鋯和鉿
銅臭 / 2022-08-06
一、鋯和鉿的存在及提取
鋯很分散地存在于自然界中，主要有鋯英石ZrSiO?。鋯英石礦砂可從某些獨居石礦中選出。鉿沒有獨立的礦物，因為它和鋯有著差不多相同的離子半徑，故常與鋯共生。鋯英石中平均約含2%鉿，最高含鉿達7%。由于鋯和鉿的化學性質(zhì)極為相似，致使在早期工作中對鋯的研究，總是以含有豹2%鉿的鋯為對象。直到1923年，考斯脫(Coster)和黑弗西(Hevesy)才由X射線光譜發(fā)現(xiàn)鉿元素。
使鋯英右砂和苛性鈉一起熔融，可生成傴鋯酸鈉:
ZrSiO?+4NaOH=Na?ZrO?+Na?SiO?+2H?O
用水瀝取。由于鋯酸鹽會部分水解，再用硫酸或鹽酸瀝取，得ZrOSO?或ZrCCl?。
較新的方法是先形成碳化鋯，然后進行氯化，與前節(jié)所逮提燦鈦的情況相似。
粉末狀粗鋯可用鈉還原六氟鋯酸鉀而制取:
K?ZrF?+4Na=Zr+4NaF+2KF
也可以用鈣還原二氧化路:
ZrO?+2Ca=Zr+2CaO
較好的方法是用鎂還原四氯化鋯。蒸出過量的Mg和生成的MgC?后，在電弧爐中制成鋯錠。此法常和氯化法秸合以生產(chǎn)金屬鋯。
很純的鋯，須在除去給后，用碘化物法來制備，純度可達99.99%以上。
金屬鉿的制備，可在鋯、鉿分離之后，應用制鋯的 類似方法。例如， 用鈉還原六氟鉿酸鉀，或在850°還原四氯化給，或用摻和鎂或鈣的鈉在1300°還原二氧化給。純鉿的制備需要用碘化物分解法，即合海錦狀鉿在300°和碘作用，生成四碘化給，在 600°蒸發(fā)，接著在1100-1450° 間分解。
二、鋯和鉿的性質(zhì)及用途
純的鋯和給外觀似鐦，有良好的金屬光澤和可塑性，但是雜質(zhì)的存在使它們變硬而脆。塊狀的鋯、鉿在空氣中極穩(wěn)定，灼熱時僅在表面上發(fā)暗。但是金屬鋯粉末在空氣中加熱到200°時即開始 燃燒，細絲可用火柴的火焰點燃。鋯、 給不和水、稀酸或強堿作用，但是容易溶解在王水和氬氟酸中，并被熔融的堿所侵蝕。鋯于300°以上時吸收氨，在高溫時吸收量少。它在暗紅熱時與氯作用，在1000°以上與氮化合。
鋯的中子吸收藏面既小，抗腐觸性又強，所以是原子堆技術中鈾棒的最好的外套材料，比最早通用的鋁和后來通用的鉻鋼要好。這是鋯在目前的主要用途。
鋯的一般工業(yè)用途是利用它的耐酸性，在某些場合中可以替代鉭。鋯的優(yōu)點是比鉭輕2.5倍，但是不及鉭的耐酸性強，后者可耐王水。鋯可形成不少合金，其應用范圉還缺少研究。由于鋯是良好的脫氧劑，“鐵鋯”合金可用來制造鋯鋼。含少量鋯的合金鐧具有很高強度和能粗受撞擊的韌性，幷且有良好的焊接性能。大量的鋯用于國防工業(yè)，少量用于電子技術和外科刀具制造。鋯含鉿達8%時還不影響它的抗拉力。
鉿用作燈絲和X射棧管的陰極，鉿和鎢或鉬的合金用作高壓放電管的電極。鉿并用在電子技術中。鉿可生成多種合金。含0.5%鉿的8:2鎳鉻合金用作電熱綵。在制造鎢絲的過程中，在三氧化鎢中加0.1-3%硝酸鉿，這樣在用氫還原時容易控制晶粒的大小。鉿可作為賤金屬的表面包膜，膜是由鹵化鉿在800-1800°間分解而產(chǎn)生。
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