鉿的發(fā)現(xiàn)

英國(guó)物理學(xué)家莫斯萊對(duì)元素的X射線(xiàn)研究后，確定在鋇和鉭之間應(yīng)當(dāng)有16個(gè)元素存在。這時(shí)除了61號(hào)元素和72號(hào)元素之外，其余14個(gè)元素都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，而且它們都屬于今天所屬的鑭系，也就是當(dāng)時(shí)認(rèn)為的稀土元素。

1914年，一些人聲稱(chēng)發(fā)現(xiàn)了72號(hào)元素，其中Georges Urbain聲稱(chēng)他于1907年在稀土元素中發(fā)現(xiàn)了72號(hào)元素，并與1911年發(fā)表了他的研究結(jié)果。但是他的研究結(jié)論在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的爭(zhēng)論后被推翻。

1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了原子結(jié)構(gòu)的量子論。接著在1921-1922年之間又提出原子核外電子排布理論。玻爾認(rèn)為根據(jù)他的理論，72號(hào)元素并不屬于稀土元素，應(yīng)和鋯是同族元素。也就是說(shuō)，72號(hào)元素不會(huì)從稀土元素礦物中出現(xiàn)，而應(yīng)當(dāng)從含鋯和鈦的礦石中去尋找。

1923年初，基于玻爾的原子理論、莫斯萊的X射線(xiàn)光譜以及弗里德里希?帕內(nèi)特的化學(xué)參數(shù)理論，一些物理學(xué)家和化學(xué)家都認(rèn)為72號(hào)元素與鋯性質(zhì)相似，因而不屬于稀土元素。

根據(jù)這些推論，1923年匈牙利化學(xué)家赫維西(George Charles de Hevesy)和丹麥物理學(xué)家科斯特(Coster)對(duì)多種含鋯礦石進(jìn)行了X射線(xiàn)光譜分析，果真發(fā)現(xiàn)了這一元素。他們?yōu)榱思o(jì)念該元素的發(fā)現(xiàn)所在地——丹麥的首都哥本哈根，命名它為hafnium(來(lái)源于哥本哈根的拉丁名Hafnia)，元素符號(hào)定為Hf。后來(lái)赫維西制得了幾毫克純的鉿的樣品。

鉿的發(fā)展

1925年，德國(guó)人范阿克耳(A.E.Van Arkel)和德布爾(J.H.deBoer)首先使用碘化物熱分離法制得金屬鉿。碘化物熱離解法產(chǎn)出的鉿純度高，能滿(mǎn)足原子能工業(yè)純度要求，但生產(chǎn)能力小，能耗及成本高，已逐漸被其他方法替代。

1940年，盧森堡科學(xué)家W.J.Kroll(克勞爾)發(fā)明了用金屬鎂還原四氯化鈦制取海綿鈦的方法。由于四氯化鉿與四氯化鈦性質(zhì)相似，鎂還原法也被用于鉿的生產(chǎn)，并成為金屬鉿的主要生產(chǎn)方法。

鋯鉿分離技術(shù)也在不斷發(fā)展。1950年，西方國(guó)家就開(kāi)始采用由美國(guó)原子能委員會(huì)提供的兩大工藝流程生產(chǎn)原子能級(jí)海綿鉿。20世紀(jì)70年代初，鋯英石的沸騰氯化工藝研制成功。20世紀(jì)70年代末，各國(guó)進(jìn)行了流程的改進(jìn)研究，其中法國(guó)通過(guò)10年的研究提出了火法分離流程。后來(lái)，日本發(fā)展了鋯英石堿熔后在硫酸溶液中用三辛胺(我國(guó)稱(chēng)為N235)萃取分離鋯鉿的工藝流程。現(xiàn)在，鋯和鉿的分離技術(shù)大體可分為濕法分離和火法分離兩種，在工業(yè)生產(chǎn)上成功應(yīng)用的火法技術(shù)是鋯鉿熔鹽精餾法，濕法技術(shù)是溶劑萃取法。

隨著鉿生產(chǎn)工藝的發(fā)展，鉿產(chǎn)量和應(yīng)用范圍也在不斷增加。20世紀(jì)50年代，美國(guó)第一艘核動(dòng)力潛艇的反應(yīng)堆首次用鉿作為控制棒。20世紀(jì)80年代美國(guó)平均每年用于核反應(yīng)堆鉿達(dá)26噸，主要用于海軍和宇航。根據(jù)小金屬貿(mào)易協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)，2012年全球鉿產(chǎn)量為64噸(估算值)，鉿主產(chǎn)國(guó)包括法國(guó)、美國(guó)、俄羅斯和烏克蘭，其中法國(guó)和美國(guó)約占總產(chǎn)量的94%，鉿的應(yīng)用領(lǐng)域主要涉及電子器材、原子能材料、合金材料、耐高溫材料等。