金属中的“孪生兄弟”!铌和钽有何特性?

时间:2022-12-09 13:28:58 | 浏览:815

撰文/曲建翘本文节选自《知识就是力量》杂志我们常用“焦不离孟”来形容两个人的关系非常铁,感情深厚。殊不知,自然界中也有这样一对感情深厚的小兄弟,它们在元素周期表中属于同族元素,物理和化学性质很相似,而且又共同生长在同一个矿体内,因而被人们称

撰文/曲建翘

本文节选自《知识就是力量》杂志


我们常用“焦不离孟”来形容两个人的关系非常铁,感情深厚。殊不知,自然界中也有这样一对感情深厚的小兄弟,它们在元素周期表中属于同族元素,物理和化学性质很相似,而且又共同生长在同一个矿体内,因而被人们称为金属中的“孪生兄弟”。它们是谁呢?

它们就是铌和钽!


▲元素周期表上的钽金属


在元素周期表中,铌和钽属于同一族,物理、化学性质很相似,它们“形影不离”,在自然界中更是伴生在一起,故称得上是一对“孪生兄弟”。事实上,当人们在19世纪初发现铌和钽的时候,还认为它们是一种元素,此后大约过了42年,人们才用化学分析方法第一次把它们分开,这才看清楚它们是两种不同的金属元素。

铌的理化性质

铌(niobium)的化学符号是“Nb”,原子序数为41,原子量是92.90638,属周期系第Ⅴ类副族(钒族)元素。这是一种带光泽的灰色金属,具有顺磁性高纯度铌金属的延展性较高,但会随杂质含量的增加而变硬。铌对于热中子的捕获截面很低,因此在核工业上有相当大的用处。

铌金属在常温下稳定,在200℃时开始氧化生成致密的氧化物薄膜,且能抵御熔融碱和各种酸的腐蚀,包括王水、氢氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等。



▲铌金属特写

钽的理化性质

钽(Tantalum)的化学符号是“Ta”,原子序数为73,原子量是180.9479,同属周期系第V类副族(钒族)元素。它是银白色金属,主要化合价为+5,耐腐蚀性很好。在200℃以下,只与氟、氢氟酸、强碱溶液、发烟硫酸作用。在室温下,不受盐酸、硝酸和硫酸的影响,不与王水作用,对酸有很大的稳定性。

钽富有延展性,可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小,每升高1℃只膨胀0.00066%。除此之外,它的韧性很强,比铜还要优异。

钽在外科医疗上占有重要地位,它不仅可以用来制造医疗器械,而且是很好的“生物适应性材料”。比如说,用钽片可以弥补头盖骨的损伤,钽丝可以用来缝合神经和肌腱,钽条可以代替折断了的骨头和关节,钽丝制成的钽纱或钽网,可以用来补偿肌肉组织……



▲金属铌和钽共存于铌钽铁矿

经研究发现,两者都属于高熔点金属,化学性质稳定,具有抗压、耐磨损的特性,同时也是卓越的超导材料,因此被广泛用于各个领域,属于重要的战略资源。

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