hafniu este un metal de tranziție lucios, gri-argintiu. Descoperit în 1923, a fost următorul element cu nuclee stabile care a fost adăugat în tabelul periodic (ultimul a fost reniul în 1925). Hafnium este numit după cuvântul Latin pentru Copenhaga: Hafnia. Elementul are câteva aplicații comerciale foarte importante, inclusiv utilizarea sa în industria energiei nucleare, echipamente electronice, ceramică, becuri și în fabricarea super-aliajelor.,hafniul este rar găsit liber în natură și, în schimb, este prezent în majoritatea mineralelor de zirconiu la o concentrație de până la 5%. De fapt, hafniul este atât de similar chimic cu zirconiul, încât separarea celor două elemente este extrem de dificilă. Majoritatea hafniului comercial este produs ca produs secundar al rafinării zirconiului.hafniul este cel de-al 45-lea element cel mai abundent de pe Pământ, cuprinzând aproximativ 3, 3 părți pe milion (ppm) din crusta Pământului în greutate, potrivit Chemicool. Hafniul este destul de rezistent la coroziune datorită formării unui film de oxid pe suprafețele expuse., De fapt, nu este afectată de apă, aer și toate alcalinele și acizii, cu excepția fluorurii de hidrogen. carbura de hafniu (HfC) are cel mai înalt punct de topire al oricărui compus cunoscut cu două elemente la aproape 7,034 grade Fahrenheit (3,890 grade Celsius), potrivit Jefferson Lab. Compusul nitrură de hafniu (HfN) are, de asemenea, un punct de topire ridicat, în jurul valorii de 5,981 grade F (3,305 grade C). Printre compuși din trei elemente, mixt carbură de tungsten și hafniu are cea mai mare punct de topire de orice compus cunoscut la 7,457 de grade F (4,125 grade C), în funcție de Chimie Lume., Unii alți compuși de hafniu includ clorura de hafniu (HfF4) hafniu (HfCl4) și oxidul de hafniu (HfO2).
Doar faptele
- numărul Atomic (numărul de protoni din nucleu): 72
- simbolul Atomic (pe tabelul periodic al elementelor): Hf
- greutate Atomică (masa medie a atomului): 178.49
- Densitate: 13.,3 grame pe centimetru cub
- Faza la temperatura camerei: Solide
- punctul de Topire: 4,051 grade Fahrenheit (2,233 grade Celsius)
- punctul de Fierbere: 8,317 de grade F (4,603 grade C)
- Numărul de izotopi (atomi de același element cu un număr diferit de neutroni): 32 căror înjumătățire sunt cunoscute cu număr de masă 154 185
- cele Mai frecvente izotopi: Hf-174, Hf-176, Hf-177, Hf-178, Hf-179 și Hf-180.,
Descoperire
Hafniu prezența lui a fost prezis zeci de ani înainte de descoperirea sa, în funcție de Chimie Lume. Elementul sa dovedit a fi destul de evaziv, deoarece era aproape imposibil să se distingă chimic de zirconiul mult mai comun., hafniul era încă necunoscut când chimistul și inventatorul rus Dimitri Mendeleev a dezvoltat legea periodică-o versiune pre — modernă a tabelului periodic al elementelor-în 1869. În lucrarea sa, totuși, Mendeleev a prezis corect că va exista un element ale cărui proprietăți erau similare, dar mai grele decât zirconiul și titanul.
În 1911, chimistul francez Georges Urbain, care au descoperit deja element de pământuri rare lutețiu, a crezut că a descoperit în cele din urmă element lipsă 72 — care a procedat la numele celtium, potrivit Chemicool., Cu toate acestea, câțiva ani mai târziu, descoperirea sa sa dovedit a fi o combinație de lantanide deja descoperite (cele 15 elemente metalice cu numere atomice 57 până la 71 din tabelul periodic).
