金属镓的晶体结构
金属晶体内的原子都有序地排列好了 , 这导致每个原子之间都有缝隙 , 当液态的镓加入之后 , 无组织无纪律的镓原子就会“见缝插针” 。 镓:“我不是来加入这个家的 , 我就是来拆散它的!”于是就和铝原子形成了铝-镓键 , 这种键介于铝-铝键和镓-镓键之间 , 说它硬吧 , 它很松散;说它软吧 , 它倒不会成为液态 , 所以像米汤上面那层糊糊 。
把液态镓滴在可乐罐上
原本的铝皮 , 一下子就软了 , 因为它被镓原子由内而外的“瓦解”了队形 , 再也不是曾经严密的组织了 , 其他金属原子碰见了镓原子也会发生同样的事情 。 本质上 , 不是金属镓腐蚀了金属 , 而是它破坏了原本的金属键 , 与它们形成了新的化学键 , 改变了金属晶体的结构 。
被“腐蚀”的铝制易拉罐
那么这么叛逆的镓 , 遇到酸会怎样呢?
硫酸中的“心跳”一般的金属丢进稀硫酸中 , 金属与酸反应生成氢气 , 我们可以看到金属瞬间被气泡包围 。 但是金属镓不一样 , 它与酸同样会生成氢气 , 但是生成的过程就要和别的金属不一样 。
硫酸和金属发生反应
将固态的金属镓放入稀硫酸中 , 它先是和其它金属一样开始吐泡泡 , 不一会 , 它就变为了液态 。 此时 , 液滴状的金属镓在硫酸中跳动 , 仿佛一颗心脏 , 展现心跳的证明 。 如果这个时候伸入一根铁丝 , 那么“心跳”就会加速 , 可能是金属镓小鹿乱撞 。
实验室使用的硫酸
金属镓在硫酸中的“心跳”来源于液态镓表面与气泡之间的表面张力 。 金属和酸的反应会放热 , 这些热量先把固态的金属镓融化了 , 液态的金属镓与硫酸里的水分子、氢气以及空气形成了表面张力 , 因此出现了跳动 。
加入铁丝后 , 相当于搅拌了稀硫酸 , 因此表面张力增加 , “心跳”加速 。 如果反应的时间足够长 , 硫酸的量足够多 , 金属镓也会逐渐被消耗完 , 最后连“心脏”都没有了 。
表面张力
而且金属镓不仅能和酸反应 , 还能和碱反应 , 同样生成氢气 , 这一点很符合它们第三主族的特性 , 酸碱不忌 , 黑白通吃 。
那么这么神奇的金属镓 , 我们应该怎样得到呢?金属镓在地球上的含量远比铝少 , 在地壳中占总量的0.0015% 。 每年全球也就开采20来吨 , 这点量比不上开采一次铝矿的零头 。 镓和其化合物主要存在于铝土矿或闪锌矿中 , 需要经过一系列的提炼才能得到 。
铝土矿
【神奇的金属镓:能够直接瓦解可乐罐,它和硫酸混合会发生什么呢?】镓的价格也远超铝、铁等金属 , 你看到的液态镓在稀硫酸里跳动 , 那都是燃烧的money 。 这么贵的金属镓都有哪些作用呢?
金属镓的作用金属镓在30度以上的环境是液态 , 因此和汞一样 , 它被用于制作高温温度计和高压温度计 。 比起液态汞 , 液态镓的稳定范围相当的高 , 毒性还没有汞高 , 是一种比较安全的材料 。
高温温度计
镓的化合物还是目前半导体的原材料之一 , 用于电子产品 , 比如氮化镓、砷化镓、磷化镓 。 在医疗方面 , 镓极其同位素对治疗恶性肿瘤有着一定的作用 , 以后可能成为抗癌急先锋 。 当然 , 它还有一种比较科幻的前景 , 那就是如科幻电影中的表现的那样 , 能随便改变自身的形状 , 然后再重新塑性 。
半导体材料
比如 , 我们需要经过一个狭窄的地方才能达到目的地 , 如天坑内部 , 地下洞穴等 , 这个时候如果用金属镓制作一个机器人 , 可以先给它加温 , 让它成为液态 , 这样就能通过狭窄的地带 。 之后再降低温度 , 恢复到原来的固态 , 继续探索 。
虽然这个想法很酷 , 但是 , 考虑到镓捉急的含量和目前的开采技术 , 恐怕很长一段时间 , 这种情况都存在于科幻作品中 。 目前只有少数的几个国家能开采并提炼出比较纯的金属镓 。
科幻电影中的液体人
并且金属镓的保存也要格外注意 , 它会浸润玻璃 , 所以不能保存在玻璃制品中 , 一般保存在塑料容器中 。
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