一、金屬銻——銻在地殼中的含量為0.0001%

銻，呈現(xiàn)銀白色有光澤硬而脆的金屬。有鱗片狀晶體結(jié)構(gòu)。在潮濕空氣中逐漸失去光澤，強(qiáng)熱則燃燒成白色銻的氧化物。易溶于王水，溶于濃硫酸。相對(duì)密度6.68。熔點(diǎn)630℃。沸點(diǎn)1635℃(1440℃)。有毒，最小致死量(大鼠，腹腔)100mg/kg。有刺激性。值得一提的是，世界衛(wèi)生組織規(guī)定，對(duì)水中銻含量和日攝入量應(yīng)小于0.86微克/千克每日。日本限定寶特瓶中的銻含量應(yīng)小于200ppm，對(duì)熱灌裝用的飲料，則禁用含銻的寶特瓶。歐盟則規(guī)定，食品中的銻含量應(yīng)小于20ppb，環(huán)保級(jí)PET纖維中的銻含量不得大于260ppm。

銻是一種有毒的化學(xué)元素，元素符號(hào)為Sb，原子序數(shù)為51。它是一種有金屬光澤的類(lèi)金屬，在自然界中主要存在于硫化物礦物輝銻礦(Sb2S3)中。已知銻化合物在古代就用作化妝品，金屬銻在古代也有記載，但那時(shí)卻被誤認(rèn)為是鉛。約17世紀(jì)時(shí)，人類(lèi)知道了銻是一種化學(xué)元素。

中國(guó)已成為世界上最大的銻及其化合物生產(chǎn)國(guó)，而其中大部分又都產(chǎn)自湖南省冷水江市的錫礦山。銻的工業(yè)制法是先焙燒，再用碳在高溫下還原，或者是直接用金屬鐵還原輝銻礦。

銻的作用非常明顯，比如鉛酸電池中所用的鉛銻合金板。銻與鉛和錫制成合金可用來(lái)提升焊接材料、子彈及軸承的性能。銻化合物是用途廣泛的含氯及含溴阻燃劑的重要添加劑，銻在新興的微電子技術(shù)中也有廣泛用途，比如AMD顯卡制造。

銻是氮族元素(15族)，電負(fù)性為2.05。根據(jù)元素周期律，它的電負(fù)性比錫和鉍大，比碲和砷小銻在室溫下的空氣中是穩(wěn)定的，但加熱時(shí)能與氧氣反應(yīng)生成三氧化二銻。

銻是一種帶有銀色光澤的灰色金屬，其莫氏硬度為3。因此，純銻不能用于制造硬的物件。比如貴州省曾在1931年發(fā)行銻制的硬幣，但因?yàn)殇R很容易磨損，在流通過(guò)程損失嚴(yán)重。銻在一般條件下不與酸反應(yīng)。

重要生產(chǎn)國(guó)：據(jù)英國(guó)地質(zhì)調(diào)查局早在2005年的報(bào)告，中國(guó)是世界上銻產(chǎn)量最大的國(guó)家，占了全球的84%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出南非、玻利維亞和塔吉克斯坦。尤其是湖南省冷水江市的錫礦山是世界最大銻礦，當(dāng)時(shí)估計(jì)儲(chǔ)量為210萬(wàn)噸。而根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的報(bào)告（2010），中國(guó)生產(chǎn)的銻占全球的88.9%

