铪
声母:h
字头:铪，（，鉿，）
四笔号码:3786
注音:hā
摘要:ha
笔画:11画
部首画:05
部首:钅部
释义:金属元素，符号Hf。银白色，熔点高，可在核反应堆中做中子吸收剂。
部首查询:05钅部
铪
hafnium
一种化学元素，化学 符 号 Hf，原子 序数 72，原子量178.49，属周期系ⅣB族。1923年匈牙利G.C.de 赫维西和荷兰D.科斯特在研究挪威和格陵兰所产的锆矿物的 X 射线谱时，发现了一种新元素的特征谱线，新元素被命名为 hafnium ，该字来源于发现地点挪威哥本哈根城的拉丁文名称Hafnia 。1925年，他们用分级结晶法制得纯的铪盐，并用金属钠将其还原为金属铪。铪在地壳中 的含量为 4.5×10-4 ％，在自然界中，铪常与锆共生，因此锆矿中都含有铪。
铪是银灰色有光泽的金属，熔点2227℃，沸点4602℃ ，密度13.31克／厘米3。致密的金属铪性质不活泼，表面形成氧化物覆盖层，在常温下很稳定，粉末状的铪容易在空气中自燃。铪吸收氢气的能力很强，最高可形成 HfH2.1。高温下，铪能与氮发生反应。由于受镧系收缩的影响，铪的原子半径几乎和锆相等，因此铪与锆的性质极为相似，很难分离。铪不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用，但可溶于氢氟酸和王水。铪的氧化态是＋2、＋3、＋4，其中＋4价化合物最稳定。
从锆化合物中分离铪可用溶剂萃取法。然后用金属镁还原四氯化铪，可得金属铪，再用碘化物热分解法可得高纯金属。铪的中子吸收能力强，抗腐蚀性能好，强度高，在核反应堆中用作控制棒。铪还可用作 X 射线管的阴极材料及硬质合金的添加材料。
铪是一种化学元素，它的化学符号是Hf，它的原子序数是72，是一种带光泽的银灰色的过渡金属。
铪闪亮、具延展性，不易被腐蚀，性质与锆相似。正因这缘故，铪与锆很难分离，最主要分别是铪的密度是锆的双倍。
铪可用作钨丝中的合金和在核子反应堆中用作吸收中子之用。
参见
- 元素周期表
- 同位素列表
- 过渡金属
铪 hafnium
元素符号Hf,稀有金属,具有光亮的银白色,与钛、锆同属元素周期表中的ⅣB族，原子序数72,原子量178.49，密排六方晶体，常见化合价为+4、+3。
1923年德国人科斯特(D.Coster)和匈牙利人赫维西(G.von Hevesy)在研究几种锆精矿的 X射线谱时指出其中有一新元素，并以发现地点哥本哈根(Copenhagen)的拉丁名Hafnia命名。
铪的地壳丰度比常用金属铋、镉、汞多，与铍、锗、铀的含量相当。所有含锆的矿物中都含有铪。工业上用的锆石中含铪量为 0.5 ～ 2％。 次生锆矿中的铍锆石(alvite)含铪可以高达15％。还有一种变质锆石曲晶石(cyrtolite)，含HfO2达5％以上。后两种矿物的储量少，工业上尚未采用。铪主要由生产锆的过程中回收。
性质和用途 铪的外层电子为5d26s2，与锆的4d25s2相似，原子半径由于“镧系收缩”的缘故,与锆几乎相等。因此铪和锆的化学性质极为相似，很难分离。
铪原子的热中子吸收截面为 115 ±5靶恩，比锆的0.18靶恩大得多。铪在热中子反应堆中作为控制棒用时，要求含铪量大于95％；所以两者必须分离，以便在得到反应堆用的锆的同时，也得到作控制棒用的铪。
粉末铪极易与空气作用而自燃。但大块的致密的铪，因表层有不透气的氧化铪覆盖层，在常温下却极为稳定。铪在876～1034℃的范围内与氮的反应速度比锆快。铪在703℃时吸氢后可得HfH1.86，在500℃反复吸氢而后冷却到室温可得HfH2.1；在高温下,铪的耐氧化能力比锆略好，在高温水中的耐蚀能力也比锆好。铪在盐酸、硫酸和硝酸中的耐蚀性比锆略差。
制作原子核反应堆的控制棒是铪的主要用途（见核反应堆材料）。在耐热合金中用作添加元素，近年也有进展,例如钨、钼、钽的合金中有的添加铪。HfC由于硬度和熔点高,可作硬质合金添加剂。4TaC·HfC的熔点约为4215℃，为已知的熔点最高的化合物。
