铪有毒性吗？应用在哪些领域

发布网友发布时间：2023-09-26 19:57

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热心网友时间：2024-12-05 19:56

金属铪无毒。主要应用于电子工业。不过，有一些铪的化合物是有一定毒性的(比如HfCl4的LD50是2362 mg/kg，属于毒性很低的物质)。
铪，金属Hf，原子序数72，原子量178.49，是一种带光泽的银灰色的过渡金属。铪有6种天然稳定同位素：铪174、176、177、178、179、180。铪不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用，但可溶于氢氟酸和王水。元素名来源于哥本哈根城的拉丁文名称。1925年瑞典化学家赫维西和荷兰物理学家科斯特用含氟络盐分级结晶的方法得到纯的铪盐，并用金属钠还原，得到纯的金属铪。铪在地壳中的含量为0.00045%，在自然界中常与锆伴生。
铪的化学性质与锆十分相似，具有良好的抗腐蚀性能，不易受一般酸碱水溶液的侵蚀；易溶于氢氟酸而形成氟合配合物。高温下，铪也可以与氧、氮等气体直接化合，形成氧化物和氮化物。
铪在化合物中常呈 +4价。主要的化合物是氧化铪HfO2。氧化铪有三种不同的变体：将铪的硫酸盐和氯氧化物持续煅烧所得的氧化铪是单斜变体；在400℃左右加热铪的氢氧化物所得的氧化铪是四方变体；若在1000℃以上煅烧，可得立方变体。另一个化合物是四氯化铪，它是制备金属铪的原料，可由氯气作用于氧化铪和碳的混合物制取。四氯化铪与水接触，立即水解成十分稳定的HfO(4H2O)2+离子。HfO2+离子存在于铪的许多化合物中，在盐酸酸化的四氯化铪溶液中可结晶出针状的水合氯氧化铪HfOCl2·8H2O晶体。
4价铪还容易与氟化物形成组成为 K2HfF6、K3HfF7、(NH4)2HfF6、(NH4)3HfF7的配合物。这些配合物曾用于锆、铪分离。
常见化合物
二氧化铪：名称二氧化铪；hafnium dioxide；分子式：HfO2 ；性质：白色粉末，有单斜、四方和立方三种晶体结构。密度分别为10.3，10.1和10.43g/cm3。熔点2780～2920K。沸点5400K。热膨胀系数5.8×10-6/℃。不溶于水、盐酸和*，可溶于浓硫酸和氟氢酸。由硫酸铪、氯氧化铪等化合物热分解或水解制取。为生产金属铪和铪合金的原料。用作耐火材料、抗放射性涂料和催化剂。原子能级HfO是制造原子能级ZrO时同时得到的产品。从二次氯化起，提纯﹑还原﹑真空蒸馏等过程同锆的工艺流程几乎完全一样。
四氯化铪：四氯化铪（Hafnium(IV)chloride，Hafnium tetrachloride）分子式 HfCl4 分子量 320.30 CAS编号：13499-05-3，性状：白色结晶块。对湿敏感。溶于丙酮和甲醇。遇水水解生成氯化氧铪(HfOCl2)。热至250℃挥发。对眼睛、呼吸系统、皮肤有刺激性。
氢氧化铪：氢氧化铪（Hafnium Hydroxide，H4HfO4），CAS号12027-05-3，氢氧化铪通常以水合氧化物HfO2·nH2O存在，难溶于水，易溶于无机酸，不溶于氨水，很少溶于氢氧化钠。加热至100℃，生成羟基氧化铪HfO(OH)2。可由铪（IV）盐与氨水反应得到白色氢氧化铪沉淀。可用于制取其他铪化合物。
应用：
由于铪容易发射电子而很有用处(如用作白炽灯的灯丝)。用作X射线管的阴极，铪和钨或钼的合金用作高压放电管的电极。常用作X射线的阴极和钨丝制造工业。纯铪具有可塑性、易加工、耐高温抗腐蚀，是原子能工业重要材料。铪的热中子捕获截面大，是较理想的中子吸收体，可作原子反应堆的控制棒和保护装置。铪粉可作火箭的推进器。在电器工业上可制造X射线管的阴极。铪的合金可作火箭喷嘴和滑翔式重返大气层的飞行器的前沿保护层，Hf-Ta合金可制造工具钢及电阻材料。在耐热合金中铪用作添加元素，例如钨、钼、钽的合金中有的添加铪。HfC由于硬度和熔点高，可作硬质合金添加剂。4TaCHfC的熔点约为4215℃，为已知的熔点最高的化合物。铪可作为很多充气系统的吸气剂。铪吸气剂可除去系统中存在的氧、氮等不需要气体。铪常作为液压油的一种添加剂，防止在高危作业时候液压油的挥发，具有很强的抗挥发性，这个特性的话，所以一般用于工业液压油。医学液压油。
铪元素也用于最新的intel45纳米处理器。由于二氧化硅（SiO2）具有易制性 (Manufacturability)，且能减少厚度以持续改善晶体管效能，处理器厂商均采用二氧化硅做为制作栅极电介质的材料。当英特尔导入65纳米制造工艺时，虽已全力将二氧化硅栅极电介质厚度降低至1.2纳米，相当于5层原子，但由于晶体管缩至原子大小的尺寸时，耗电和散热难度亦会同时增加，产生电流浪费和不必要的热能，因此若继续采用时下材料，进一步减少厚度，栅极电介质的漏电情况势将会明显攀升，令缩小晶体管技术遭遇极限。为解决此关键问题，英特尔正规划改用较厚的高K材料(铪元素为基础的物质）作为栅极电介质，取代二氧化硅，此举也成功使漏电量降低10倍以上。另与上一代65纳米技术相较，英特尔的45纳米制程令晶体管密度提升近2倍，得以增加处理器的晶体管总数或缩小处理器体积，此外，晶体管开关动作所需电力更低，耗电量减少近30%，内部连接线 (interconnects) 采用铜线搭配低k电介质，顺利提升效能并降低耗电量，开关动作速度约加快 20%。

热心网友时间：2024-12-05 19:57

由于铪容易发射电子而很有用处(如用作白炽灯的灯丝)。用作X射线管的阴极，铪和钨或钼的合金用作高压放电管的电极。常用作X射线的阴极和钨丝制造工业。纯铪具有可塑性、易加工、耐高温抗腐蚀，是原子能工业重要材料。铪的热中子捕获截面大，是较理想的中子吸收体，可作原子反应堆的控制棒和保护装置。铪粉可作火箭的推进器。在电器工业上可制造X射线管的阴极。铪的合金可作火箭喷嘴和滑翔式重返大气层的飞行器的前沿保护层，Hf-Ta合金可制造工具钢及电阻材料。在耐热合金中铪用作添加元素，例如钨、钼、钽的合金中有的添加铪。HfC由于硬度和熔点高，可作硬质合金添加剂。4TaCHfC的熔点约为4215℃，为已知的熔点最高的化合物。铪可作为很多充气系统的吸气剂。铪吸气剂可除去系统中存在的氧、氮等不需要气体。铪常作为液压油的一种添加剂，防止在高危作业时候液压油的挥发，具有很强的抗挥发性，这个特性的话，所以一般用于工业液压油。医学液压油。