錸是一個(gè)真正稀有元素。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小，僅僅大于鏷和鐳這些元素。再加上它不形成固定的礦物，通常與其他金屬伴生。就使它成為存在于自然界中被人們發(fā)現(xiàn)的最后一個(gè)元素。錸，作為錳副族中的一個(gè)成員，早在門(mén)捷列夫建立元素周期系之時(shí)，就曾預(yù)言它的存在，把它稱(chēng)為dwi-manganese(次錳)，而把這個(gè)族中的另一個(gè)當(dāng)時(shí)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的成員稱(chēng)為eka-manganese(類(lèi)錳)。后來(lái)莫斯萊確定了這兩個(gè)元素的原子序數(shù)分別是75和43。由于某個(gè)未知元素往往可以從和它性質(zhì)相似的元素的礦物中尋找到，因此，科學(xué)家們一直致力于從錳礦、鉑礦以及鈮鐵礦(鉭和鈮的礦物)中尋找這兩個(gè)元素。直到1925年才由德國(guó)的諾達(dá)克、塔克和貝格利用X光譜從大量的礦物和巖石的濃縮產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)命名75號(hào)元素為rhenium，元素符號(hào)定為Re。

在自然界中，錸分布在輝鉬礦、稀土礦和鈮鉭礦中，含量都很低。在輝鉬礦中可能以二硫化錸ReS2或七硫化二錸Re2S7形式存在，含量略高些。錸有兩種天然同位素:Re-185穩(wěn)定，Re-187 有放射性。

錸能夠同時(shí)提高鎢、鉬、鉻的強(qiáng)度和塑性，這種現(xiàn)象稱(chēng)為"錸效應(yīng)".添加少量(3%~5%)的錸能夠使鎢的再結(jié)晶起始溫度升高300℃~500℃---錸(Re)的上述作用被稱(chēng)為錸效應(yīng)W-Re和Mo-Re合金具有良好的高溫強(qiáng)度和塑性，可加工成板、片、線、絲、棒，用于航天、航空的高溫結(jié)構(gòu)件(噴口、噴管、防熱屏等)、彈性元件及電子元件等。

重要生產(chǎn)國(guó)：在1978年和1979年期間，全球錸的總產(chǎn)量分別為7210和7260公斤。其中聯(lián)邦德國(guó)、智利、加拿大和前蘇聯(lián)是錸的主要生產(chǎn)國(guó)。全球錸資源主要分布在美洲和歐洲。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2015年發(fā)布的數(shù)據(jù)，全球錸探明資源儲(chǔ)量約為1100噸，其中美國(guó)錸探明資源儲(chǔ)量約為500噸，其他國(guó)家為600噸。

全球錸資源量約為2500噸，智利的錸資源量最為豐富，為1300噸，其次為美國(guó)(390噸)、俄羅斯(310噸)、哈薩克斯坦(190噸)、亞美尼亞(95噸)、秘魯(45噸)以及加拿大(32噸)，世界其他國(guó)家錸資源儲(chǔ)量的總和約為91噸。

智利同時(shí)為錸的最大生產(chǎn)國(guó)，2014年錸產(chǎn)量(26噸)約占全球產(chǎn)量的53%，其次為美國(guó)(7.9噸)、波蘭(7.6噸)、烏茲別克斯坦(5.0噸)和亞美尼亞(0.3噸)。美國(guó)是全球最大的錸消費(fèi)國(guó)，智利和波蘭則是美國(guó)錸金屬的主要供應(yīng)國(guó)。

我國(guó)錸資源的保有儲(chǔ)量為237噸（2013），錸礦有11處，分布在陜西(占全國(guó)錸儲(chǔ)量的44.3%)、黑龍江(31.6%)、河南(12.7%)、湖南、湖北、遼寧、廣東、貴州和江蘇9省。我國(guó)錸資源幾乎全部伴生于鉬礦床中，主要分布在陜西金堆城鉬礦、河南欒川鉬礦、吉林大黑山鉬礦和黑龍江多寶山銅(鉬)礦等礦床中，這些礦床中錸的儲(chǔ)量約占全國(guó)錸總儲(chǔ)量的90%。中國(guó)的錸產(chǎn)量不高，每年兩噸左右。

重要用途：由于價(jià)格昂貴，直到1950年才由實(shí)驗(yàn)室珍品變?yōu)橹匾男屡d金屬材料。錸廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)各部門(mén)，主要用作石油工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)催化劑，石油重整催化劑，電子工業(yè)和航天工業(yè)用錸合金等。錸的重要應(yīng)用還包括以下幾個(gè)領(lǐng)域：

