Hafnium: aplicare și proprietăți

Introducere în acest articol va permite cititorului să afle ce este hafniul (element chimic), a cărui aplicare este utilizată pe scară largă de către om într-o varietate de domenii ale activității sale. De asemenea, vor fi luate în considerare proprietățile naturii chimice și fizice ale materiei, metodele de extragere și descoperire pe planetă și se va lua în considerare o scurtă istorie a descoperirii acestui element.

Ce este hafniul

Hafniul este un element chimic al tabelului periodic. Este în al patrulea grup, a șasea perioadă, numărul atomic este de șaptezeci și doi. Se referă la un tip simplu de substanțe, are o densitate mare și refractare, culoarea metalului este alb-argintiu. Hafniul poate exista în două modificări. Sub influența temperaturii de aproximativ 2016 Kelvin zăbrele hexagonale, care a suferit modificări alotropice într-o formă rețea cubică stare corp-centrat, la temperatura camerei, are o rețea cristalină de sistem hexagonal.

Din istoricul descoperirilor elementului

Descoperirea elementului a avut loc în 1923, comis de Gyorgy De Heshevi și Koster Dirk. Ei au fost capabili să prezică valenta, și diferite caracteristici calitative ale hafniu bazate pe raționamentul lui Bohr, care, la rândul său, a analizat activitatea francezului Jean Urbena, care credea că a descoperit celții - un element nou. Cu toate acestea, sa dovedit mai târziu că amestecul unei cantități mici de hafniu cu luteciu și yterbium a fost un Keltium.

Niels Bohr, studiind lucrările și utilizarea în activitățile lor calcule mecanice cuantice au arătat că hafniu este un analog al elementului de la numărul 71 în PTHE, și anume zirconiu. Gyorgy de Heshevi și Dirk Koster a spus despre găsirea unui nou element de hafniu, numit după orașul în care a fost făcută descoperirea, după utilizarea metodei de raze X, a analizat în mod repetat zirconiul Norvegia și Groenlanda. Detecția similitudinii liniilor cu raze X a permis oamenilor de știință să anunțe descoperirea unui nou element radiografic.

Modalități de obținere și stocuri mondiale

Hafniu este în scoarța terestră, dar nu deține minerale, ci pentru că este „companion“ de zirconiu. Cantitatea de Hf din minereuri este de aproximativ 2,5%, iar producția anuală este de aproximativ șaptezeci de tone. Hafniul este o substanță destul de costisitoare, locațiile sale principale fiind concentrate în Australia, Africa de Sud, Statele Unite, India și Brazilia. Locația țărilor în secvența de transferuri corespunde locurilor cu numărul de Hf din țară. De asemenea, este demn de menționat faptul că Rusia și Ucraina au rezerve destul de mari din acest metal, a cărei valoare principală este concentrată în tsirkonome, cade și baddeleite.

Caracteristici fizice

O parte din proprietățile fizice ale hafniului a fost menționată mai sus. Puteți adăuga la ele că acest metal, care, luând o stare fin dispersată, devine aproape negru. Se topește la 2233 grade Celsius, fierberea începe la 4603 ° C ^despreC. Secțiunea transversală pentru captarea neutronilor de tip termic este foarte mare. Zirconiul, spre deosebire de hafniu, are un nivel al secțiunii transversale, care este de trei ordine de mărime mai slab. În timp ce capturarea lui Hf este de 115 bari, în zirconiu este de numai aproximativ 0,2 bar. Hafnium are un nivel analogic al căldurii specifice de germaniu (Ge) și este anormal. Capacitatea maximă de căldură este la nivelul de 60-80 Kelvin. Acest lucru nu poate fi explicat prin nici o teorie referitoare la forțele Hooke, care se datorează incapacității funcției superpoziției Einstein de a oferi o curbă cu un maxim.

Proprietăți chimice

Hafnium are o rezistență la raze X mult mai puternică decât cea a unui zirconiu similar. Metalul în sine este destul de inert, care este asociat cu un film de oxid pasiv care se formează pe hafniu. Este mai bine să se dizolve Hf în acid fluorhidric, un amestec de acid fluorhidric cu acid azotic și în vodca regală. La temperaturi ridicate, arde în oxigen, iar în aer liber începe să se oxideze. Poate intra în reacțiile cu raze X cu halogeni. are proprietățile hidrofobe caracter.

Compușii Hf de doi-trei și patru-valenți

În această valoare de valență element este variabilă și, în conformitate cu diferite valori ale numărului de posibile legături-ing x, există o serie de compuși de hafniu importante cu alte substanțe.