铪的冶炼 与锆基本相同。第一步为矿石的分解,有三种方法：①锆石氯化得(Zr,Hf)Cl4。②锆石的碱熔。锆石与NaOH在600℃左右熔融，有90％以上的(Zr,Hf)O2转变为Na2(Zr,Hf)O3,其中的SiO2变成Na2SiO3,用水溶除去。Na2(Zr,Hf)O3用HNO3溶解后可作锆铪分离的原液，但因含有SiO2胶体，给溶剂萃取分离造成困难。③用K2SiF6烧结，水浸后得K2(Zr,Hf)F6溶液。溶液可以通过分步结晶分离锆铪。第二步为锆铪分离，可用盐酸-MIBK（甲基异丁基酮）系统和HNO3-TBP (磷酸三丁酯)系统的溶剂萃取分离方法。利用高压下(高于20大气压)HfCl4和ZrCl4熔体蒸气压的差异而进行多级分馏的技术早有研究，可省去二次氯化过程,降低成本。但由于(Zr，Hf)Cl4和HCl的腐蚀问题,既不易找到合适的分馏柱材质，又会使ZrCl4和HfCl4质量降低，增加提纯费用，70年代仍停留在中间厂试验阶段。第三步为HfO2的二次氯化以制得还原用粗HfCl4。第四步为HfCl4的提纯和加镁还原。本过程与ZrCl4的提纯和还原相同,所得半成品为粗海绵铪。第五步为真空蒸馏粗海绵铪,以除去MgCl2和回收多余的金属镁，所得成品为海绵金属铪。如还原剂不用镁而用钠，则第五步改为水浸。生产流程如下页图。
从全流程图中可以看出，原子能级HfO2是制造原子能级ZrO2时同时得到的产品。从二次氯化起，提纯、还原、真空蒸馏等过程同锆的工艺流程几乎完全一样。
海绵铪自坩埚中取出时要格外小心，以免自燃。大块海绵铪要破碎成一定尺寸的小块，以便压成自耗电极，再熔铸成锭。破碎时也应防止自燃。海绵铪的进一步提纯与钛和锆一样，用碘化物热分解法。控制条件与锆略有不同，在碘化罐四周的海绵铪小块,保持温度为600℃，而中心的热丝温度为1600℃，比制取锆的“结晶棒”时的1300℃为高。铪的加工成型包括锻造、挤压、拉管等步骤，与加工锆的方法一样。
参考书目
D. E.Thomas & E.T.Hayes ed.,The Metallurgy of Hafnium,USAEC,Washington,D.C.,1960.
补充
元素名称：铪
元素原子量：178.5
元素类型：金属
原子序数：72
元素符号：Hf
元素中文名称：铪
元素英文名称：H
相对原子质量：178.5
核内质子数：72
核外电子数：72
核电核数：72
质子质量：1.20456E-25
质子相对质量：72.504
所属周期：6
所属族数：IVB
摩尔质量：178
密度：13.2
熔点：2150.0
沸点：5400.0
外围电子排布：5d2 6s2
核外电子排布：2,8,18,32,10,2
颜色和状态：金属
原子半径：2.16
常见化合价：+4
发现人：考斯特、海维西
发现时间和地点：1923 丹麦
元素来源：它存在于大多数锆矿中
元素用途：由于它容易发射电子而很有用处(如用作白炽灯的灯丝)。用作Ｘ射线管的阴极，铪和钨或钼的合金用作高压放电管的电极。
发现人：科学家科斯特（D.Coster）、冯·赫维西（G.Von Hevesy） 发现年代：1923年
发现过程：
1923年由丹麦科学家科斯特（D.Coster）和匈牙利科学家冯·赫维西（G.Von Hevesy）由X射线光谱中发现。
元素描述：
晶体结构有两种：在1300℃以下时，为六方密堆积（α-式）；在1300℃以上时，为体心立方（β-式）。具有塑性的金属，当有杂质存在时质变硬而脆。空气中稳定，灼烧时仅在表面上发暗。细丝可用火柴的火焰点燃。性质似锆。不和水、稀酸或强碱作用，但易溶解在王水和氢氟酸中。在化合物中主要呈+4价。铪合金（Ta4HfC5）是已知熔点最高的物质（约4215℃）。
元素来源：
地壳中含量很少。常与锆共存，无单独矿石。可由四氯化铪（HfCl4）与钠共热经还原而制得。
