元素科學故事 · 鉿(Hf)
理論指出藏身之處的元素
已對照來源· 版本 2026-10-18
Bohr 依電子排布理論預測不為稀土而存在於鋯礦(CIAAW、Jefferson Lab)、1923 年 Coster 與 de Hevesy 在哥本哈根 Bohr 研究所以 X 光光譜分析挪威鋯石發現、Hafnia 字源、Urbain 1911 年誤稱 celtium(CIAAW、LANL)、鋯礦含 1–5% 鉿、最難分離的一對、密度約為鋯的兩倍、熱中子吸收約為鋯的 600 倍、控制棒與核子潛艇(LANL),皆已對照 PubChem 收錄的 Los Alamos、Jefferson Lab 與 CIAAW 原文。註:Coster 的國籍 CIAAW 寫荷蘭、Jefferson Lab 寫丹麥,本文不寫國籍。
鉿的發現,靠的是一套原子理論:Niels Bohr 根據他的電子排布理論預測,72 號元素不會是稀土元素,而會藏在鋯礦裡。
哥本哈根的發現
1923 年,Dirk Coster 與 George de Hevesy 在哥本哈根 Bohr 的研究所工作時,以 X 光光譜分析挪威的鋯石,找到了這個元素,並以哥本哈根的拉丁名 Hafnia 為它命名。在此之前,法國化學家 Georges Urbain 曾在 1911 年宣稱從稀土樣品中發現名為 celtium 的元素,但這項說法是錯誤的。
最難分開的一對
大多數鋯礦都含有 1% 到 5% 的鉿。鋯和鉿的化學性質幾乎相同,是所有元素中最難分離的一對,不過鉿的密度大約是鋯的兩倍。
控制核反應
鉿吸收熱中子的能力約為鋯的 600 倍,機械性質又好、極耐腐蝕,因此被用來製作核反應爐的控制棒,包括核子潛艇使用的控制棒。
延伸思考鉿很會吸收中子,鋯卻幾乎不吸收,而兩者的化學性質又幾乎相同。為什麼核反應爐用的鋯必須先除去鉿?