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鉿是一種金屬元素,符號Hf,原子序數為72,原子量178.49。單質是一種帶光澤的銀灰色的過渡金屬。鉿有6種穩定同位素:鉿-174、176、177、178、179、180。鉿不與稀鹽酸、稀硫酸和強堿溶液作用,但可溶于氫氟酸和王水。元素名來源于哥本哈根城的拉丁文名稱。1925年化學家赫維西和物理學家科斯特用含氟絡鹽分級結晶的方法得到純的鉿鹽,并用金屬鈉還原,得到純的金屬鉿。鉿在地殼的含量為0.00045%,在自然界常與鋯伴生。
物理性質
鉿為銀灰色的金屬,有金屬光澤;金屬鉿有兩種變體:α-鉿為六方密堆積變體(1750℃),其轉變溫度比鋯高。金屬鉿在高溫下有同素異形變體存在。金屬鉿有較高的子吸收截面,可用作反應堆的材料。
晶體結構有兩種:在1300℃以下時,為六方密堆積(α-式);在1300℃以上時,為體心立方(β-式)。具有塑性的金屬,當有雜質存在時質變硬而脆??諝夥€定,灼燒時在表面上發暗。細絲可用火柴的火焰點燃。性質似鋯。不和水、稀酸或強堿作用,但易溶解在王水和氫氟酸。在化合物主要呈+4價。鉿合金(Ta4HfC5)是已知熔點的物質(約4215℃)。
化學性質
鉿的化學性質與鋯十分相似,具有良好的性能,不易受一般酸堿水溶液的侵蝕;易溶于氫氟酸而形成氟合配合物。高溫下,鉿也可以與氧、氮等氣體直接化合,形成氧化物和氮化物。
鉿在化合物常呈+4價。主要的化合物是氧化鉿HfO2。氧化鉿有三種不同的變體:將鉿的硫酸鹽和氯氧化物持續煅燒所得的氧化鉿是單斜變體;在400℃左右加熱鉿的氫氧化物所得的氧化鉿是四方變體;若在1000℃以上煅燒,可得立方變體。另一個化合物是四氯化鉿,它是制備金屬鉿的原料,可由氯氣作用于氧化鉿和碳的混合物制取。四氯化鉿與水接觸,立即水解成十分穩定的HfO(4H2O)2+離子。HfO2+離子存在于鉿的許多化合物,在鹽酸酸化的四氯化鉿溶液可結晶出針狀的水合氯氧化鉿HfOCl2·8H2O晶體。