铪为银灰色的金属,有金属光泽;金属铪有两种变体:α铪为六方密堆积变体(1750℃),其转变温度比锆高。金属铪在高温下有同素异形变体存在。金属铪有较高的中子吸收截面,可用作反应堆的控制材料。
晶体结构有两种:在1300℃以下时,为六方密堆积(α-式);在1300℃以上时,为体心立方(β-式)。具有塑性的金属,当有杂质存在时质变硬而脆。空气中稳定,灼烧时仅在表面上发暗。细丝可用火柴的火焰点燃。性质似锆。不和水、稀酸或强碱作用,但易溶解在王水和氢氟酸中。在化合物中主要呈 4价。铪合金(Ta4HfC5)是已知熔点最高的物质(约4215℃)。
晶体结构:晶胞为六方晶胞
地壳中含量(ppm) |
5.3 |
元素在太阳中的含量:(ppm) |
0.001 |
元素在海水中的含量:(ppm) |
0.000007 |
莫氏硬度 |
5.5 |
声音在其中的传播速率(m/S) |
3010 |
质子质量 |
1.20456E-25 |
质子相对质量 |
72.504 |
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。
电子排布 |
72 |
外围原子序数 |
5d26s2 |
核内质子数 |
72 |
核外电子数 |
72 |
核电核数 |
72 |
所属周期 |
6 |
所属族数 |
IVB |
核外电子排布 |
2,8,18,32,10,2 |
核电荷数 |
72 |
电子层 |
K-L-M-N-O-P |
氧化态 |
Main Hf 4 Other Hf 1, Hf 2, Hf 3 |
晶胞参数:a =b= 319.64 pm,c = 505.11 pm,α =β= 90°,γ = 120°
电离能(kJ /mol)
M - M 642 |
M - M2 1440 |
M2 - M3 2250 |
M3 - M4 3216 |
原子半径:1.59 |
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、盐酸和硝酸,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。