1、錸主要用作石油工業(yè)的催化劑。

2、錸具有很高的電子發(fā)射性能，廣泛應(yīng)用于無(wú)線電、電視和真空技術(shù)中。

3、錸具有很高熔點(diǎn)，是一種主要的高溫儀表材料;同時(shí)含錸合金也用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)耐熱部件的制造，全球約80%的錸用于生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

4、錸和錸的合金還可作電子管元件和超高溫加熱器以蒸發(fā)金屬。

5、鎢錸熱電偶在3100℃也不軟化，鎢或鉬合金中加25%的錸可增加延展性能;錸在火箭、導(dǎo)彈上用作高溫涂層用，宇宙飛船用的儀器和高溫部件如熱屏蔽、電弧放電、電接觸器等都需要錸。

6、金屬錸及其合金可制自來(lái)水筆尖和高溫?zé)犭娕?在醇類(lèi)脫氫、合成氨等化工中作催化劑;含錸的合金可耐高溫;由于錸的存在分散，價(jià)格昂貴，實(shí)際應(yīng)用尚待開(kāi)發(fā)。還用來(lái)制造電燈絲、人造衛(wèi)星和火箭的外殼、原子反應(yīng)堆的防護(hù)板等。

三、金屬鎢——鎢是熔點(diǎn)最高的難熔金屬

鎢是一種金屬元素。原子序數(shù)74，原子量183.84。鎢的硬度高，熔點(diǎn)高，常溫下不受空氣侵蝕。中國(guó)是世界上最大的鎢儲(chǔ)藏國(guó)。

鎢原子質(zhì)量為183.85，原子半徑為137皮米，密度為19.35克/每立方厘米，屬于元素周期表中第六周期(第二長(zhǎng)周期)的VIB族。經(jīng)過(guò)冶煉后的鎢是銀白色有光澤的金屬，熔點(diǎn)極高，硬度很大，蒸氣壓很低，蒸發(fā)速度也較小，化學(xué)性質(zhì)也比較穩(wěn)定。

鎢通常人們根據(jù)金屬的顏色和性質(zhì)把金屬分成兩大類(lèi):黑色金屬和有色金屬。黑色金屬主要指鐵、錳、鉻及其合金，比如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。黑色金屬以外的金屬稱(chēng)為有色金屬。鎢則屬于有色金屬范疇。有色合金的強(qiáng)度和硬度一般比純金屬高，電阻比純金 屬大，電阻溫度系數(shù)小，具有良好的綜合機(jī)械性能。因此，作為一種有色金屬，鎢的強(qiáng)度和硬度非常高。由于這種特性，具有硬度高、耐磨性強(qiáng)的鎢硬質(zhì)合金被大規(guī)模應(yīng)用于切削工具、礦山工具中。

鎢是熔點(diǎn)最高的難熔金屬。一般熔點(diǎn)高于1650℃并有一定儲(chǔ)量的金屬以及熔點(diǎn)高于鋯熔點(diǎn)(1852℃)的金屬稱(chēng)為難熔金屬。典型的難熔金屬有鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯和鈦。作為一種難熔金屬，鎢最重要的優(yōu)點(diǎn)是有良好的高溫強(qiáng)度，對(duì)熔融堿金屬和蒸氣有良好的耐蝕性能，鎢只有在1000℃以上才出現(xiàn)氧化物揮發(fā)和液相氧化物。但是，它同時(shí)也具有塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，在室溫下難以塑性加工的缺點(diǎn)。

