鋯和鉿
铜臭 / 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ZrSiO₄。鋯英石矿砂可从某些独居石矿中选出。鉿沒有独立的矿物，因为它和鋯有着差不多相同的离子半徑，故常与鋯共生。鋯英石中平均約含2%鉿，最高含鉿达7%。由于鋯和鉿的化学性质极为相似，致使在早期工作中对鋯的研究，总是以含有豹2%鉿的鋯为对象。直到1923年，考斯脫(Coster)和黑弗西(Hevesy)才由X射线光譜发現鉿元素。
使鋯英右砂和苛性鈉一起熔融，可生成傴鋯酸鈉:
ZrSiO₄+4NaOH=Na₂ZrO₃+Na₂SiO₃+2H₂O
用水瀝取。由于鋯酸盐会部分水解，再用硫酸或盐酸瀝取，得ZrOSO₄或ZrCCl₂。
较新的方法是先形成碳化鋯，然后进行氯化，与前节所逮提燦鈦的情况相似。
粉末状粗鋯可用鈉还原六氟鋯酸鉀而制取:
K₂ZrF₆+4Na=Zr+4NaF+2KF
也可以用钙还原二氧化路:
ZrO₂+2Ca=Zr+2CaO
較好的方法是用鎂还原四氯化鋯。蒸出过量的Mg和生成的MgC₂后，在电弧炉中制成鋯錠。此法常和氯化法秸合以生产金屬鋯。
很純的鋯，须在除去给后，用碘化物法来制备，純度可达99.99%以上。
金屬鉿的制备，可在鋯、鉿分离之后，应用制鋯的 类似方法。例如， 用鈉还原六氟鉿酸鉀，或在850°还原四氯化给，或用掺和鎂或鈣的鈉在1300°还原二氧化给。純鉿的制备需要用碘化物分解法，即合海锦状鉿在300°和碘作用，生成四碘化给，在 600°蒸发，接着在1100-1450° 間分解。
二、鋯和鉿的性质及用途
純的鋯和给外观似鐦，有良好的金屬光澤和可塑性，但是杂质的存在使它們变硬而脆。块状的鋯、鉿在空气中极稳定，灼热时仅在表面上发暗。但是金屬鋯粉末在空气中加热到200°时即开始 燃烧，細絲可用火柴的火焰点燃。鋯、 给不和水、稀酸或强碱作用，但是容易溶解在王水和氩氟酸中，并被熔融的碱所侵蝕。鋯于300°以上时吸收氨，在高温时吸收量少。它在暗紅热时与氯作用，在1000°以上与氮化合。
鋯的中子吸收藏面既小，抗腐触性又强，所以是原子堆技术中鈾棒的最好的外套材料，比最早通用的鋁和后来通用的鉻鋼要好。这是鋯在目前的主要用途。
鋯的一般工业用途是利用它的耐酸性，在某些場合中可以替代鉭。鋯的优点是比鉭輕2.5倍，但是不及鉭的耐酸性强，后者可耐王水。鋯可形成不少合金，其应用范圉还缺少研究。由于鋯是良好的脱氧剂，“铁鋯”合金可用来制造鋯鋼。含少量鋯的合金鐧具有很高强度和能粗受撞击的韌性，幷且有良好的焊接性能。大量的鋯用于国防工业，少量用于电子技术和外科刀具制造。鋯含鉿达8%时还不影响它的抗拉力。
鉿用作灯絲和X射棧管的阴极，鉿和鎢或鉬的合金用作高压放电管的电极。鉿并用在电子技术中。鉿可生成多种合金。含0.5%鉿的8:2鎳鉻合金用作电热綵。在制造鎢絲的过程中，在三氧化鎢中加0.1-3%硝酸鉿，这样在用氢还原时容易控制晶粒的大小。鉿可作为賤金屬的表面包膜，膜是由卤化鉿在800-1800°間分解而产生。
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