元素用途：
常用作X射线的阴极和钨丝制造工业。由于它对中子有较好的吸收能力，因此常用来做核反应堆的控制棒，以减慢核子连锁反应的速率，同时抑制原子反应的"火焰"。铪是从锆矿砂中提炼的。这种材料是作为特种合金制剂使用的，但是供应非常紧缺。高温镍合金应用的不断上升导致了对铪的需求也不断增加。
元素辅助资料：
在莫斯莱对元素的X射线研究后，确定在钡和钽之间应当有16个元素存在。这时除了61号元素和72号元素之外，其余14个元素都已经被发现，而且它们都属于今天所属的镧系，也就是当时认为的稀土元素。
那么72号元素应当归属于稀土元素？还是和钛、锆同属一族？当时多数化学家主张属于前者。法国化学家乌尔班1911年从镱的氧化物中分离出镥后，又分离出一个新的元素。在1914年乌尔班去英国将该元素的样品送请莫斯莱进行X射线光谱检测，得到的结论是否定的，没有发现相当于72号元素的谱线。乌尔班坚信新元素的存在，认为出现这样的结果是因为新研制的机器灵敏度不够，无法检测到样品中痕量新元素的存在。他回到巴黎后与光谱科学家达维利埃共同用第一次世界大战后改进的X射线谱仪进行检测。1922年5月，他们宣布测到两条X谱线，因此断定新元素是存在的。1913年，丹麦物理学家玻尔提出了原子结构的量子论。接着在1921-1922年之间又提出原子核外电子排布理论。玻尔认为根据他的理论，72号元素不属于稀土元素，而和锆一样是同族元素。也就是说，72号元素不会从稀土元素矿物中出现，而应当从含锆和钛的矿石中去寻找。
根据玻尔的推论，在1922年，匈牙利化学家赫维西和丹麦物理学家科斯特对多种含锆矿石进行了X射线光谱分析，果真发现了这一元素。他们为了纪念该元素的发现所在地——丹麦的首都哥本哈根，命名它为hafnium，元素符号定为Hf。后来赫维西制得了几克纯的铪的样品。
补充
原子序数：72
元素符号：Hf
元素中文名称：铪
元素英文名称：Hafnium
相对原子质量：178.5
核内质子数：72
核外电子数：72
核电核数：72
质子质量：1.20456E-25
质子相对质量：72.504
所属周期：6
所属族数：IVB
摩尔质量：178
密度：13.2
熔点：2150.0
沸点：5400.0
外围电子排布：5d2 6s2
核外电子排布：2,8,18,32,10,2
颜色和状态：金属
原子半径：2.16
常见化合价：+4
发现人：考斯特、海维西
发现时间和地点：1923 丹麦
元素来源：它存在于大多数锆矿中
元素用途：由于它容易发射电子而很有用处(如用作白炽灯的灯丝)。用作Ｘ射线管的阴极，铪和钨或钼的合金用作高压放电管的电极。
元素符号： Hf 英文名： Hafnium 中文名： 铪
相对原子质量： 178.4 常见化合价： +4 电负性： 1.3
外围电子排布： 5d2 6s2 核外电子排布： 2,8,18,32,10,2
同位素及放射线： Hf-172[1.9y] Hf-174[2.0E15y] Hf-175[70d] Hf-176 Hf-177 Hf-178 Hf-179 *Hf-180
电子亲合和能： -61 KJ·mol-1
第一电离能： 720 KJ·mol-1 第二电离能： 1440 KJ·mol-1 第三电离能： 0 KJ·mol-1
单质密度： 13.2 g/cm3 单质熔点： 2150.0 ℃ 单质沸点： 5400.0 ℃
原子半径： 2.16 埃 离子半径： 0.83(+4) 埃 共价半径： 1.44 埃
常见化合物： HfO2
发现人： 考斯特、海维西 时间： 1923 地点： 丹麦
名称由来：
得名于哥本哈根的拉丁名称“Hafnia”。
元素描述：
有延展性的银白色金属。
元素来源：
取自锆石或斜锆石。
元素用途：
铪有吸收中子的能力，因此应用于核反应堆的控制棒。铪是从锆矿砂中提炼的。这种材料是作为特种合金制剂使用的，但是供应非常紧缺。高温镍合金应用的不断上升导致了对铪的需求也不断增加。