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        發(fā)現(xiàn)金屬中的“孿生兄弟”

        2019-07-01 02:45:52曲建翹
        知識(shí)就是力量 2019年6期
        關(guān)鍵詞:資源

        曲建翹

        科大人尋找鈮鉭礦喜獲成功

        2018年,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)建校60周年。值此校慶之際,由陳江峰、陳業(yè)材、曾恒興三位老師撰寫的《我們?yōu)榈谝活w人造衛(wèi)星做貢獻(xiàn)》一文,為我們講述了科大人發(fā)現(xiàn)鈮鉭礦的歷史。

        中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)孺子牛雕塑

        1965年春,時(shí)任近代化學(xué)系第一副主任的黎彤老師來到廣西南寧,聽取科大58級(jí)留校生陳江峰和在廣西有色金屬研究所工作的郭旦奇(5809級(jí)地球化學(xué)校友)的工作匯報(bào)—他們近期在栗木錫礦發(fā)現(xiàn)了一處含有鉭和鈮的細(xì)?;◢弾r,并正在做選礦試驗(yàn)。栗木錫礦原是個(gè)中小型的鎢錫礦,當(dāng)時(shí)資源瀕臨枯竭,急需擴(kuò)大資源,挽救礦山免于關(guān)門。

        黎彤副主任非常敏銳地聯(lián)想到鉭是稀缺資源,又是制造人造衛(wèi)星的必備材料,在國(guó)際上正遭遇封鎖,乃是國(guó)家的急需資源。于是,他以極大的決心,向校領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào),建議組織栗木錫礦鉭鈮資源開發(fā)利用綜合研究會(huì)戰(zhàn)。在校領(lǐng)導(dǎo),特別是錢志道副校長(zhǎng)的支持下,由黎彤、柴璋兩位副主任和趙貴文老師帶隊(duì),組織相關(guān)專業(yè)師生前往廣西參加“一條龍”攻關(guān):地球化學(xué)專業(yè)做地質(zhì)工作,分析化學(xué)專業(yè)專攻分析方法,無機(jī)化學(xué)專業(yè)負(fù)責(zé)研究鉭的提取工藝。

        金屬鈮和鉭共存于鈮鉭鐵礦

        從那年暑假一直到12月份,趙貴文、李新云等老師帶領(lǐng)著分析化學(xué)專業(yè)61級(jí)的學(xué)生到南寧參與鉭的分析方法研究。其中,老虎頭礦床的含鎢錫花崗巖中微量鉭鈮的測(cè)定是一項(xiàng)比較困難的工作,他們采取針對(duì)性的方法,成功解決了技術(shù)問題,又快又好地完成了分析任務(wù)。通過對(duì)近千個(gè)老虎頭和水溪廟(栗木礦區(qū)的另一個(gè)礦床)樣品中鉭鈮含量的分析,他們發(fā)現(xiàn)老虎頭礦體的鉭含量超過了“工業(yè)品位”,在當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)條件下即可供開采利用。

        鈮金屬特寫

        功夫不負(fù)有心人,在栗木錫礦發(fā)現(xiàn)的鈮和鉭資源滿足了國(guó)家的急需,為1970年中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星上天做出了直接貢獻(xiàn)。在衛(wèi)星上天、舉國(guó)歡慶之際,栗木錫礦和各合作單位受到中央軍委的電話嘉獎(jiǎng),隨后收到國(guó)家國(guó)防科工委的獎(jiǎng)狀。科大人,包括在校師生和參加相關(guān)工作的師生們以及協(xié)作單位的科研人員,為國(guó)家尖端事業(yè)做出了貢獻(xiàn),他們的科研成果已載入科大校志中,讓我們向他們致敬!

        鈮和鉭的真面目

        在元素周期表中,鈮和鉭屬于同一族,物理、化學(xué)性質(zhì)很相似,它們“形影不離”,在自然界中更是伴生在一起,故稱得上是一對(duì)“孿生兄弟”。事實(shí)上,當(dāng)人們?cè)?9世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)鈮和鉭的時(shí)候,還認(rèn)為它們是一種元素,此后大約過了42年,人們才用化學(xué)分析方法第一次把它們分開,這才看清楚它們是兩種不同的金屬元素。

        元素周期表上的鉭金屬

        鈮的理化性質(zhì)

        鈮(niobium)的化學(xué)符號(hào)是Nb,原子序數(shù)為41,原子量是92.90638,屬周期系第Ⅴ類副族(釩族)元素。這是一種帶光澤的灰色金屬,具有順磁性。高純度鈮金屬的延展性較高,但會(huì)隨雜質(zhì)含量的增加而變硬。鈮對(duì)于熱中子的捕獲截面很低,因此在核工業(yè)上有相當(dāng)大的用處。

        鈮金屬在常溫下穩(wěn)定,在200℃時(shí)開始氧化生成致密的氧化物薄膜,且能抵御熔融堿和各種酸的腐蝕,包括王水、氫氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等。

        鉭的理化性質(zhì)

        鉭(Tantalum)的化學(xué)符號(hào)是Ta,原子序數(shù)為73,原子量是180.9479,同屬周期系第V類副族(釩族)元素。它是銀白色金屬,主要化合價(jià)為+5,耐腐蝕性很好。在200℃以下,只與氟、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液、發(fā)煙硫酸作用。在室溫下,不受鹽酸、硝酸和硫酸的影響,不與王水作用,對(duì)酸有很大的穩(wěn)定性。

        鉭富有延展性,可以拉成細(xì)絲式制薄箔。其熱膨脹系數(shù)很小,每升高1℃只膨脹0.00066%。除此之外,它的韌性很強(qiáng),比銅還要優(yōu)異。

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