Hafnium: primjena i svojstva

Uvod u ovaj članak omogućit će čitatelju da otkrije što je hafnium (kemijski element), čija primjena čovjeka široko koristi u različitim područjima svoje djelatnosti. I također se smatra svojstva kemijske i fizičke prirode materijala, metode proizvodnje i prisutnosti na planeti, smatrat će se kratka povijest otkrića ovog elementa.

Što je hafnium

Hafnium je kemijski element periodičnog stola. U četvrtoj je skupini, šestom razdoblju, atomski broj je sedamdeset dvije. Odnosi se na jednostavnu vrstu tvari, ima visoku gustoću i refraktornost, boja metala je srebrnasto-bijela. Hafnium može postojati u dvije izmjene. Pod utjecajem temperature od oko 2016 vrsta Kelvina šesterokutnom rešetke, da su prošli allotropic promjene u državno tijelo-centrirana kubična rešetka obliku, na sobnoj temperaturi, ima kristalnu rešetku šesterokutnom sustava.

Iz povijesti otkrića stavke

Otkriće elementa dogodilo se 1923. godine, koju su počinili Gyorgy De Heshevi i Koster Dirk. Oni su mogli predvidjeti valenciju, te razne kvalitativne karakteristike hafnija na temelju Bohr-a razmišljanja, koji se, pak, analizirala rad Francuz Jean Urbena, koji je smatrao da je otkrio Kelti - novi element. Međutim, kasnije se ispostavilo da je mješavina male količine hafnija s lutecijom i ytterbom Keltium.

Niels Bohr, proučavajući rad i korištenje u njihovim aktivnostima kvantni mehanički proračuni pokazali su da hafnij je analogni elementa na broju 71 u PTHE, naime cirkonij. Gyorgy de Heshevi Dirk Koster je rekao o pronalaženju novog elementa hafnija, nazvan po gradu u kojem je napravio otkriće, nakon metodom X-zraka, u više navrata analizirali cirkonima Norveškoj i Grenlandu. Detekcija sličnosti rendgenskih linija omogućila je znanstvenicima da najavljuju otkriće novog rendgenskog zračenja.

Načini dobivanja i svjetskih zaliha

Hafnium je u koru zemlje, ali nema vlastiti mineral i zato je "pratilac" cirkonija. Količina Hf u rudama je oko 2,5%, a godišnja proizvodnja je oko sedamdeset tona. Hafnium je prilično skupe tvari, a glavna su mjesta koncentrirana u Australiji, Južnoj Africi, Sjedinjenim Državama, Indiji i Brazilu. Položaj zemalja u slijedu prijenosa odgovara mjestima prema broju Hf u zemlji. Također je vrijedno spomenuti da Rusija i Ukrajina imaju prilično velike rezerve ovog metala, čiji se najveći dio koncentrira u cirkoniju, loparitu i baddeleyitu.

Fizičke značajke

Dio fizikalnih svojstava hafnija bio je gore spomenut. Možete im dodati da je ovaj metal, koji, uzimajući sitno raspršeno stanje, postaje gotovo crn. Zagrijava se na 2233 stupnja Celzijusa, kipnja počinje na 4603 ^okoC. Presjek za hvatanje neutrona termalnog tipa vrlo je visok. Cirkonij, za razliku od hafnija, ima razinu poprečnog presjeka, koja je tri reda veličine slabija. Dok hvatanje Hf je 115 bara, u cirkoniju je samo oko 0,2 bara. Hafnium ima analognu razinu specifične toplote germanija (Ge) i je anomalna. Toplinska snaga topline je na razini od 60-80 Kelvina. To se ne može objasniti bilo kojom teorijom povezanom s Hookeovim silama, što je posljedica nemogućnosti funkcije Einsteinove superpozicije za maksimalnu krivulju.

Kemijska svojstva

Hafnium ima otpor x-zraka mnogo jačima od one sličnog cirkonija. Sam metal je prilično inertan, koji je povezan s filmom pasivnog oksida koji se formira na hafniu. Najbolje je da se Hf otopi u fluorovodičnoj kiselini, smjesi fluorovodične kiseline s dušičnom kiselinom i u kraljevskoj votki. Na visokim temperaturama gori u kisiku, a na otvorenom se počinje oksidirati. Može ući u rendgenske reakcije s halogenom. ima svojstva hidrofobnih karakter.

Spojevi od dva do tri i četiri valentna Hf

Za ovaj element vrijednost valencije je varijabilna i, u skladu s različitim vrijednostima broja mogućih x-veza, postoji nekoliko važnih spojeva hafnija s drugim tvarima.