era încă neclar dacă elementul lipsă 72 ar fi un metal de tranziție sau un metal de pământuri rare, deoarece a căzut la limita dintre aceste două tipuri de elemente din tabel. Chimiștii care au crezut că ar fi un element de pământ rar au efectuat multe căutări fără rod printre mineralele care conțin pământuri rare, potrivit Chemistry World.,cu toate acestea, noi dovezi care rezultă atât din domeniul chimiei, cât și din fizică au susținut ideea că elementul 72 ar fi un element de tranziție. De exemplu, oamenii de știință știau că elementul 72 a căzut sub titan și zirconiu în tabelul periodic și ambele erau elemente de tranziție cunoscute. În plus, fizicianul danez Niels Bohr, unul dintre fondatorii teoriei cuantice, a prezis că elementul 72 va fi un metal de tranziție bazat pe configurația sa electronică pentru element, potrivit Chemistry World.,în 1921, Bohr i — a încurajat pe chimistul maghiar Georg von Hevesy și pe fizicianul olandez Dirk Costerto — doi tineri cercetători din institutul său de atunci-să caute elementul 72 în minereul de zirconiu. Pe baza teoriei sale cuantice a structurii atomice, Bohr știa că noul metal ar avea o structură chimică similară cu zirconiul, deci există o șansă puternică ca cele două elemente să fie găsite în aceleași minereuri, potrivit Chemicool.Von Hevesy și Coster au luat sfatul lui Bohr și au început să studieze minereul de zirconiu folosind spectroscopia cu raze X., Ei au folosit teoria lui Bohr legată de felul în care electronii umplu cojile și subshells termen de atomi pentru a prezice diferențele dintre cele două elemente X-ray spectra, potrivit Chimică și Inginerie Știri. Această metodă a dus în cele din urmă la descoperirea hafniului în 1923. Descoperirea a fost una dintre singurele șase lacune rămase în tabelul periodic. Ei au numit noul element după orașul natal al lui Bohr din Copenhaga (hafniain Latin)., hafniul este remarcabil de rezistent la coroziune și un excelent absorbant de neutroni, permițând utilizarea sa în submarine nucleare și tije de control al reactoarelor nucleare, o tehnologie critică utilizată pentru a menține reacțiile de fisiune. Tijele de Control mențin reacția în lanț de fisiune activă, dar, de asemenea, împiedică accelerarea dincolo de control.hafniul este utilizat în echipamente electronice, cum ar fi catozi și condensatori, precum și în ceramică, becuri de fotografie și filamente de becuri., Este utilizat în tuburile vidate ca getter, o substanță care se combină cu și elimină gazele de urmă din tuburi, potrivit Jefferson Lab. Hafniul este de obicei aliat cu alte metale, cum ar fi titan, fier, niobiu și tantal. De exemplu, aliajele hafniu-nobiu rezistente la căldură sunt utilizate în aplicațiile aerospațiale, cum ar fi motoarele cu rachete spațiale. compusul carbură de hafniu are cel mai înalt punct de topire al oricărui compus format din doar două elemente, permițându-i să fie utilizat pentru a alinia cuptoarele și cuptoarele la temperaturi ridicate, conform Chemicool.
Cine știa?,
- hafniul este piroforic (se aprinde spontan) sub formă de pulbere.chimistul englez Henry Moseley a fost omul de știință care și-a dat seama că elementul „Celțiu” al lui Georges Urbain nu era adevăratul element situat sub zirconiu. Din păcate, Primul Război Mondial a întrerupt cercetarea importantă a acestui tânăr om de știință. Moseley s-a înrolat în mod loial în inginerii regali ai Armatei britanice și a fost ucis de un lunetist în 1915. Moartea sa a determinat Anglia să stabilească o nouă politică care interzice oamenilor de știință proeminenți să se angajeze în luptă.,
- în 1925, chimiștii olandezi Anton Eduard van Arkel și Jan Hendrik De Boer au venit cu o metodă de producere a hafniului de înaltă puritate. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință au descompus tetraiodura de hafniu pe un fir de tungsten fierbinte, rezultând o bară de cristal de hafniu pur, potrivit Chemicool. Această metodă se numește procesul de bare de cristal.
- izomerul nuclear al hafniului a fost mult timp dezbătut ca o armă potențială. În controversa Hafnium, oamenii de știință dezbat dacă elementul este capabil să declanșeze o eliberare rapidă de energie.,
- deși zirconiul este chimic foarte similar cu hafniul, este diferit de hafniu prin faptul că este foarte slab la absorbția neutronilor. Prin urmare, zirconiul este utilizat în stratul exterior al barelor de combustibil, unde este important ca neutronii să poată călători cu ușurință.într-un studiu recent, o echipă internațională de cercetători a reușit să confirme că prima crustă a Pământului s-a format în urmă cu aproximativ 4, 5 miliarde de ani, datorită analizei chimice a hafniului într-un meteorit rar., Cercetătorii cred că meteoritul provine de la asteroidul Vesta, în urma unui impact mare care a trimis fragmente de rocă pe Pământ, potrivit comunicatului de presă al studiului din Science Daily. Potrivit cercetătorilor, meteoriții sunt bucăți din materialele originale care au format toate planetele. Pentru studiu, au măsurat raportul izotopilor hafniu-176 și hafniu-177 în meteorit. Acest lucru le-a dat un punct de plecare pentru compoziția pământului. Ei au comparat rezultatele cu cele mai vechi roci de pe Pământ, confirmând în esență că o crustă s-a format deja pe suprafața Pământului în jurul valorii de 4.,Acum 5 miliarde de ani. Constatările lor sunt publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).