鈮和鉭
铜臭 / 2022-08-08
一、鈮和鉭的存在和提炼
1801年英人哈切特(Hatchett)由妮铁矿中发现銀;1802年瑞典爱开堡(Ekeburg)发现鉭。1903 年鲍尔登(Bolton) 制得金属鉭。金屬鈮于1929年才制得。
鈮和鉭由于五价离子牢征极为近似，在自然界中总是共生的。 主要的矿物是共生的鈮铁矿和鉭铁矿Fe[(Nb,Ta)O₃]₂;根据含量較多的元素，称为铌铁矿或鉭铁矿。前者比重为5.2,后者比重为8.3,因此，由矿石的比重可以估計妮，鉭含量的比率。这两矿物常存在于像晶花崗岩中。鈮、鉭的其他矿源是和稀土元案，或和鈾矿，也和鎢錳铁矿共生。
由鈮鉭铁矿提炼鈮和鉭，可用碱法或酸法。在碱法中合粉细的矿石和苛性碱共熔，用水涯取，除去二氧化硅。用盐酸处理溶液，使铁、錳进入溶液，而沉出鈮酸Nb₂O₅·xH₂O和鉬酸Ta₂O₅·xH₂O。将沉淀溶于氢氟酸，在热溶液中加鉀离子。治却时，析出七氟鉭酸鉀K₂TaF₇,而五氟氧合鈮酸鉀K₂NbOF₅存留于溶液中。这个含鈮的溶液尚含2%Ta以及其他杂质如鈦和铁。煮沸溶液，加碳酸鉀，可沉出鉀的氟氧鉭酸盐2K₂TaF₇·Ta₂O₅鈮的进一步提純，可利用鈮酸鈉7Na₂O·6Nb₂O₅·3H₂O的沉淀，它不溶于过量 氫氧化纳的溶液中，或利用鈮酸鉀4K₂O·3Nb₂O₅·16H₂O的分級結晶。鈮酸盐加盐酸以酸化，可得五氧化二鈮。
第二个方法是酸法。将粉網的矿和碗酸氫鉀共熔，用水洗滌熔体，然后用盐酸处理，除去铁等。将熔体用浪硫酸煮沸，鈮酸进入溶液中，而鉭酸仍留在熔体中。
欲得金属鈮或鉭，可用鈉还原七氟鈮酸鉀或相应的组化合物：
K₂NbF₇+5Na=Nb+2KF+5NaF
K₂TaF₇+5Na=Ta+2KF+5NaF
所得金属粉末用水洗后再用稀盐酸洗滌。
制取金屬鈮的另一方法， 是由配好的Nb₂O₅∶5C克分子比率量的混合物，在1600°以上在其空中进行还原:
Nb₂O₅+5C=2Nb+5CO
制取金局鉭的另方法是电解， 即用熔融的K₂TaF₇为电解质，以铁罐作阴极，石墨棒为阳极。所得树状金属晶簇經压碎磨細后，用酸洗净。
以上所得鈮或组的金属粉末，可用在其空中的熔结法制成块状，再加最压。
若要制得鋼铁工业中所需的“铁妮组”合金，只需将矿石在电炉中用碳还原就能得到。
二、鈮和鉭的性质和用途
鈮和鉭外形似鉑，都是高熔点金屬，秸成体心立方晶体。它們都是硬的金局，同时具有塑性，特别是鉭。鉭有很好的展延性能，并且可以冶加工。
铌和鉭的化学稳定性特别高，尤其是鉭。它們不但和空气及水无作用，并且能抵抗除氨纸酸以外的一切无机酸，包括王水。氩氟酸对鉭的使触也是緩慢的。但是，濃硫酸在150°时能和它們作用。它們也容易溶解在硝酸和氨氟酸的混合物中。与稀的强碱溶液不起作用。但是热浪的强碱液就能使触它们。它何也和馆融的苛性碱作用。
在室温下，纸能和能，鉭化合，但是氣要在200°时才起作用。在紅热时，它們被空气所氧化面成五氧化物。硫在低于200°时就和鉬起作用，生成二硫化组，但是鈮和硫的作用要在200°以上才发生。在高温下，鈮、銀和氮及碳都能化合，相应地生成氨化物和碳化物。妮和鉭在室温时都吸收氩，生成固溶体;溶解度随普温度的升高而下降。
金屬鈮的用途，虽然远不及但来得广，但它也有独特的应用，主要是在合金鍋的制造中。鈮在鋼中能提高鑭在高温时抵抗氧化的性能，改善焊接性能以及增加绸的抗蠕变的性能。鈮由于和鉭的性能接近，因此鈮鉭合金常用来替代翅。省却了相当麻煩的鈮鉭分离的操作，从而鈮鉭合金的制备要便宜得多。金屬鈮用作电子管的阳极。
鉭的最重要用途是化学工业中的耐酸設备。半毫米厚的鉭片内衬，用于耐酸热交换装置和冷凝管等。在盐酸的吸收和硫酸的蒸发車間中普逼使用到塑制的装置。含7.5%W的鉭合金能在紅热时保持弹性。鉭还用于制造外科刀具、人造续维的拉线模、鉑代用品;鉭条(在硫酸中和鉛条一起)用作整流器，以及用在电子管制造业中。在鎢蒜电灯泡沒有通行以前，台度用过鉭絲电灯泡。
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