Hafnium on hohtava, hopeanharmaa siirtymämetalli. Löydettiin vuonna 1923, se oli toiseksi viimeinen elementti vakaa ytimet lisätään jaksollisen (viimeinen oli renium 1925). Hafnium on saanut nimensä Kööpenhaminaa tarkoittavasta latinankielisestä sanasta Hafnia. Elementti on joitakin hyvin tärkeitä kaupallisia sovelluksia, mukaan lukien sen käyttö ydinvoima teollisuus -, elektroniset laitteet, keramiikka, hehkulamput ja tehdä super-seokset.,
hafniumia esiintyy luonnossa harvoin vapaana, vaan sitä esiintyy useimmissa zirkoniummineraaleissa jopa 5 prosentin pitoisuutena. Itse asiassa hafnium on niin kemiallisesti samanlainen kuin Zirkonium, että erottaminen kaksi alkuainetta on erittäin vaikeaa. Suurin osa kaupallisesta hafniumista tuotetaan zirkoniumin jalostuksen sivutuotteena.
Hafnium on 45 yleisin alkuaine Maapallolla, joka käsittää noin 3,3 (parts per million, ppm) maankuoren painon mukaan Chemicool. Hafnium kestää korroosiota melko hyvin, koska altistuneille pinnoille muodostuu oksidikalvo., Itse asiassa vesi, ilma ja kaikki emäkset ja hapot vetyfluoridia lukuun ottamatta eivät vaikuta siihen.
Hafnium carbide (HfC) on korkein sulamispiste tahansa tunnettu kaksi-elementti, yhdiste lähes 7,034 astetta Fahrenheit (3,890 astetta), mukaan Jefferson Lab. Yhdiste hafnium nitridi (HfN) on myös korkea sulamispiste, noin 5,981 astetta F (3,305 astetta C). Joukossa yhdisteet kolme elementtiä, sekoitettu kovametalli volframi ja hafnium on yksi korkein sulamispiste tahansa tunnettua yhdistettä 7,457 astetta F (4,125 astetta C), mukaan Chemistry World., Jotkut muut yhdisteet hafnium ovat hafniumfluoridi (HfF4) hafnium kloridi (HfCl4) ja hafnium oksidi (HfO2).
Vain tosiasiat
- Atomi numero (protonien lukumäärä tumassa): 72
- Atomi symboli (jaksollisen elementtejä): Hf
- Atomi paino (keskimääräinen massa atomin): 178.49
- Tiheys: 13.,3 grammaa per kuutiosenttimetri
- Vaihe huoneenlämmössä: Kiinteä
- Sulamispiste: 4,051 astetta Fahrenheit (2,233 astetta)
- Kiehumispiste: 8,317 astetta F (4,603 astetta C)
- Useita isotooppeja (atomeja saman elementin eri määrä neutroneja): 32 joiden puoliintumisajat ovat tiedossa massan määrä 154 185
- yleisin isotoopit: Hf-174 -, Hf-176 -, Hf-177 -, Hf-178 -, Hf-179 ja Hf-180.,
Löytö
Hafnium on läsnäolo oli ennustettu vuosikymmeniä, ennen kuin sen löytö, mukaan Kemian Maailma. Alkuaine osoittautui melko vaikeasti havaittavaksi, sillä sitä oli lähes mahdotonta erottaa kemiallisesti paljon yleisemmästä zirkoniumista.,
Hafnium oli vielä tuntematon, kun venäjän kemisti ja keksijä Dimitri Mendelejev kehitetty Määräajoin Laki — pre-moderni versio jaksollisen — vuonna 1869. Teoksessaan Mendelejev kuitenkin ennusti oikein, että olisi alkuaine, jonka ominaisuudet olivat samanlaisia mutta raskaampia kuin zirkonium ja titaani.
Vuonna 1911, ranskalainen kemisti Georges Urbain, joka oli jo löytänyt harvinaisten maametallien elementti lutetium, uskoi hän oli vihdoin löytänyt puuttuva elementti 72 — jonka hän eteni nimi celtium, mukaan Chemicool., Kuitenkin, muutamaa vuotta myöhemmin hänen löytö oli osoittautunut yhdistelmä jo löytäneet lantanidit (15 metallisten elementtien atomi numerot 57 ja 71 jaksollisen).
– Se oli vielä epäselvää, onko puuttuva elementti 72 olisi siirtyminen metalli-tai harvinaisten maametallien, koska se laski raja näiden kahden tyyppisiä elementtejä taulukossa. Kemistit, jotka uskoivat sen olevan harvinainen maametalli, tekivät kemian maailman mukaan monia tuloksettomia etsintöjä harvinaisia maametalleja sisältävistä mineraaleista.,
Kuitenkin, uusia todisteita, jotka johtuvat sekä kemian ja fysiikan alan kannatti ajatusta, että elementti 72 olisi siirtyminen elementti. Esimerkiksi, tutkijat tiesivät, että elementti 72 laski alle titaani ja zirkonium jaksollisen ja molemmat olivat tiedossa siirtyminen elementtejä. Lisäksi, tanskalainen fyysikko Niels Bohr, yksi perustajista quantum teoria, joka ennusti, että elementti 72 olisi siirtyminen metalli, joka perustuu hänen sähköinen kokoonpano elementti, mukaan Kemian Maailma.,
Vuonna 1921, Bohr kannusti unkarilainen kemisti Georg von Hevesy ja hollantilainen fyysikko Dirk Costerto — kaksi nuorta tutkijaa hänen instituutin aikaan — voit etsiä elementti 72 zirkonium malmin. Perustuu hänen quantum theory of atomic rakenne, Bohr tiesi, että uusi metalli olisi samanlainen kemiallinen rakenne zirkonium, niin siellä oli vahva mahdollisuus, että kaksi elementtejä olisi löytynyt sama malmien, mukaan Chemicool.
