兩性元素定義為能與酸作用亦可與鹼作用的元素，包含鈹Be、鋁Al、鉻Cr、鋅Zn、鎵Ga、鍺Ge、砷As、硒Se、銦In、錫Sn、銻Sb、碲Te、鉛Pb，至於類金屬則是介於金屬與非金屬之間的元素包括鍺Ge、砷As、硒Se、銻Sb、碲Te。鎘Cd雖不屬於這兩類元素，但其礦物常與此兩類出現，所以並在一起介紹，鈹Be、鉻Cr與鉛Pb三者反而比較少人將它們與前面元素放在一起介紹。
圖一 兩性元素與類金屬的經典礦物：閃鋅礦 Sphalerite (Fe,Zn)S 此標本含鐵量高
圖二 這是九份地區的閃鋅礦，與圖一標本差不多大，８＊５＊３ｃｍ
由於大部分兩性元素與類金屬化學性質頗為接近，因此同時出現在同一礦石並不奇怪，而這類的代表礦物就是閃鋅礦。閃鋅礦產地眾多、產量大，因此十分常見，又不美麗，所以非常便宜，如圖一之大標本應該只要台幣一百多元。雖然如此，閃鋅礦的教學價值卻比水晶、黃鐵礦.....要高很多，圖一標本有幾個大結晶，圖二結晶很小，但沒結晶(rough)部分也就是含雜質多的區塊，卻包含大量的兩性元素與類金屬及其他元素如Mn,Cd,Hg,In,Tl,Ga,Ge,Sb,Sn,Pb,Ag，很有價值，尤其圖二之標本含鐵量較少，相對Cd,In,Tl,Ga,Ge等稀有元素的比例就會更高，此標本是張英傑先生借展。
兩性元素與類金屬的重要性，在過去並不那麼重要，但近幾十年電子與光電科技的發展，改變了這種現象，砷化鎵(GaAs)除了是發光二極體的材料之外，與鍺等元素更是新一代IC的材料。
鋅的用途卻有些相反，原本用在製造電池與金屬的表面處理，但漸漸被鋰電池與不銹鋼所取代，目前被用在製造美金的一分錢，外層再鍍上一層銅；由於鋅的活性適中，所以在化學實驗室經常使用。
圖三 鋁土礦 Bauxite(產地Bauxite) 是另一種兩性元素的代表礦物
鋁土礦 Bauxite 是煉鋁的主要原料，其副產品鎵則是鎵的主要來源〈閃鋅曠是次要來源〉，嚴格來說鋁土礦並不是礦物而是歸到岩石類〈由若干礦物所組成〉，只因為重要性高且常見也被視為礦物，其主要成份為軟水鋁石 Bohmite AlO(OH)，一水硬鋁石 Diaspore AlO(OH)，三水鋁石 Gibbsite Al(OH)3，主要雜質除了鐵、錳之外，就是兩性元素鎵、鉻等，包含氫氧鎵石 Sohngeite Ga(OH)3散佈在其中。
鋁與鋅是大家最熟識的兩性元素，尤其是鋁，在實驗室要製造氫氣可以用鋁與稀鹽酸作用，也可以用鋁和氫氣化鈉溶液作用，鋁及其合金也被大量用來製造航空交通工具的外殼以及門窗。雖然如此，但是鋁的發現卻比鋅晚，主要是因為鋁比碳活潑，用碳煉製不易，通常是用電解的。鎵比鋁活潑一些，所以電解鋁的最後段才有鎵的產生，藉此可以提煉鎵元素，鎵元素在台灣一年四季都呈液態〈熔點２９‧７度C〉，放在冰箱也不易凍結，但與汞最大的不同是〈除密度之外〉，汞的內聚力強，但鎵則是很弱，經常附在容器上不易清除。
圖四 在閃鋅礦前的黃色物質就是硫鎘礦Greenockite (CdS)
鎘Cd原來是很有用的元素〈煉鋅的副產品〉，包括金屬的表面處理〈比鋅還耐腐蝕〉、塑膠的安定劑、電池、核能的控制棒、顏料、螢光劑、光電材料.....，但毒性甚強污染環境，產生令人聞之色變的「痛痛病」，因此現在人們能不使用就不使用，也造成生產鎘元素的工廠滯銷，我們博物館向英國的金屬公司購買鎘金屬只花了３英鎊竟寄來一大塊，真是沒有人要！但是鎘的礦物還是很少，因此在礦石市場還是很熱賣。
圖五 硫鍺銅鐵礦 Renierite (Cu,Zn)11(Ge,As)2Fe4S16
鍺除了是半導體重要材料之外，近年來又發現是人體的重要微量元素，造成鍺礦在市場非常熱賣〈雖然鍺元素多為銅、鋅、鉛礦的副產品，鍺礦本身稀有〉，鍺礦的經典代表自然是鍺石 Argutite GeO2 或 Germanite Cu13Fe2Ge2S16，但是不如圖五硫鍺銅鐵礦 Renierite 來的美麗，因此我們以此介紹，而它包含了Zn、Ge、As三種兩性元素。
圖六 圓柱錫礦 Cylindrite Pb3Sn4FeSb3S16
錫目前仍使用在電路焊接材料、錢幣、少許罐頭金屬，錫礦的代表自然是錫石 Cassiterite SnO2，由於本文在介紹兩性元素，因此改用較稀少的圓柱錫礦介紹，我們博物館之前已經有一件小標本，應該是向貝石之戀老邵買的。圓柱錫礦也是含有Pb、Sn、Sb三種兩性元素。
圖七 輝銻礦 Antimonite Sb2S3
銻在數十年前，因為印刷業活字金用量頗大，現在因資訊業發達，用量漸減，雖然在其他方面銻的用途也頗大，但沒有給人有關鍵重要與高貴的感覺，因此如圖七數公斤大的輝銻礦晶體，在數年前竟然沒有等大的水晶貴，這幾年產品漸少價格才稍微好點〈但還是便宜〉。〈銻在地殼含量只有０．２ｐｐｍ，是銅的４００分之１，比任何稀土族成員都少〉
圖八 水砷銦礦 Yanomamite In(AsO4)‧２H2O
最後介紹的是銦礦，銦是第二稀少的兩性元素〈次於碲〉，在地殼只有０．０４９ｐｐｍ，性質與同族的鎵、鋁、鉈相近，又有其他兩性元素干擾，要找到獨立的銦礦十分不易，我們要非常佩服那些鍥而不捨的礦物學家，他們在圖八這種礦石的小孔洞中找到了 水砷銦礦 Yanomamite 。
圖九 圖八標本中的小孔洞中的 Yanomamite ，要用這種精神才有辦法找到新礦物
留言列表
