镓的晶体结构及提炼

镓在标准状况下，镓元素是质地柔软的银色金属，在液态下则为银白色。如果对镓施加太多力，它就可能形成贝壳状断口。自1875年发现以来，镓一直被用于制造低熔点合金。它还用于半导体基材的掺杂剂。 

晶体结构

镓在标准情况下的晶体结构是正交晶系，一个单元格里有8个原子。在一个单元格中，每个原子都只有一个最近的原子（距离为244 pm）。剩下的六个原子则距离较远，而这六个原子也以244 pm的距离成对。镓由于温度和压力的变化，会形成许多稳定和亚稳定的相态。

两个最接近的镓原子之间的键是共价键，因此Ga2二聚体被视为晶体镓的基本组成部分。这解释了为什么镓相对于邻近的铝和铟有较低的熔点。这种结构惊人地和碘相似，可能是镓原子比4s电子和[Ar]3d10原子实更远离原子核的单个4p电子之间的相互作用而成的。

化学性质

镓主要以+3氧化态存在。镓的+1氧化态比较重的同类物铟和铊罕见，但也存在于某些化合物中。举个例子，非常稳定的GaCl2同时含有镓(I)和镓(III)，结构为GaIGaIIICl4。作为比较，镓的一氯化物在0 °C以上不稳定，会歧化成单质镓和三氯化镓。真正的镓(II)化合物含有Ga–Ga键，例如GaS（结构为Ga24+(S2−)2）和二氧六环配合物Ga2Cl4(C4H8O2)2。

提炼

镓是生产其它金属的过程中的副产品。它的主要来源是铝的主要矿石铝土矿，也有少量的镓来自硫化锌矿（主要是闪锌矿）。以前，某些煤炭也是镓的重要来源。

在拜耳法中将铝土矿加工成氧化铝的过程中，镓会在氢氧化钠溶液中积累，这些镓可以通过多种方法提取。最新的方法是使用离子交换树脂。镓的提取率主要取决于铝土矿原料中镓的原始浓度。在50 ppm的典型浓度下，大约15%的镓是可提取的，剩下的部分则通过红泥和氢氧化铝流失。溶液中的镓之后通过离子交换树脂分离，对其电解可以得到金属镓。半导体镓则要用区域熔融技术提纯，或从熔融物中提取单晶（即柴氏法）。