Divalentni hafnijev dibromid ima tamno zelenu boju. Na temperaturi od 400 stupnjeva Celzija započinje proces raspadanja formiranjem Hf i HfBr4. U industriji je proizvedena disproporcijacijom u vakuumu HfBr3 pod termičkom djelovanjem.

Trivalentni Hf predstavlja tribromid (HfBr3) - ta supstanca je crno-plava, prilično teška. Pod utjecajem temperature koja je jednaka 400 stupnjeva celzijusa, ona počinje nerazmjernu u dvije komponente hafnium tetrabrombita i dibromobida. Postupak proizvodnje sastoji se u redukciji HfBr4 zagrijavanjem u vodiku, po želji uz dodatak aluminija.

Spojevi tetravalentne hafnija odnosi prilično velik broj spojeva, odnosno HfO2 - to dioksid i hidroksida x XYZ formule Hf (OH) 4. Odmah se tretrahlorid (HfCl4), tetrafluorid (HfF4), tetraiodide (HfI4) i spomenuti tetrabomid hafnijev (HFBR), postoji još hidrogen hafnijev (Hf (HPO4) 2).

Primjena u svakodnevnom životu i komunikacija s medicinom

Hafnium pronalazi svoju primjenu u brojnim sferama djelovanja ljudske rase. To je zbog mnoštva kvalitativnih karakteristika, svojstava koja čine ga nezamjenjivim materijalom, tvari u različitim ljudskim djelatnostima, vojnim poslovima, pa čak iu nuklearnoj industriji.

Pa kako se koristi hafnium? Primjena u medicini - ovo je jedna od mnogih mogućnosti gdje možete koristiti svojstva ovog metala. Budući da su Hf karbidi teški, praktički bez korozije, mogu se koristiti za izradu reznih predmeta koje koriste liječnici, a koriste se i za izradu rendgenskog zrcala.

Element s izuzetnim svojstvima kemijske i fizičke prirode je hafnium. Primjena u svakodnevnom životu, smatra materijalom u proizvodnji radio tehnologije, radio cijevi i televizijskih cijevi. Široko se koristi u metalurškoj industriji s ciljem izrade drugih metala viših fizikotehničkih i mehaničkih svojstava. Hafnium se također koristi u x-ray inženjeringu, ali se rijetko koristi zbog nedostatka i važnijih metoda primjene.

Korištenje hafnija u vojnom plovilu

Kako još mogu koristiti hafnium? Upotreba naoružanja je još jedna kugla ljudske djelatnosti, u kojoj to ne čini bez tog elementa. Oksidi, silicidi, boridi i karbidi od hafnija su izuzetno vatrostalni spojevi, zbog toga se u vojnom plovilu mogu koristiti kao zaštitni sloj. Također je izuzetno otporna na visoke temperature, što omogućuje upotrebu Hf i njegovih spojeva za proizvodnju dijelova namijenjenih super-brzinskim zrakoplovima i raketama, uključujući i one prostrane.

Od 1998, pokušaji su stvorili "hafnija bomba", na temelju izomera 187m2Hf. No, kao rezultat istraživanja i testiranja ideja je bila neodrživa, to je zbog nedostatka mogućnosti s trenutnim tehnologijama kako bi se postigla oslobađanje viška energije iz jezgre obliku izomera.

Ostale primjene jednostavne tvari Hf

U nuklearnoj energiji, uz gore spomenute sfere, ali čak i u većim količinama, koristi se i hafnium. Gdje se ovaj metal koristi? Zbog svoje sposobnosti za hvatanje neutrona iz Hf-a izrađuju se šipke za regulaciju, specijalizirano staklo i keramika.

Hafnium ima relativno nisku učinkovitost elektronskog izlaza (3,53 eV) i zbog toga se može koristiti u proizvodnji katoda i elektronskih pušaka. U nuklearnim reaktivnim motorima plinske faze mogu se naći boridi i karbidi hafnija, točnije u nekim strukturalnim elementima.

Hafnium pronalazi primjenu čak iu proizvodnji termoelektričnih generatora i često se nalazi u ionskim motorima. Na temelju HfO2 nastaju dielektrici s visokom razinom dielektrične konstante. U budućnosti, planirano je zamijeniti poznati silicij oksid u mikroelektronici s HfO2 oksidom. Ta zamjena povećat će gustoću elemenata u čipu.

Zaključno možemo reći da je izuzetno važan element hafnija, čije se primjene odvijaju u mnoštvu grana ljudske aktivnosti, počevši svakodnevno i završavajući s vojnim i atomskim. Ovo je vrlo traženi metal i prirodi uvijek prati cirkonij. Rijetkost i njegove osobine kvalitativnih obilježja uzrokuju prilično veliku cijenu.