Von Hevesy ja Coster ottivat Bohrin neuvon ja ryhtyivät tutkimaan zirkoniummalmia Röntgenspektroskopian avulla., He käyttivät Bohr teoria siitä, miten elektronit täytä kuoret ja subshells sisällä atomien ennustaa eroja kaksi elementit’, X-ray spektrin mukaan Kemian-ja Engineering News. Tämä menetelmä johti lopulta hafniumin löytämiseen vuonna 1923. Löytö oli yksi kuudesta tuolloin jäljellä olevasta jaksollisen järjestelmän aukosta. He nimesivät uuden elementin Bohrin kotikaupungin Kööpenhaminan (Hafniain Latin) mukaan.,
Käyttää
Hafnium on erittäin korroosion kestävä ja erinomainen vaimentimen neutroneja, jolloin sen käyttö ydinsukellusveneiden ja reaktorin säätösauvat, kriittinen teknologiaa käytetään ylläpitämään fissio reaktioita. Säätösauvat pitävät fissioketjun reaktion aktiivisena, mutta estävät sitä myös kiihdyttämästä hallitsemattomasti.
Hafnium käytetään sähköisiä laitteita, kuten katodit ja kondensaattorit, sekä keramiikka, valokuvaus flash sipulit ja hehkulamppu filamenteista., Sitä käytetään tyhjöputket, koska getter, aine, joka yhdistää ja poistaa trace kaasut putket, mukaan Jefferson Lab. Hafniumia seostetaan yleisesti muiden metallien kuten titaanin, raudan, niobiumin ja tantaalin kanssa. Esimerkiksi kuumuutta kestävä hafnium-nobium seoksia käytetään ilmailu-sovelluksia, kuten tilaa raketti moottorit.
yhdiste hafnium carbide on korkein sulamispiste tahansa yhdiste, joka koostuu vain kahdesta osasta, jolloin sitä voidaan käyttää linja korkean lämpötilan uunit ja polttouunit, mukaan Chemicool.
Kuka tiesi?,
- Hafnium on pyroforinen (syttyy itsestään) jauheena.
- englantilainen kemisti Henry Moseley oli tiedemies, joka tajusi, että Georges Urbainin alkuaine ”celtium” ei ollut zirkoniumin alla sijaitseva todellinen alkuaine. Valitettavasti ensimmäinen maailmansota keskeytti tämän nuoren tiedemiehen tärkeän tutkimuksen. Moseley värväytyi kuuliaisesti Britannian armeijan kuninkaallisiin insinööreihin ja tarkka-ampuja surmasi hänet vuonna 1915. Hänen kuolemansa sai Englannin luomaan uuden politiikan, joka kielsi merkittäviä tiedemiehiä ryhtymästä taisteluihin.,
- Vuonna 1925, hollanti kemistit Anton Eduard van Arkel ja Jan Hendrik de Boer keksi menetelmän tuottaa korkea-puhtaus hafnium. Voit tehdä tämän, tutkijat hajonnut hafnium tetraiodide kuuma volframi lanka jolloin crystal bar puhdas, hafnium, mukaan Chemicool. Tätä menetelmää kutsutaan kristallipalkin prosessiksi.
- hafniumin ydinisomeerista on kiistelty pitkään mahdollisena aseena. Hafnium-kiistassa tutkijat väittelevät siitä, pystyykö Elementti laukaisemaan energian nopean vapautumisen.,
- Vaikka zirkonium on kemiallisesti hyvin samanlainen hafnium, se on toisin kuin hafnium, että se on erittäin huono absorboivat neutroneja. Siksi zirkoniumia käytetään polttoainesauvojen ulommassa kerroksessa, jossa on tärkeää, että neutronit voivat kulkea helposti.
Dating Maan kerrokset hafnium
Vuonna tuoreessa tutkimuksessa, kansainvälinen tutkijaryhmä pystyi vahvistamaan, että Maan ensimmäinen kuori muodostunut noin 4,5 miljardia vuotta sitten, kiitos niiden kemiallinen analyysi hafnium harvinainen meteoriitti., Tutkijat uskovat, että meteoriitti on peräisin asteroidi Vesta, seuraava suuri vaikutus, joka lähetti rock palasia Maahan, tutkimuksen mukaan lehdistötiedotteen, Science Daily. Tutkijoiden mukaan meteoriitit ovat osia alkuperäisistä materiaaleista, jotka muodostivat kaikki planeetat. Tutkimuksessa he mittasivat suhde isotooppien hafnium-176 ja hafnium-177 meteoriitti. Tämä antoi heille lähtökohdan maan kokoonpanolle. He vertasivat tuloksia maailman vanhimpiin kiviin vahvistaen olennaisesti, että maankuori oli jo muodostunut maan pinnalle noin 4.,5 miljardia vuotta sitten. Niiden tulokset on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).