Hafnium: aplikace a vlastnosti

Úvod do tohoto článku umožní čtenáři zjistit, co hafnium (chemický prvek), jehož použití je široce používán člověkem v různých oblastech jeho činnosti. Také budou zvažovány vlastnosti chemické a fyzické povahy hmoty, metody extrakce a nalezení na planetě a bude zvažována stručná historie objevu tohoto prvku.

Co je hafnium

Hafnium je chemický prvek periodické tabulky. Ve čtvrté skupině je šesté období atomové číslo sedmdesát dva. Jedná se o jednoduchý typ látek, má vysokou hustotu a refraktoritu, barva kovu je stříbřitě bílá. Hafnium může existovat ve dvou modifikacích. Pod vlivem teplotě asi 2016 Kelvinů typu hexagonální mřížky, které prošlo allotropic změn do stavu těla krychlový mřížkové podobě, při teplotě místnosti, má krystalovou mřížku hexagonální systému.

Z historie zjišťování položek

Objev tohoto prvku nastala v roce 1923, kterou dopustili Gyorgy De Heshevi a Koster Dirk. Byli schopni předvídat Valence, a různé kvalitativní charakteristiky hafnia na základě Bohrově uvažování, který, podle pořadí, analyzoval práci Francouze Jeana Urbena, kdo věřil, že objevil Keltové - nový prvek. Ukázalo se však, že směs malého množství hafnia s lutecium a yterbium byla Keltium.

Bohr, studovat práce a použití v jejich činnosti kvantově mechanické výpočty ukázaly, že hafnium je analogem prvku u čísla 71 v PTHE, jmenovitě zirkonium. Gyorgy de Heshevi a Dirk Koster řekl o nalezení nového prvek hafnium, pojmenoval podle města, ve kterém byl objev provedené poté, co metodou X-ray, opakovaně analyzovali zirkony Norsko a Grónsko. Detekce podobnosti rentgenových linek umožnila vědcům oznámit objev nového rentgenového elementu.

Způsoby získání a světové zásoby

Hafnium je v kůře země, ale nemá vlastní minerální látku, a proto je "společníkem" zirkonia. Množství Hf v rudách je asi 2,5% a roční produkce činí zhruba sedmdesát tun. Hafnium je poměrně drahá látka, její hlavní umístění je soustředěna v Austrálii, Jižní Africe, Spojených státech, Indii a Brazílii. Umístění zemí v pořadí převodů odpovídá místům podle počtu Hf v zemi. Za zmínku stojí také to, že Rusko a Ukrajina mají poměrně velké zásoby tohoto kovu, z nichž většina je koncentrovaná v zirkonu, loparitu a baddeleyite.

Fyzikální charakteristiky

Část fyzikálních vlastností hafnia byla zmíněna výše. Můžete jim dodat, že tento kov, který se ve velmi rozptýleném stavu stává téměř černým. Taví se při 2233 stupních Celsia, varu začíná na 4603 ^oC. Průřez pro zachycování neutronů tepelného typu je velmi vysoký. Zirkonium, na rozdíl od hafnia, má úroveň průřezu, která je o tři řády slabší. Zatímco zachycování Hf je 115 barů, v zirkoniu je to jen 0,2 baru. Hafnium má obdobnou úroveň specifického tepla germánia (Ge) a je anomální. Maximální tepelná kapacita je na úrovni 60-80 Kelvinů. To nemůže být vysvětleno žádnou teorií související s Hookovými silami, která je způsobena neschopností funkce superpozice Einstein poskytnout křivku s maximem.

Chemické vlastnosti

Hafnium má odolnost proti rentgenovému záření mnohem silnější než odpor podobného zirkonu. Kov samotný je docela inertní, což je spojeno s filmem pasivního oxidu, který se tvoří na hafniu. Nejlepší je rozpustit Hf v kyselině fluorovodíkové, směsi kyseliny fluorovodíkové s kyselinou dusičnou a v královské vodce. Při vysokých teplotách hoří v kyslíku a na otevřeném vzduchu se začíná oxidovat. Může dojít k rentgenové reakci s halogeny. Vlastní vlastnosti hydrofobních znak.

Sloučeniny dvou-tří- a čtyř-valentních Hf

Pro tento prvek je hodnota valence variabilní a podle různých hodnot počtu možných x-vazeb existuje několik důležitých sloučenin hafnia s jinými látkami.