鎢是一種稀有金屬。稀有金屬通常指在自然界中含量較少或分布稀散的金屬。鎢是一種分布較廣泛的元素，幾乎遍見(jiàn)于各類(lèi)巖石中，但含量較低。鎢在地殼中的含量為0.001%，在花 崗巖中含量平均為1.5×10，這種特性導(dǎo)致其提取難度非常大，通常只能用有機(jī)溶劑萃取法及離子交換法分離提取。鎢是一種戰(zhàn)略金屬。眾所周知，稀有金屬是國(guó)家的重要戰(zhàn)略資源，而鎢是典型的稀有金屬，具有極為重要的用途。鎢是當(dāng)代高科技新材料的重要組成部分，比如一系列電子光學(xué)材料、特殊合金、新型功能材料及有機(jī)金屬化合物等均需使用獨(dú)特性能的鎢。用量雖說(shuō)不大，但至關(guān)重要，缺它不可。

鎢屬于有色金屬，是十分重要的戰(zhàn)略金屬，鎢礦在古代被稱(chēng)為"重石"。1781年由瑞典化學(xué)家卡爾·威廉·舍勒發(fā)現(xiàn)白鎢礦，并提取出新的元素酸-鎢酸，1783年被西班牙人德普爾亞發(fā)現(xiàn)黑鎢礦也從中提取出鎢酸，同年，用碳還原三氧化鎢第一次得到了鎢粉，并命名該元素。鎢在地殼中的含量為0.001%。已發(fā)現(xiàn)的含鎢礦物有20種。鎢礦床一般伴隨著花崗質(zhì)巖漿的活動(dòng)而形成。經(jīng)過(guò)冶煉后的鎢是銀白色有光澤的金屬，熔點(diǎn)極高，硬度很大。鎢是熔點(diǎn)最高的金屬。

1900年在巴黎世界博覽會(huì)上，首次展出了高速鋼。因此，鎢的提取工業(yè)從此得到了迅猛發(fā)展。這種鋼的出現(xiàn)標(biāo)志了金屬切割加工領(lǐng)域的重大技術(shù)進(jìn)步。鎢成為最重要的合金元素。

1900年，俄國(guó)發(fā)明家А.Н.Ладыгин首先建議在照明燈泡中應(yīng)用鎢。在1909年Кулидж制定基于粉末冶金法，采用壓力加工的工藝方法之后，鎢才有可能在電真空技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。

1927--1928年采用以碳化鎢為主成分研制出硬質(zhì)合金，這是鎢的工業(yè)發(fā)展史中的一個(gè)重要階段。

鎢是稀有高熔點(diǎn)金屬，可提高鋼的高溫硬度，屬于元素周期表中第六周期(第二長(zhǎng)周期)的ⅥB族。鎢是一種銀白色金屬，外形似鋼。鎢的熔點(diǎn)高，蒸氣壓很低，蒸發(fā)速度也較小。鎢的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫時(shí)不跟空氣和水反應(yīng)，不加熱時(shí)，任何濃度的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸以及王水對(duì)鎢都不起作用，當(dāng)溫度升至80°-100°C 時(shí)，上述各種酸中，除氫氟酸外，其它的酸對(duì)鎢發(fā)生微弱作用。

重要生產(chǎn)國(guó)：中國(guó)鎢礦資源十分豐富，鎢的產(chǎn)量和出口總量均占世界第一。很早以前中國(guó)的鎢產(chǎn)量就達(dá)到世界總產(chǎn)量的70%以上。

鎢在熾熱的煉鋼爐里，當(dāng)溫度達(dá)到1600℃時(shí)，堅(jiān)硬的鋼鐵都會(huì)化成沸騰的鋼水，金子也會(huì)變成流動(dòng)的液體，而鎢卻紋絲不動(dòng)，仍是固體。鎢的熔點(diǎn)為3410℃，沸點(diǎn)高達(dá)5927℃，它的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，在金屬中都是最高的。在鋼鐵生產(chǎn)中，它是不可缺少的添加料。它的化合物用于染料、油漆和化學(xué)試劑。近些年來(lái)，鎢還加入到尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，如摻入銀10-15%的鎢，可用來(lái)制造火箭的燃料噴管。

