不僅鋼鐵,一般的金屬都害怕強酸,它們往往一掉進強酸就“煙消雲散”、“影蹤全無”了。铌和鉭卻不理會這些,在150℃的條件下,除了氫氟酸、發煙硫酸和強堿以外,铌、鉭能夠抵抗其他各種酸類、堿類的侵襲,包括能把白金、黃金消溶的王水在內,一般的酸、堿都不能傷害它們。有人曾把铌放在濃熱的硝酸裏2個月,放在強烈的王水中6晝夜,結果它照樣還是“麵不改色”,安然無恙。
鉭對酸類簡直具有特殊的穩定性,勝過玻璃和陶瓷,是所有金屬中最耐酸蝕的品種。鉭不但不怕硝酸、鹽酸、王水,就是加熱到900℃的高溫,在熔融的鋰、鈉、鉀等個性活潑的金屬溶液裏,它也不會受到損害。把鉭放在大多數常見的腐蝕性物質中長期地工作,我們盡可以放心。
正是因為具備了這個特長,所以铌和鉭,特別是鉭,在化學工業中被廣泛用來製造各種高級的耐酸設備,比如製備硝酸、硫酸等用的過濾器、攪拌器、冷凝器、加熱器以及生產化學纖維用的噴絲頭、耐酸濾網等。近些年來鉭的產量成倍增長,主要就是它在化工方麵獲得廣泛應用的結果。
此外,鉭和铌還常被用來製作各種精密天平的砝碼、自來水筆筆尖、唱針、鍾表的彈簧,以及代替白金製造某些電極、蒸發皿等。
鉭在醫學領域中也占有重要的地位。
鉭對化學藥品的耐蝕力極強,在大氣中不生鏽、不變色,一些最忌生鏽的醫療器材,比如牙科器材、部分外科器材和化學儀器,都可用鉭來製造。
鉭不僅可以用來製造醫療器械,還是一種極好的“生物適應性材料”。
大家知道,人身上的骨頭能夠長肉,動物身上的骨頭能夠長肉,在金屬上也能長出肉來嗎?
能。有這樣的事例:醫院給骨折病人做手術,用鉭條來代替折斷了的骨頭,過了一段時間,肌肉居然會在鉭條上長出來,就像在真正的骨頭上長出來一樣。
除此之外,鉭片可以修補頭蓋骨損傷,鉭絲、鉭箔可以用來縫合神經、肌腱和內徑小於1.5毫米的血管,用鉭絲織成的鉭網還能在腹腔手術中用來補償肌肉組織以加強腹腔壁。當然,用鉭來製造接骨板、螺絲、夾杆、釘子、縫合針等更是輕而易舉的事。
為什麼鉭在外科手術中會有這樣的妙用呢?
關鍵是因為鉭有極好的抗蝕性和適應性,既不與人體裏的各種具有腐蝕性的“體液”發生作用,又幾乎完全不刺激人體的機體組織,對於任何殺菌方法都能適應,且有很好的愈合性,所以能夠同人體組織長期結合而無害地留在人體裏。
過去人體裏使用的金屬器件大多是不鏽鋼,它同其他“親生物”金屬相比,主要優點是比較便宜,但是它的副作用比較大,耐蝕性和生物適應性趕不上鉭。
利用铌、鉭的這種化學穩定性,我們還可以用它們來製造電解電容器、整流器等等。特別是鉭,它在酸性電解液中能生成穩定的陽極氧化膜,用來製造電解電容器正合適。20世紀70年代末,有2/3以上的鉭用來生產大容量、小體積、高可靠性的固體電解電容器,每年生產數億隻,成為鉭的最大用戶。
說起來,铌、鉭可真是“稀有”金屬。在每1噸地殼物質裏,平均含有铌20多克,含鉭隻有2克左右,數量確實不多。
但是,自然界裏含铌、鉭的礦物卻不少,已經發現的含铌礦物就有130多種,其中最主要的是燒綠石和铌鐵礦。含鉭的主要礦物是鉭鐵礦、重鉭鐵礦、細晶石和黑稀金礦。世界上多數铌礦石的含铌品位隻有0.2%~0.6%。
正是因為铌和鉭的物理化學性質很相似,所以總愛共生在同一種礦物裏,要把這一對“孿生兄弟”分離開來並不容易。先要分解精礦,淨化分離出鉭、铌,這樣得到的鉭、铌可不是金屬,而是它們的化合物。接著還要經過一係列的物理化學處理,用鈉、鋁或碳等作還原劑,這才能把它們從化合物中“解放”出來。還原得到的鉭、铌通常都是粉末狀的,於是又要把它們壓製成坯塊,放進一種特殊的爐子裏,在高溫真空的條件下,用電弧、電子束或等離子束等進行熔煉,除去氣體雜質和容易揮發的非金屬雜質,才能得到塊錠。最後經過加工,可以製成板、管、絲、箔等铌材和鉭材。