鉿有毒性嗎？應用在哪些領域？

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鉿是一種化學元素，它的化學符號是Hf，它的原子序數是72，原子量178.49，屬周期系ⅣB族。它是一種帶光澤的銀灰色的過渡金屬，熔點2233℃，沸點4602℃，密度13.31克/厘米3。緻密的金屬鉿性質不活潑，表面形成氧化物覆蓋層，在常溫下很穩定，粉末狀的鉿容易在空氣中自燃。鉿吸收氫氣的能力很強，最高可形成HfH2.1。高溫下，鉿能與氮發生反應。由於受鑭系收縮的影響，鉿的原子半徑幾乎和鋯相等，因此鉿與鋯的性質極為相似，很難分離，最主要分別是鉿的密度是鋯的雙倍。鉿不與稀鹽酸、稀硫酸和強鹼溶液作用，但可溶於氫氟酸和王水。鉿的氧化態是＋2、＋3、＋4，其中＋4價化合物最穩定。

Hf 與 Zr 果然基情滿滿。

由於它容易發射電子而很有用處，如用作白熾燈的燈絲。鉿和鎢或鉬的合金用作高壓放電管的電極用作Ｘ射線管的陰極。由於它對中子有較好的吸收能力，抗腐蝕性能好，強度高，因此常用來做核反應堆的控制棒，以減慢核子連鎖反應的速率，同時抑制原子反應的"火焰"。

亮度堪比太陽，一出現就天氣晴朗。

最近，英特爾及IBM分別用鉿的化合物來取代原先半導體上常用的二氧化硅絕緣材料，大幅減低其晶元厚度。研究機構分析，使用該技術可以讓處理器製程在今後提高兩個時代到22nm，讓摩爾定律的失效期繼續延後。

微電子工業的發展趨勢。

參考資料：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%93%AA

地核形成花了多長時間？月球是怎麼形成的？

鉿的一種"短命"同位素，182Hf，以及它的衰變子體，182W，給這些問題提供了答案。

我們知道，地球從誕生到現在46億年，成為了現在這個核-幔-殼的樣子：

地核主要是鎳、鐵和硫，地幔地殼主要是硅酸鹽，可以說成分上是截然不同的。但46億年前不是這樣，那時候太陽系的塵埃剛剛聚到一起，幾個行星胚胎正在逐漸融合成地球。在巨大的重力勢能和放射性熱能作用下，地球基本上是完全融化的，是一團巨大的岩漿。隨後才有這些比較重的金屬元素（鐵，鎳等）下沉形成地核，其他元素上浮形成地幔。這是地球化學和天體化學界很著名的核幔分異過程，不過很久以來對於這個過程持續時長都只是猜測。

上世紀九十年代左右大家開始討論使用182Hf和182W這個放射性衰變體系來搞清楚這個問題。182Hf是鉿元素的一種不穩定同位素，會通過beta衰變成182W，半衰期是890萬年。鉿，在元素周期表中的位置比較靠左，半徑較大，在地球化學分類里屬於親岩元素（Lithophile）,這一類元素和硅酸鹽礦物親和力高，在原始地幔分異成核幔兩相的時候會萃取到地幔中。而鎢元素半徑稍小一些，屬於親鐵元素(Siderophile)。這一類元素則聚集在鐵鎳質的地核里。因此當核幔分異發生的時候，鎢一心奔向地核而鉿喜歡留著地幔里。

這些有什麼用呢？之前講過，182Hf的半衰期只有大概九百萬年，因此經過了46億年的現在的地球上是完全不存在182Hf的。因此早期的182Hf含量其實會反映在182W上。假設地核和地幔分家發生很慢很慢的話，鉿會在這個過程結束之前全部衰變成鎢，地幔里的182W含量和地核是一樣的。反之，如果地核Biu的一下（好吧其實沒有這麼快，只是說跟182Hf的半衰期在同一個時間尺度上）就聚合了話，早期的地幔中必然是有很多很多鉿的，就會體現在現代地幔地殼裡182W的同位素相對濃度比地核要高。簡而言之，通過測量地幔-地核的182W的相對含量，可以制約地核形成過程的時間尺度。如果把太陽系形成最早的幾千萬年地球上不同部分的W同位素比值變化畫在一張圖上，大概就是這樣的：

