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钽和哈氏合金

1.钽,原子序数73,原子量180.9479,元素名来源于古希腊神话中宙斯之子的名字。1802年瑞典化学家厄克贝里再钽铁矿中发现这一元素,1903年俄国化学家博尔顿分离出纯钽。钽是一种稀有金属,在地壳中的含量为0.0002%,在自然界中常与铌共存。主要矿物有钽铁矿、细晶石等。钽有两种天然同位素:钽180、181。

钽为黑灰色金属,有延展性,熔点2996°C,沸点5425°C,密度16.6克/厘米3,金属钽具有体心立方结构。

钽的化学性质特别稳定,常温下除氢氟酸外不受其它无机酸碱的侵蚀;高温下能溶于浓硫酸、浓磷酸和强碱溶液中;金属钽在氧气流中强烈灼烧可得五氧化二钽;常温下能与氟反应;高温下能与氯、硫、氮、碳等单质直接化合。

钽最早用于制灯丝,后被钨丝代替;化学工业中钽用于制造耐酸设备;由于钽不被人体排斥,可用作修复骨折所需的金属板、螺钉等,还用于制造外科刀具和人造纤维的拉线模等。

2.哈氏合金是超低碳型,Ni、Mo、Cr系列镍基、耐蚀、耐高温材料哈氏合金(Hastelloy),因它具有极好的耐高温性能,抗氧化性,焊缝影响区耐腐蚀性,具有很好的长期热稳定性及可加工性,在农业化工、核设施、生物制药等苛刻工业环境中被应用。它在湿氧、亚硫酸、醋酸、甲酸和强氧化盐的介质中,也具有优异的耐蚀性、耐均匀腐蚀性及耐晶间腐蚀性,因此在化学工业也被广泛应用,合哈氏金的导电率和导热系数要比低碳钢低得多,而电阻率和膨胀率都比低碳钢高得多,熔池流动性差,润湿性差,穿透力小,熔深浅



铑(音老),RHODIUM,源自rhodon,意为“玫瑰”,因为铑盐的溶液呈现玫瑰的淡红色彩,1803年发现。除了制造合金外,铑可用作其他金属的光亮而坚硬的镀膜,例如,镀在银器或照相机零件上。将铑蒸发至玻璃表面上,形成一层薄腊,便造成一种特别优良的反射镜面。
元素名称:铑
体积弹性模量:GPa 380
原子化焓:kJ /mol @25℃ 556.5
热容:J /(mol· K) 24.98
导电性:10^6/(cm ·Ω ) 0.211
导热系数:W/(m·K)150
熔化热:(千焦/摩尔) 21.50
汽化热:(千焦/摩尔) 493.0
原子体积:(立方厘米/摩尔) 8.3
元素在宇宙中的含量:(ppm) 0.0006
元素符号:Rh
元素英文名称:
元素类型:金属元素
元素在太阳中的含量:(ppm) 0.002
地壳中含量:(ppm) 0.0002
相对原子质量:102.9
原子序数:45
质子数:45
中子数: 同位素:
摩尔质量:103
原子半径:
所属周期:5
所属族数:VIII
电子层排布: 2-8-18-16-1
氧化态:
Main Rh+3
other Rh-1, Rh0, Rh+1, Rh+2, Rh+4, Rh+5, Rh+6
晶体结构:晶胞为面心立方晶

