施工測量

[拼音]：ha

[英文]：hafnium

一種化學元素，化學符號Hf，原子序數72，原子量178.49，屬週期系ⅣB族。

發現

1923年，瑞典化學家G.C.de赫維西和荷蘭物理學家D.科斯特在挪威和格陵蘭所產的鋯石中發現鉿元素，並命名為 hafnium，它來源於哥本哈根城的拉丁名稱 Hafnia。1925年，赫維西和科斯特用含氟絡鹽分級結晶的方法分離掉鋯、鈦，得到純的鉿鹽；並用金屬鈉還原鉿鹽，得到純的金屬鉿。

存在

鉿在地殼中的含量為4.5×10-4％。在自然界中，鉿常與鋯伴生。鋯石中鉿與鋯的平均原子比約為0.02，只有在少數礦砂中鉿的含量稍高，如在矽鐵鋯礦中含鉿13.6％，鈧釔石中含鉿2.7％。

天然存在六種鉿的穩定同位素：鉿174、鉿176、鉿177、鉿178、鉿179、鉿180。

物理性質

鉿為銀灰色的金屬，有金屬光澤；熔點2 227℃，沸點4602℃，密度13.31克／釐米3(20℃)。金屬鉿有兩種變體:α鉿為六方密堆積變體(＜1750℃)；β鉿為立方變體(＞1750℃)，其轉變溫度比鋯高。金屬鉿在高溫下有同素異形變體存在。金屬鉿有較高的中子吸收截面，可用作反應堆的控制材料。

化學性質

鉿的電子構型為(Xe)4f145d26s2，氧化態有＋2、+3、+4。鉿的化學性質與鋯十分相似，具有良好的抗腐蝕效能，不易受一般酸鹼水溶液的侵蝕；易溶於氫氟酸而形成氟合配合物。高溫下，鉿也可以與氧、氮等氣體直接化合，形成氧化物和氮化物。

鉿在化合物中常呈＋4價。主要的化合物是氧化鉿HfO2。氧化鉿有三種不同的變體：將鉿的硫酸鹽和氯氧化物持續煅燒所得的氧化鉿是單斜變體;在400℃左右加熱鉿的氫氧化物所得的氧化鉿是四方變體;若在 1000℃以上煅燒，可得立方變體。另一個化合物是四氯化鉿，它是製備金屬鉿的原料，可由氯氣作用於氧化鉿和碳的混合物製取。四氯化鉿與水接觸，立即水解成十分穩定的HfO(4H2O)2+離子。HfO2+離子存在於鉿的許多化合物中，在鹽酸酸化的四氯化鉿溶液中可結晶出針狀的水合氯氧化鉿HfOCl2·8H2O晶體。

4價鉿還容易與氟化物形成組成為 K2HfF6、K3HfF7、(NH4)2HfF6、(NH4)3HfF7的配合物。這些配合物曾用於鋯、鉿分離。

製法

最早分離鋯、鉿的方法是含氟絡鹽的分級結晶和磷酸鹽的分級沉澱。這些方法操作麻煩，僅限於實驗室使用。近來陸續出現了分級蒸餾、溶劑萃取、離子交換和分級吸附等分離鋯、鉿的新技術，其中以溶劑萃取法較有實用價值。常用的兩種分離體系是硫氰酸鹽－異己酮體系和磷酸三丁酯－硝酸體系。以上方法所得產品都是氫氧化鉿，通過煅燒可得純的氧化鉿。高純度的鉿可以用離子交換法取得。

工業上，金屬鉿的生產常常並用克羅爾法和德博爾-阿克爾法。克羅爾法是用金屬鎂還原四氯化鉿：

2Mg+HfCl4─→2MgCl2+Hf

德博爾－阿克爾法即碘化法，用此法提純海綿狀鉿，得到可延展的金屬鉿。