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1802 年,瑞典化学家埃克伯格在分析斯堪的那维亚半岛的一种矿物时,使它们的酸生成氟化复盐后,进行再结晶,从而发现了钽。
1814 年贝采里乌斯判定它确是一种新元素,并赞同赋予它“钽”这个名字,原意是“使人烦恼”,因为它不容易与铌分离,两者就像“孪生兄弟”一样,常常形影不离。
1824 年,铌钽的氧化物和盐类才开始研究,直到1903年,才采用金属钠还原氟钽酸盐得到纯金属钽,1929年金属钽的生产才开始进入工业规模。
你知道金属铌和钽有哪些性质吗?它们的用途又有哪些呢?
真相是这样的
铌和钽在元素周期表里是同族,物理、化学性质都非常相似,常常形影不离,在自然界中伴生在一起,可以称得上是一对孪生兄弟。
铌、钽和钨、钼一样都是稀有高熔点金属,最主要的特点就是耐热,熔点分别高达2400℃ 和将近3000℃,一般的火势根本奈何不了它们,即使是炼钢炉里的火也无法伤它们的一分一毫。所以,钽常常用来制造1600℃以上的真空加热炉。
在化学中,一种金属的优良性能往往可以“ 移植”到另一种金属里,如果用铌作合金元素添加到钢里,能使钢的高温强度增加,加工性能改善。铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列金属合作,能得到“热强合金”,用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料。
铌、钽本身很顽强,它们的碳化物更有能耐,用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金,有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领。在所有硬质化合物中,碳化钽的硬度最高,用它制成的刀具,能抗得住3800℃ 以下的高温,硬度可与金刚石匹敌,使用寿命比碳化钨更长。
在外科医疗上,钽也占有重要的地位,不仅可以用来制造医疗器械,还是很好的“ 生物适应性材料”,如用钽片弥补头盖骨的损伤,钽丝缝合神经和肌腱,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等。
那为什么钽能在外科手术中有如此奇特的作用呢?因为钽具有极好的抗蚀性,不会与人体里的各种液体物质发生作用,并且几乎完全不损伤生物的机体组织,对于任何杀菌方法都能适应,所以可以同有机组织长期结合而无害地留在体内。
通过以上的讲解,我们知道铌、钽是耐热冠军、抗腐蚀英雄,但最令我们吃惊的是,它们还能在超低温的条件下表现出卓越的品质。
你知道什么是绝对零度吗?这相当于-273℃ ,绝对零度被认为是不能再低的低温了。人们很早就发现,当温度降低到接近绝对零度时,有些物质的化学性质就会发生突然改变,变成一种几乎没有电阻的“超导体”。
当然,超低温度是不容易得到的,人们为此付出了巨大的代价,越向绝对零度接近,需要付出的代价越大,所以对超导物质的要求应该是临界温度(物质处于临界状态时的温度)越高越好。
具有超导性能的元素不少,铌是其中临界温度最高的一种,而用铌制成的合金,临界温度高达绝对温度18.5℃ 到21℃,是目前最重要的超导材料。
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