎵”），是超導(dǎo)材料。
　　應(yīng)當(dāng)注意的是，鎵及其化合物有毒。毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過汞和砷！醫(yī)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，鎵可以損傷腎，破壞骨髓。鎵沉積在軟組織中，造成神經(jīng)、肌肉中毒。它可能與引起腫瘤、抑制正常生長(zhǎng)有關(guān)。