铪

铪，金属Hf，原子序数72，原子量178.49，是一种带光泽的银灰色的过渡金属。铪有6种天然稳定同位素：铪174、176、177、178、179、180。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。元素名来源于哥本哈根城的拉丁文名称。1925年瑞典化学家赫维西和荷兰物理学家科斯特用含氟络盐分级结晶的方法得到纯的铪盐，并用金属钠还原，得到纯的金属铪。铪在地壳中的含量为0.00045%，在自然界中常与锆伴生。

铪为银灰色的金属，有金属光泽；金属铪有两种变体：α铪为六方密堆积变体(1750℃)，其转变温度比锆高。金属铪在高温下有同素异形变体存在。金属铪有较高的中子吸收截面，可用作反应堆的控制材料。 
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℃）。

铪的化学性质与锆十分相似，具有良好的抗腐蚀性能，不易受一般酸碱水溶液的侵蚀；易溶于氢氟酸而形成氟合配合物。高温下，铪也可以与氧、氮等气体直接化合，形成氧化物和氮化物。 铪在化合物中常呈 +4价。主要的化合物是氧化铪HfO2。氧化铪有三种不同的变体：将铪的硫酸盐和氯氧化物持续煅烧所得的氧化铪是单斜变体；在400℃左右加热铪的氢氧化物所得的氧化铪是四方变体；若在1000℃以上煅烧，可得立方变体。另一个化合物是四氯化铪，它是制备金属铪的原料，可由氯气作用于氧化铪和碳的混合物制取。四氯化铪与水接触，立即水解成十分稳定的HfO(4H2O)2+离子。HfO2+离子存在于铪的许多化合物中，在盐酸酸化的四氯化铪溶液中可结晶出针状的水合氯氧化铪HfOCl2·8H2O晶体。

铪在被发现之前很多年，人们认为它存在于多种矿物中，直到1923年D. Coster 和G. von Hevesey发现了铪。根据玻尔理论推测，预计新元素与锆有关。最终在挪威的锆石中通过X射线光谱分析鉴定出了它。命名为铪，以纪念发现它的城市。大多数锆矿物都含有1至5％的铪。Von Hevesey和Jantzen反复将双氟化铵或氟化钾重结晶，从而将其从锆中分离出来。金属铪由Van Arkel和 deBoer第一次制备出，方法是将四碘化物的蒸气通过加热的钨丝。现在生产的 几乎所有铪金属都是通过用镁或钠还原四氯化物制得的（Kroll工艺）。 铪是一种具有韧性的金属，具有明亮的银光泽，其性能受到锆杂质的很大影响 。在所有元素中，锆和铪是最难分离的两种。它们的化学性质几乎相同。但是，锆的密度约为铪的一半，已生产出非常纯的铪，其中锆是主要杂质。

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HfO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 。锆存在于大多数锆矿中。因为地壳中含量很少。常与锆共存，无单独矿石。

由于铪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。常用作X射线的阴极和钨丝制造工业。纯铪具有可塑性、易加工、耐高温抗腐蚀，是原子能工业重要材料。铪的热中子捕获截面大，是较理想的中子吸收体，可作原子反应堆的控制棒和保护装置。铪粉可作火箭的推进器。在电器工业上可制造X射线管的阴极。铪的合金可作火箭喷嘴和滑翔式重返大气层的飞行器的前沿保护层，铪-钽合金可制造工具钢及电阻材料。
在耐热合金中铪用作添加元素，例如钨、钼、钽的合金中有的添加铪。碳化铪由于硬度和熔点高，可作硬质合金添加剂。4TaCHfC的熔点约为4215℃，为已知的熔点最高的化合物。铪可作为很多充气系统的吸气剂。铪吸气剂可除去系统中存在的氧、氮等不需要气体。铪常作为液压油的一种添加剂，防止在高危作业时候液压油的挥发，具有很强的抗挥发性，这个特性的话，所以一般用于工业液压油。医学液压油。

1.可由镁还原四氯化铪或热分解四碘化铪制取。也可以HfCl4和K2HfF6为原料。在NaCl-KCl-HfCl4或K2HfF6熔体中电解制取，其工艺过程与锆的电解制取相近。
2.铪多与锆共存，没有单独存在的铪原料。铪的制造原料是在制造锆的工艺流程中分离出来的粗氧化铪。用离子交换树脂的方法提取氧化铪，随后利用与锆相同的方法从这种氧化铪中制取金属铪。
3.可由四氯化铪（HfCl4）与钠共热经还原而制得。 
4.最早分离锆、铪的方法是含氟络盐的分级结晶和磷酸盐的分级沉淀。这些方法操作麻烦，仅限于实验室使用。陆续出现了分级蒸馏、溶剂萃取、离子交换和分级吸附等分离锆、铪的新技术，其中以溶剂萃取法较有实用价值。常用的两种分离体系是硫氰酸盐－异己酮体系和磷酸三丁酯－硝酸体系。以上方法所得产品都是氢氧化铪，通过煅烧可得纯的氧化铪。高纯度的铪可以用离子交换法取得。

1.可由镁还原四氯化铪或热分解四碘化铪制取。也可以HfCl ₄ 和K ₂ HfF ₆ 为原料。在NaCl-KCl-HfCl ₄ (或K ₂ HfF ₆ )熔体中电解制取，其工艺过程与锆的电解制取相近。

2.铪多与锆共存，没有单独存在的铪原料。目前铪的制造原料是在制造锆的工艺流程中分离出来的粗氧化铪。用离子交换树脂的方法提取氧化铪，随后利用与锆相同的方法从这种氧化铪中制取金属铪。