Dvojitý dibromid hafnia má tmavě zelenou barvu. Při teplotě 400 stupňů Celsia začíná proces rozkladu s tvorbou Hf a HfBr4. V průmyslu se produkuje pomocí disproporcionace ve vakuu HfBr3 za tepelného působení.

Trivalentní Hf představuje tribromid (HfBr3) - tato látka je černo-modrá, poněkud tvrdá. Pod vlivem teploty, která se rovná 400 stupňům Celsia, začíná být nepřiměřeně rozdělena do dvou složek tetrabrombitu a dibromobidů hafnia. Způsob výroby spočívá ve snížení HfBr4 zahříváním vodíku, popřípadě přidáním hliníku.

Sloučeniny čtyřmocného hafnia se týká poměrně velké množství sloučenin, a to HfO2 - to oxid a hydroxid x XYZ vzorcem Hf (OH) 4. Okamžitě se tretrahlorid (HfCl4), fluorid (HfF4), jodid titaničitý (HfI4) a výše uvedené tetrabomid hafnia (HFBR), je zde stále ještě hydrogenfosforečnany hafnium (Hf (HPO4) 2).

Aplikace v každodenním životě a komunikace s lékařem

Hafnium se uplatňuje v řadě sfér činnosti lidské rasy. To je způsobeno řadou jakostních znaků, vlastností, které z něj činí nezbytný materiál materiál v různých odvětvích lidské lovu, vojenské a dokonce i jaderný průmysl dělají.

Jak se používá hafnium? Aplikace v medicíně - to je jedna z mnoha možností, při kterých můžete využít vlastnosti tohoto kovu. Vzhledem k tomu, že karbidy Hf jsou těžké, prakticky nekorozivní, mohou být použity k výrobě řezných předmětů, které používají lékaři, a jsou také používány při výrobě rentgenového zrcadla.

Prvkem s výjimečnými vlastnostmi chemické i fyzické povahy je hafnium. Aplikace v každodenním životě nalezne jako materiál ve výrobě radiotechniky, radiových trubek a televizních trubek. Je široce používán v metalurgickém průmyslu s cílem vyrobit jiné kovy s vyššími fyzikálně-technickými a mechanickými vlastnostmi. Hafnium se také používá v rentgenovém inženýrství, ale zřídka se používá kvůli jeho nedostatku a důležitějším způsobům aplikace.

Použití hafnia ve vojenských plavidlech

Jak jinak mohu používat hafnium? Použití v zbrojení je další oblastí lidské činnosti, v níž se bez tohoto prvku neděje. Oxidy, silicidy, boridy a karbidy hafnia jsou vysoce žáruvzdorné sloučeniny, z tohoto důvodu, ve vojenské plavidla může být použita jako ochranný nátěr. Je také velmi sverhzharoprochnym, který umožňuje HF a sloučeniny pro výrobu dílů určených ultrarychlého letadel a raket a kosmických lodí.

Od roku 1998 byly učiněny pokusy o vytvoření "bomby hafnia", založené na izomeru 187m2Hf. Ale v důsledku výzkumu a testování se tato myšlenka ukázala jako neudržitelná, což je způsobeno nedostatkem schopností se současnými technologiemi dosáhnout uvolňování přebytečné energie z jádra tohoto izomeru.

Další aplikace jednoduché látky Hf

V jaderné energii, společně s výše uvedenými sférami, ale i v ještě větších množstvích, se také používá hafnium. Kde se používá tento kov? Kvůli své schopnosti zachycovat neutrony z Hf se vyrábějí tyče pro regulaci, specializované sklo a keramika.

Hafnium má poměrně nízkou výkonnost elektronického výstupu (3,53 eV) a z tohoto důvodu se může použít při výrobě katod a elektronových zbraní. V jaderných reaktivních plynových motorech lze najít boridy a karbidy hafnia, nebo přesněji v některých konstrukčních prvcích.

Hafnium se používá i při výrobě termoelektrických generátorů a často se nachází v iontových motorech. Na základě HfO2 se vytvářejí dielektrika s vysokou úrovní dielektrické konstanty. V budoucnu se plánuje nahradit známý oxid křemíku v mikroelektronice oxidem HfO2. Tato náhrada zvýší hustotu prvků v čipu.

Závěrem lze říci, že hafnium, jehož aplikace se odehrává v mnoha oblastech lidské činnosti, začínající každodenně a končit vojenským a atomovým, je nesmírně důležitým prvkem. To je velmi požadovaný kov a v přírodě vždy doprovází zirkonium. Vzácnost a její vlastnosti kvalitativních charakteristik způsobují poměrně vysoké náklady.