重要用途：世界上開(kāi)采出的鎢礦大約50%用于優(yōu)質(zhì)鋼的冶煉，約35%用于生產(chǎn)硬質(zhì)鋼，約10%用于制鎢絲，約5%其他用于其他用途。鎢可以制造槍械、火箭推進(jìn)器的噴嘴、穿甲彈、切削金屬的刀片、鉆頭、超硬模具、拉絲模等等，鎢的用途十分廣泛，涉及礦山、冶金、機(jī)械、建筑、交通、電子、化工、輕工、紡織、軍工、航天、科技、各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。

鎢尤其以純金屬狀態(tài)和以合金系狀態(tài)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代技術(shù)中，合金系狀態(tài)中最主要的是合金鋼、以碳化鎢為基的硬質(zhì)合金、耐磨合金和強(qiáng)熱合金。

四、金屬鎵——具有“電子工業(yè)脊梁”的美譽(yù)

鎵是一種低熔點(diǎn)高沸點(diǎn)的稀散金屬，具有“電子工業(yè)脊梁”的美譽(yù)，鎵是灰藍(lán)色或銀白色的金屬，符號(hào)Ga，原子量69.723。鎵的熔點(diǎn)很低，但沸點(diǎn)很高。純液態(tài)鎵有顯著的過(guò)冷的趨勢(shì)，在空氣中易氧化，形成氧化膜。

鎵是化學(xué)史上第一個(gè)先從理論預(yù)言，后在自然界中被發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證的化學(xué)元素。1871年，門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表中鋁元素下面有個(gè)間隙尚未被占據(jù)，他預(yù)測(cè)這種未知元素的原子量大約是68，密度為5.9 g/cm3，性質(zhì)與鋁相似，他的這一預(yù)測(cè)被法國(guó)化學(xué)家布瓦博得朗證實(shí)。

鎵在巴黎由布瓦博得朗于1875年發(fā)現(xiàn)。他在閃鋅礦礦石(ZnS)中提取的鋅的原子光譜上觀察到了一個(gè)新的紫色線。這意味著一種未知的元素出現(xiàn)了。在1875年11月，布瓦博得朗提取并提純了這種新的金屬，并證明了它像鋁。在1875年12月，他曾經(jīng)向法國(guó)科學(xué)院宣布了它。

由于鎵在地殼中的濃度很低。在地殼中占總量的0.0015%。它的分布很廣泛，但不以純金屬狀態(tài)存在，而以硫鎵銅礦(CuGaS2)形式存在，不過(guò)很稀少，經(jīng)濟(jì)上也不重要。

世界90%以上的原生鎵都是在生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中提取的，是對(duì)礦產(chǎn)資源的一種綜合利用，通過(guò)提取金屬鎵增加了礦產(chǎn)資源的附加值，提高氧化鋁的品質(zhì)降低了廢棄物"赤泥"的污染，因此非常符合當(dāng)前低碳經(jīng)濟(jì)以最小的自然資源代價(jià)獲取最大利用價(jià)值的原則。

重要生產(chǎn)國(guó)：據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2015年數(shù)據(jù)，全球鋁土礦中鎵的儲(chǔ)量超過(guò)100萬(wàn)噸。其中中國(guó)、德國(guó)和烏克蘭是當(dāng)今世界三大粗鎵生產(chǎn)國(guó)。值得一提的是，中國(guó)鎵含量高的鋁土礦資源即將耗盡，可能最多能再維持10年開(kāi)采時(shí)間。

重要用途：鎵目前主要應(yīng)用于半導(dǎo)體、光電材料、太陽(yáng)能電池、合金、醫(yī)療器械和磁性材料等領(lǐng)域。鎵-68會(huì)發(fā)射正電子，可以用于正電子斷層成像。鎵銦合金可用于汞的替代品。