Гафній

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Гафній (англ. hafnium, нім. Hafnium n) — хімічний елемент, символ Hf, ат. н. 72; ат. м. 178,49. Сріблясто-білий метал, супутник цирконію.

Гафній (Hf)
Атомний номер 72
Зовнішній вигляд
простої речовини
Сріблястий ковкий метал
Hafnium ebeam remelted.jpg
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
178,49 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 167 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
575,2 (5,96) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 4f14 5d2 6s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 144 пм
Радіус іона (+4e) 78 пм
Електронегативність
(за Полінгом)
1,3
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення 4
Термодинамічні властивості
Густина 13,31 г/см³
Молярна теплоємність 0,146 Дж/(K моль)
Теплопровідність 23,0 Вт/(м К)
Температура плавлення 2 503 K
Теплота плавлення (25,1) кДж/моль
Температура кипіння 5 470 K
Теплота випаровування 575 кДж/моль
Молярний об'єм 13,6 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки гексагональна
Період ґратки 3,200 Å
Відношення c/a 1,582
Температура Дебая n/a K
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Commons-logo.svg Гафній (Hf) у Вікісховищі

Загальна інформація[ред.ред. код]

Гафній — типовий розсіяний елемент. Не має власних мінералів. В природі — супутник цирконію. Вміст у земній корі 3,2·10-4 мас.%.

Історія[ред.ред. код]

Відкритий в 1923 р. Гафній шукали серед рідкоземельних елементів, тому що не було з'ясовано будову 6-го періоду Періодичної системи елементів. У 1911 р. французький хімік Ж. Урбан оголосив про відкриття нового елемента, названого ним кельтій. Насправді він отримав суміш, що складається з Ітербію та Лютецію і невеликої кількості гафнію. І тільки після того, як Н. Бор за допомогою квантово-механічних розрахунків показав, що останнім рідкісноземельним елементом є елемент з номером 71 — лютецій, стало ясно, що гафній — аналог цирконію. Базуючись на висновках Бора, який передбачив його властивості та валентність, у 1923 Дірк Костер та Дьордь де Гевеші за допомогою рентгеноспектрального методу систематично проаналізували норвезькі і гренландські циркони. Збіг спектральних ліній рентгенограм залишків отриманих після розчинення циркону киплячими розчинами кислот, та за вирахуваними за законом Мозлі нових ліній для 72-го елемента дозволило дослідникам оголосити про відкриття нового елементу, який вони назвали гафній на честь міста, де було зроблено відкриття. Hafnia — латинізована назва Копенгагена. Спір який розпочався після цього про першовідкриття між Ж. Урбаном, Н. Костером і Д. Гевеші продовжувався тривалий час. У 1949 р. назва елемента «гафній» була затверджена Міжнародною комісією та прийнята остаточно. Розділення металічних цирконію та гафнію вдалося вперше Янтцену та Хевеші через рекристалізацію хлоридів та амонієвих солей обох елементів. Потім гафній виділили через відновленням металічним натрієм.

Походження назви[ред.ред. код]

Hafnia  — латинська назва Копенгагена, де був відкритий елемент.

Отримання[ред.ред. код]

У більшості цирконієвих мінералів є від 1-2 до 6-7% гафнію, а у вторинних мінералах — до 35%. Найцінніший промисловий тип цирконієвих родовищ, що містять гафній — морські і алювіальні розсипи мінералу циркону.

Для виробництва гафнію його треба спочатку відділити від цирконію. Для цього використовують різну розчинність солей цих елементів: наприклад нітратів в три-н-бутилфосфаті, або тіоціанатів у метилізобутилкетоні. Також використовують іонний обмін чи фракційну дистиляцію відповідних сполук.

Відділені сполуки гафнію переводять у HfCl4 і відновлюють натрієм чи магнієм до металу:

Кристали гафнію добуті при газотранспортній реакції.

Для виробництва дуже чистого гафнію використовують газотранспортні реакції з йодом. У зоні слабкого нагрівання йод реагує з металом, а в іншій зоні йодид розкладається на розжареному дроті з кристалізацією гафнію:


Ізотопи та ядерні ізомери[ред.ред. код]

Для гафнію відомо 35 ізотопів та ядерних ізомерів [1] від 153Hf до 188Hf. Найчастіше зустрічається ізотоп 180Hf (35%), за ним слідують 178Hf (27,28%), 177Hf (18,61%), 179Hf (13,62%), 176Hf (5,27%) та 174Hf (0,16%). У 174Hf спостерігається альфа-розпад із періодом напіврозпаду 2·1015 років.

Застосування[ред.ред. код]

Застосовується в ядерній техніці та електротехніці, а також у різних сплавах для космічного ракетобудування.

Примітки[ред.ред. код]

  1. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra:The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties Nuclear Physics. Band A 729, 2003, P. 3–128.

Література[ред.ред. код]

  • Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк:"Вебер", 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0