橫軸是從太陽系最早物質形成開始的時間，縱軸是182W/184W比值的萬分之差別。可以看到，地幔因為鉿多，182W/184W迅速攀升，而地核則基本不變。聽起來不錯，可是怎麼測量地核呢？我們在地球表面沒有任何辦法能夠獲得任何兩千公里之下的地核樣品。因此實際上，用來對比的是各種球粒隕石(Chondrite)。這些球粒隕石呢，跟形成地球之前的那些星子成分是一樣的。因此相當於地核和地幔的平均。球粒隕石大概長這樣：

相信你應該已經知道它們為什麼叫球粒隕石了。

通過這種方法，人們得到的地球早期快速增生持續了一千萬年，在大約三千萬年的時候趨向結束。而月球的形成，是在三千萬年之後才發生的。

總而言之，182-鉿同位素能活九百萬年的這個屬性，成為了研究天體化學的重要工具。

#關於月球的細節，日後再更

一般來說，講某某「元素」有沒有毒性，這個樣子是不行的。因為「元素」只是某一類同質子數的原子的統稱。中子數的不同則造就了同位素這一概念。

意思就是說，很難講某種元素構成了某些東西，而是某種元素的某種原子構成了某某單質，某某化合物之類的。

也就是講本題應該是金屬鉿的單質/鉿鹽/有機蛤有沒有毒性之類的。

當然我估計我在這裡叨叨這些高中化學知識大家也看不下去=_=畢竟都是常識嘛對不對。

0價的金屬鉿，在緻密的情況下(打個比方一塊蛤塊)，會生成緻密的氧化膜，使得內部非常穩定，不易與外界的氧等接觸而發生反應，形象地說，就是壽命比較長。而粉末狀的鉿，由於沒有了氧化膜的保護，就非常容易自燃，非常短命。

鉿鹽的話……

貴社區名言，不考慮計量就談毒性都是耍流氓。(就算是氧氣多了也是要命的)不過這種上，還要考慮價態的問題。

鉿的價態有+2價，+3價，+4價，還是比較靈活多變多才多藝的一種元素。不過最穩定的就是+4價的化合物。

鉿從相對質量上來說算是重金屬，但不在從環境污染意義上講的重金屬行列，因此我們也可以認為它的毒性相對較小吧？很遺憾在下不是相關工作者，對此的知識還比較缺乏。

至於用途的話，目前來說鉿的化合物如鉿在微處理器等方面有較好的表現，而鉿硅酸鹽等則用於低功耗電路。一言以蔽之，正如其他答主所言於微電子行業十分重要。其實鉿進入這個行業也有些年頭了，有資料說2007年英特爾就採用了一批使用鉿化合物的設備。但總感覺一直處於悶聲的狀態，也許是因為我們並非行內人士的緣故吧。

很慚愧，靠各種資料完成了這個回答，如有疏漏及知識性錯誤還請指出，謝謝大家。

應用前面幾個答主說了。

毒性的問題。一般來說是不會講「元素」的毒性的，元素沒有毒性的概念，毒性必然要通過元素的某種存在形式來表現。比如你可以問是否有劇毒的鉿鹽，或者哪個價態的鉿離子有毒。

簡單搜索了一下，暫時不清楚有什麼顯著毒性的鉿化合物。

我就說一個，美國的阿波羅計劃，登月艙用的火箭噴嘴不是一般地面級的石墨材料，而是C103鉿合金（Nb-Hf-Ti），硬度超高，熔點超高，做成火箭跑的比誰都快

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見到你們這樣熱情點贊，一句話不說也不好。知乎上似乎沒有提到過鉿元素在未來核能利用上的巨大前景，有望成為新能源界的明日之星。

1999年，美國德州大學達拉斯分校（UT Dallas）Carl Collins研究團隊發現半衰期約31年的 $^{178m2}Hf$ （鉿的同質異能素）被90keV的X射線源激發，釋放出比原有活度更多的γ光子，在HPGe檢測器中觀測到了更多的2.45MeV特徵衰變事件。這一現象被稱為誘導γ輻射（Induced Gamma Emission），即高能光子（x射線）誘導產生的γ輻射過程。目前學界認為該過程是典型的受激輻射過程，X射線源高能光子攜帶的能量激發 $^{178m2}Hf$ 到某個不穩定的中間態，再回到穩定的終態時以γ射線（高能光子）的形式釋放更多的能量。