Dibromura de hafniu divalent are o culoare verde închis. La o temperatură de 400 grade Celsius începe procesul de descompunere cu formarea lui Hf și HfBr4. În industrie, acesta este produs prin disproporție în vid de HfBr3 sub acțiunea termică.

Trivalent Hf este reprezentat de tribromură (HfBr3) - această substanță este alb-negru, destul de greu. Sub influența unei temperaturi egale cu 400 de grade Celsius, aceasta începe să fie disproporționată în două componente ale tetrabrombiților și dibromobidelor hafniului. Metoda de producție constă în reducerea HfBr4 prin încălzire în hidrogen, opțional cu adăugarea de aluminiu.

Compușii de hafniu tetravalent se referă număr destul de mare de compuși, și anume HfO2 - l bioxid și un hidroxid x formula XYZ Hf (OH) 4. Imediat sunt tretrahlorid (HfCl4), tetrafluorura (HfF4), tetraiodura (HfI4) și tetrabomid hafniu menționată mai sus (HFBR), există încă hydrogenphosphates hafniu (Hf (HPO4) 2).

Aplicarea în viața de zi cu zi și comunicarea cu medicina

Hafniul își găsește aplicația într-o serie de sfere de activitate ale rasei umane. Aceasta se datorează multitudinii de caracteristici calitative, proprietăți care o fac un material indispensabil, o substanță într-o varietate de industrii umane, afacerile militare și chiar și în industria nucleară.

Deci, cum este folosit hafniul? Aplicarea în medicină - aceasta este una dintre multele opțiuni în care puteți folosi proprietățile acestui metal. Deoarece carburile de heavy-Hf duty, practic, nu sunt supuse coroziunii, acestea pot fi utilizate pentru fabricarea de tacâmuri utilizate de către medici și utilizarea lor în fabricarea unei oglinzi cu raze X.

Un element cu proprietăți excepționale de natură chimică și fizică este hafniul. Aplicarea în viața de zi cu zi, pe care o găsește ca material în fabricarea tehnologiei radio, a tuburilor radio și a tuburilor de televiziune. Este utilizat pe scară largă în industria metalurgică pentru a face alte metale de înaltă calitate, proprietăți fizico-tehnice și mecanice. Hafnium este de asemenea utilizat în ingineria cu raze X, dar este rar folosit datorită deficienței sale și a metodelor mai importante de aplicare.

Utilizarea hafniului în ambarcațiunile militare

Cum altfel pot folosi hafniul? Folosirea în armament este o altă sferă a activității umane, în care nu se face fără acest element. Oxizii, siliciuri, boruri și carburile de hafniu sunt compuși foarte refractare, din acest motiv, în ambarcațiuni militare pot fi utilizate ca un strat protector. Este, de asemenea, rezistent la temperaturi extrem de ridicate, ceea ce face posibilă utilizarea Hf și a compușilor săi pentru a produce piese destinate aeronavelor și rachetelor de mare viteză, inclusiv a celor spațiale.

Din 1998, s-au făcut încercări de a crea o "bomba hafnioasă", bazată pe izomerul 187m2Hf. Dar, ca urmare a cercetării și testării, ideea sa dovedit a fi incontestabilă, datorită lipsei capacității, cu tehnologiile actuale, de a obține eliberarea excesului de energie din nucleul acestui izomer.

Alte aplicații ale substanței simple Hf

În energia nucleară, împreună cu sferele menționate mai sus, dar chiar și în cantități mai mari, se folosește hafniu. Unde este folosit acest metal? Datorită capacității sale de captare a neutronilor din Hf, se realizează tije de reglare, sticlă specializată și ceramică specializată.

Hafnium are o performanță relativ scăzută a ieșirii electronice (3,53 eV) și din acest motiv poate fi utilizat în producția de catozi și arme de electroni. În motoarele cu fază gazoasă reactivă nucleară, pot fi găsite boruri și carburi de hafniu, sau mai precis în unele elemente structurale.

Hafnium se găsește chiar și în fabricarea generatoarelor de tip termoelectric și se găsește adesea în motoarele ionice. Pe baza HfO2, sunt create dielectrice cu un nivel ridicat de constantă dielectrică. În viitor, se planifică înlocuirea oxidului de siliciu cunoscut în microelectronică cu oxid de HfO2. Acest înlocuitor va crește densitatea elementelor din cip.

În concluzie, putem spune că hafniul, a cărui aplicare se desfășoară într-o multitudine de ramuri ale activității umane, începând zilnic și terminând cu militare și atomice, este un element extrem de important. Acesta este un metal foarte solicitat și în natură întotdeauna însoțește zirconiu. Raritatea și trăsăturile sale caracteristice calitative determină un cost destul de ridicat.