胞,每个晶胞含有4个金属原子。

晶胞参数:
a = 380.34 pm
b = 380.34 pm
c = 380.34 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
莫氏硬度:6
声音在其中的传播速率:(m/S)
4700电离能 (kJ /mol)
M - M+ 720
M+ - M2+ 1744
M2+ - M3+ 2997
M3+ - M4+ 4400
M4+ - M5+ 6500
M5+ - M6+ 8200
M6+ - M7+ 10100
M7+ - M8+ 12200
M8+ - M9+ 14200
M9+ - M10+ 22000
常见化合价:
单质:
单质化学符号:
颜色和状态:
密度:
熔点:
沸点:
发现人:武拉斯顿 发现年代:1803~1804年
发现过程:
1803~1804年,英国的武拉斯顿,在提炼钯铂的废渣的玫瑰色盐里发现有铑的存在。
元素描述:
银白色金属,质极硬,耐磨,也有相当的延展性。密度12.4克/厘米3。熔点1966±3℃,沸点3727±100℃。化合价2、4和6。第一电离能7.46电子伏特。在中等的温度下,它也能抵抗大多数普通酸(包括王水在内)。在200~600℃可与热浓硫酸、热氢溴酸、次氯酸钠和游离卤素起化学反应。不与许多熔融金属,如金、银、钠和钾以及熔融的碱起反应。
元素来源:
存在于铂矿中,在精炼过程中可以集取而制得。
元素用途:
可用来制造加氢催化剂、热电偶、铂铑合金等。也常镀在探照灯和反射镜上。还用来作为宝石的加光抛光剂和电的接触部件。
元素辅助资料:
铑属铂系元素。铂系元素几乎完全成单质状态存在,高度分散在各种矿石中,例如原铂矿、硫化镍铜矿、磁铁矿等。铂系元素几乎无例外地共同存在,形成天然合金。在含铂系元素矿石中,通常以铂为主要成分,而其余铂系元素则因含量较小,必须经过化学分析才能被发现。由于锇、铱、钯、铑和钌都与铂共同组成矿石,因此它们都是从铂矿提取铂后的残渣中发现的。
它们中除铂和钯外,不但不溶于普通的酸,而且不溶于王水。铂很易溶于王水,钯还溶于热硝酸中。所有铂系元素都有强烈形成配位化合物的倾向。
1803到1804年,在武拉斯顿发现钯不久,他将天然铂矿溶解在王水中,加入氢氧化钠溶液,中和过剩的酸,再加入氯化铵(NH4Cl),使铂沉淀为铂氯化铵((NH4)2[PtCl4]),再加入氰化汞,使钯沉淀为氰化钯,滤去沉淀后,往滤液中加入盐酸,除去过量的氰化汞,并把溶液蒸发至干,出现一种暗红色沉淀,分析证明是由一种新金属和钠的氯化物形成的盐Na3RhCl6·18H2O。因这种新金属的具有玫瑰的艳红色,就以希腊文中玫瑰rhodon命名它为rhodium。
铑是一种类似于铝的青白色金属,质硬而脆,具有较强的反射能力,加热状态下特别柔软。铑的化学稳定性好。铑的抗氧化性很好,在空气中能长期保持光泽。在高温下铑与

氧气作用生成挥发性的氧化物,增加它的蒸发速度。但铑在加热时会蒙上一层
黑色氧化膜,而当温度超过1200℃时氧化膜会消失。铑对酸(浓硫酸除外)、王水、以及硫、氯和氟的耐腐蚀性较高。铑的高温强度很好,但冷塑性加工性能稍差。
铑是由英国化学家威尔亚姆.沃尔拉斯统(William Hyde Wollaston)于1803年发现的。他是在发现钯后很快就发现了铑。沃尔拉斯统先是把粗铂溶解于王水中,然后用苛性纳NaOH中和过剩的酸,并从中和溶液中沉积出了含氯化铵的铂和含氰化汞的钯,之后将滤渣用盐酸处理,为避免氰化汞过剩,要使其干透。用酒精处理过的残渣乃是呈现为深红色的铑盐与钠盐粉未,将这种粉未在氢气流中加热便可产出铑。
铑由镍生产的副产品获得。亦可在铂矿中发现,在一些铂合金中用作催化剂。

铑的主要用途是用作高质量科学仪器的防磨涂料和催化剂,铑铂合金用于生产热电偶。也用于镀在车前灯反射镜,电话中继器,钢笔尖等。
汽车制造业是铑的最大用户。目前汽车制造业中铑的主要用途是汽车尾气催化剂。其它消耗铑的工业部门是玻璃制造业,镶牙合金制造业,珠宝制品业。而随着燃料电池技术的不断发展和燃料电池汽车技术的逐步成熟,汽车工业的用铑量将持续增加。
铂族金属和合金有很多重要的工业用途。过去主要是制造蒸馏釜以浓缩铅室法制得稀硫酸,也曾用铂铱合金制造标准的米尺和砝码。在19世纪中叶,俄国曾制造铂铱合金币在市场上流通。目前,铂族金属及其合金的主要用途为制造催化剂。铂铑合金对熔融的玻璃具有特别的抗蚀性,可用于制造生产玻璃纤维的坩埚。铂铱、铂铑、铂钯合金有很高的抗电弧烧损能力,被用作电接点合金,这是铂的主要用途之一。由于铂化学性质稳定,纯铂、铂铑合金或铂铱合金制造的实验器皿如坩埚、电极、电阻丝等是化学实验室的必备物。铂钴合金是一种可加工的磁能积高的硬磁材料。铂和铂合金广泛用于制造各种首饰特别是镶钻石的戒指、表壳和饰针。铂或钯的合金也可作牙科材料。铂、钯和铑可作电镀层,常用于电子工业和首饰加工中。近年来涂钌和铂的钛阳极代替了电解槽中的石墨阳极,提高了电解效率,并延长电极寿命,是氯碱工来中一项重要的技术改进,为钌在工业上使用开辟了新途径。锇铱合金可制造笔尖和唱针。钯合金还用于制造氢气净化材料和高温钎焊焊料等。在化学工业中还使用包铂设备。



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