下圖是鉿178的詳細能級圖。最底層為長壽命亞穩態，分別是1147.4keV，半衰期2秒的 $^{178m1}Hf$ 與半衰期31年的 $^{178m2}Hf$ 。灰色粗線表示受激中間態（與 $^{178m2}Hf$ 相近，可通過X射線激發），其中 $^{178m2}Hf$ 能夠自發衰變為鉿138，或緩慢衰變為 $^{178m1}Hf$ ，其中箭頭表示能級間釋放出的能量（單位：kev）

這可就不得了了，因為目前研究表明激發 $^{178m2}Hf$ 的閾值不到20keV，且積分反應截面可觀，利用該機理很有可能建立鏈式反應，並瞬間釋放大量能量。研究誘導γ放射的意義在於這種手段能夠控制、激發特定核素產生γ光子的鏈式反應，這是目前傳統裂變反應無法實現的。雖然它釋放出的能量密度雖不如核裂變與核聚變，但仍然比化學能高5個數量級左右（~ $~10^5$ 倍）。

這種受激自發衰變除了作為利用核能的新概念之外，更有作為新一代核武器的潛力：體積小，可控性強，次生產物較穩定，且得到的是「純」γ高能光子，比傳統的核武器更「乾淨」。「鉿彈」也許能夠成為繼「原子彈」、「氫彈」、「中子彈」之後新型核武的代表。

為什麼是鉿？因為許多能被X射線誘導γ輻射的同位素半衰期要麼太長( $^{180}Ta$ ,半衰期超過一千萬億年），要麼太短（ $^{242}Am$ ，半衰期16小時）。鉿178算是比較長壽且靠譜的選擇。

製造 $^{178m2}Hf$ 的方法有很多，比較典型的像是從鐿176開始：

$^{176}Yb+ alpha ightarrow ^{178m2}Hf + 2n$

但是這個反應效率偏低（碰撞截面太小）。目前大規模生產的 $^{178m2}Hf$ 主要從反應堆中乏燃料中提取。除了這種兩方法，科學家們還嘗試過同步輻射加速、高能γ射線激發、高能質子反應、鈹離子束轟擊等等，但都只停留在實驗室階段。我國也緊隨國際主流研究的步伐，發表過不少有關誘導γ放射的學術文章。

參考文獻：

1. Collins, C. B., et al. "Evidence for the forced gamma emission from the 31-year isomer of Hafnium-178." LASER PHYSICS-LAWRENCE- 9 (1999): 8-11.

2. Ugorowski, P., et al. "Design and characterization of a compact multi-detector array for studies of induced gamma emission: Spontaneous decay of 178m2 Hf as a test case." Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment565.2 (2006): 657-676.

3.Carroll, J. J., et al. "X-ray-driven gamma emission." Hyperfine Interactions135.1-4 (2001): 3-50.

4.楊天麗, 郝樊華. 長壽命同質異能核素誘發γ輻射研究. 中國工程物理研究院核物理與化學研究所 (2003)

鉿，中文發音同蛤，是一種過渡金屬元素，用鉿做成的鉿絲可以用作白熾燈的燈絲。鉿的同位素半衰期都非常長，因此能在地球上穩定存在很長時間而不衰變。[微笑]

鉿容易發射電子而很有用處(如用作白熾燈的燈絲)。用作X射線管的陰極，鉿和鎢或鉬的合金用作高壓放電管的電極。常用作X射線的陰極和鎢絲製造工業。純鉿具有可塑性、易加工、耐高溫抗腐蝕，是原子能工業重要材料。鉿的熱中子捕獲截面大，是較理想的中子吸收體，可作原子反應堆的控制棒和保護裝置。鉿粉可作火箭的推進器。在電器工業上可製造X射線管的陰極。鉿的合金可作火箭噴嘴和滑翔式重返大氣層的飛行器的前沿保護層，可用於水上運動器材的金屬材料，Hf-Ta合金可製造工具鋼及電阻材料。在耐熱合金中鉿用作添加元素，例如鎢、鉬、鉭的合金中有的添加鉿。HfC由於硬度和熔點高，可作硬質合金添加劑。4TaCHfC的熔點約為4215℃，為已知的熔點最高的化合物。鉿可作為很多充氣系統的吸氣劑。鉿吸氣劑可除去系統中存在的氧、氮等不需要氣體。鉿常作為液壓油的一種添加劑，防止在高危作業時候液壓油的揮發，具有很強的抗揮發性，這個特性的話，所以一般用於工業液壓油。醫學液壓油。

鉿元素也用於最新的intel45納米處理器。由於二氧化硅（SiO2）具有易制性 (Manufacturability)，且能減少厚度以持續改善晶體管效能，處理器廠商均採用二氧化硅做為製作柵極電介質的材料。當英特爾導入65納米製造工藝時，雖已全力將二氧化硅柵極電介質厚度降低至1.2納米，相當於5層原子，但由於晶體管縮至原子大小的尺寸時，耗電和散熱難度亦會同時增加，產生電流浪費和不必要的熱能，因此若繼續採用時下材料，進一步減少厚度，柵極電介質的漏電情況勢將會明顯攀升，令縮小晶體管技術遭遇極限。為解決此關鍵問題，英特爾正規劃改用較厚的高K材料(鉿元素為基礎的物質）作為柵極電介質，取代二氧化硅，此舉也成功使漏電量降低10倍以上。另與上一代65納米技術相較，英特爾的45納米製程令晶體管密度提升近2倍，得以增加處理器的晶體管總數或縮小處理器體積，此外，晶體管開關動作所需電力更低，耗電量減少近30%，內部連接線 (interconnects) 採用銅線搭配低k電介質，順利提升效能並降低耗電量，開關動作速度約加快 20%。

說一個我知道的：二氧化鉿，其作用在於它作為一種高K介質可以很好地在降低MOS結構電容的電容值。

眾所周知，MOSFET中最關鍵的結構是MOS電容。它類似於平行板電容器，由厚度和介質的介電常數決定其電容值。MOS電容中的氧化物最開始使用的材料是二氧化硅，為了提升電容值就必須不斷降低MOS結構中氧化物的厚度。但一旦厚度降到一定程度，由於量子效應會使得MOS結構產生很大的漏電，這樣的柵漏電流對MOSFET的使用有很大的影響。因此，使用介電常數更大的二氧化鉿，可以使用很大的氧化層厚度而具有與二氧化硅等效的電容值。

由鉿元素研製成的金屬絲有很強的耐腐蝕性

簡稱：鉿絲耐腐

別的應用不清楚。鉿對中子的吸收能力比較強，而且鉿吸收中子後的各種產物對中子的吸收能力都比較好。因此鉿可用來作為反應堆的控制材料。

該元素一般外面會有層緻密的氧化膜。

比較重要的應用，一個是微電子領域，用於High K的柵極材料，一個是核能，用於控制棒的材料。

生命毒性

氧化蛤的介電常數高，可以做IC裡邊的high-k介質。這樣可以增加氧化層的厚度而不減小電容，阻止了柵極的隧穿電流又不減弱對厚道的控制。在scaling down裡邊很有用。

標籤裡面「上海交通大學」是什麼鬼？

Hf作為一種重金屬，對人體的毒性主要體現在蛋白質變性方面，這和其它重金屬的基本毒性一致

Hf是核級鋯生產的副產品。被分離掉是因為鋯作為反應堆燃料棒的材料，需要低中子截面積，這也是鋯的特性。但鉿的種子截面積很大，用作反應堆的話，Zr裡面共生的Hf就必須分掉。但正是因為中子截面積大，Hf可以用來做反應堆的控制棒。然而作為控制棒，Hf的成本太高了些。畢竟Hf有不少其它方面的應用

Hf很重要的應用就是等離子切割機的槍頭。這玩意是耗材，而且隨工業體量增加。中國是工業超級大國，這塊需求很大。中國的Hf長期需要進口。因為這東西只有Zr裡面有，分離的動力來源於核電站的需求，而中國核電數量是最近才開始大幅度增長的。。。。

另一個非常重要的應用就是火箭發動機。許多高溫部件是由含Hf的合金製成的。

純鉿具有可塑性、易加工、抗高溫抗腐蝕，耐受性長等特性，如果將鉿元素應用到青蛙養殖領域，將鉿混入青蛙常接觸的水中，或許就可以物理性的延長青蛙的壽命；可以預見，在未來的生命科學研究上，鉿元素將帶來重大突破。

1 元素沒有毒性的概念。

2 脫離劑量談毒性，都是耍流氓。

美國海軍核動力潛艇反應堆中的控制棒中有鉿，是一種中子強吸收體。

據說其中子反應截面信息是軍事機密，網上公開的核資料庫中數據都是錯的。