Hafnij: aplikacija i svojstva

Uvod u ovaj članak će omogućiti čitaocu da sazna šta je hafnij (hemijski element), čija primena široko koristi čovjek u raznim oblastima njegove aktivnosti. Takođe će se uzeti u obzir osobine hemijske i fizičke prirode materije, metode ekstrakcije i pronalaska na planeti, kratka istorija otkrića ovog elementa.

Šta je hafnijum

Hafnij je hemijski element perioda. To je u četvrtoj grupi, šesti period, atomski broj je sedamdeset i dva. Odnosi se na prostu vrstu supstanci, ima visoku gustinu i refraktornost, boja metala je srebrno-bela. Hafnij može da postoji u dve modifikacije. Pod uticajem temperature oko 2016 Kelvin, mreža heksagonalnog tipa, koja prolazi kroz alotropske promene, pretvara se u stanje kubične rešetke na sredini tela, na sobnoj temperaturi ima kristalnu mrežu heksagonalne sinergije.

Iz istorije otkrivanja predmeta

Otkrivanje tog elementa dogodilo se 1923. godine, koje su počinili Gyorgy De Heshevi i Koster Dirk. Mogli su da predvide valenciju i razne kvalitativne karakteristike hafniuma, na osnovu zaključaka N. Bohra, koji je, zauzvrat, analizirao rad francuskog J. Urbena, koji je verovao da je otkrio keltski - novi element. Međutim, kasnije se ispostavilo da je mešavina male količine hafnija sa lutecijumom i ytterbijumom Keltium.

Niels Bohr, koji je proučavao ovaj rad i koristio kvantno-mehaničke proračune, pokazao je da je hafnij analog od elementa broj 71 u PTCA, odnosno cirkonijumu. Gyorgy De Heshevi i Koster Dirk najavili su otkriće novog elementa hafnija, nazvanog po gradu u kojem je otkriveno, nakon upotrebe metode spektralne rentgenske zrake, cirkoni Norveške i Grenlanda su više puta analizirani. Otkrivanje sličnosti rendgenskih linija omogućilo je naučnicima da najavljuju otkrivanje novog rendgenskog elementa.

Načini sticanja i svetske akcije

Hafnij je u kori zemlje, ali nema svoj mineral, pa je zato i "satelit" od cirkonijuma. Količina Hf u rudama je oko 2,5%, a godišnja proizvodnja je oko sedamdeset tona. Hafnij je prilično skupa supstanca, njegove glavne lokacije su koncentrisane u Australiji, Južnoj Africi, Sjedinjenim Državama, Indiji i Brazilu. Lokacija zemalja u redosledu prenosa odgovara mestima po broju Hf u zemlji. Takođe treba pomenuti da Rusija i Ukrajina imaju prilično velike rezerve ovog metala, čiji je najveći deo koncentrisan u cirkonijumu, loparitu i baddeeleitu.

Fizičke karakteristike

Dio fizičkih osobina hafnija je pomenut gore. Možete ih dodati da je ovaj metal, koji, uzimajući fino dispergovano stanje, postaje skoro crn. Taljenje na 2233 stepeni Celzijusa, početak vrenja počinje na 4603 ^o C. Presek za zauzimanje neutrona termičkog tipa je veoma visok. Cirkonijum, za razliku od hafniuma, ima nivo poprečnosti koji je tri reda veličine slabiji. Dok je hvatanje Hf-a 115 bara, u cirkonijumu je samo oko 0,2 bara. Hafnijum ima analogni nivo specifične topline germanija (Ge) i anomalan. Peak toplotni kapacitet je na nivou od 60-80 Kelvin. Ovo se ne može objasniti bilo kojom teorijom koja se odnosi na sile Hooke-a, što je posledica nemogućnosti funkcije Einsteinove superpozicije da maksimalno osigura krivu.

Hemijska svojstva

Hafnij ima otpornost na rendgen koji je mnogo jači nego kod sličnog cirkonija. Sam metal je sasvim inertan, koji je povezan sa filmom pasivnog oksida koji se formira na hafnijumu. Najbolje je rastvoriti Hf u fluorovodonoj kiselini, smešu fluorovodonične kiseline sa azotnom kiselinom i u kraljevskoj vodici. Na visokim temperaturama, gori u kiseoniku, a na otvorenom počinje da oksidira. Može da uđe u reakcije sa halogenom sa halogenom. Ima hidrofobna svojstva.

Jedinjenja dva, tri i četiri valentna Hf

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

Divalent hafnium dibromid ima tamno zelenu boju. Na temperaturi od 400 stepeni Celzijus počinje proces raspadanja sa formiranjem Hf i HfBr4. U industriji, proizveden je disproporcionacijom u vakuumu HfBr3 pod termičkom akcijom.

Trivalentna Hf predstavlja tribromid (HfBr3) - ova supstanca je crno-plava, prilično teška. Pod uticajem temperature jednake 400 stepeni Celzijusa, počinje disproporcionalno u dve komponente hafnijuma tetrabrombita i dibromobida. Metoda proizvodnje se sastoji u redukciji HfBr4 grejanjem u vodonik, opciono uz dodatak aluminijuma.

Za jedinjenja tetravalentnog hafnija postoji prilično veliki broj jedinjenja, odnosno HfO2 je njegov dioksid, a takođe i hidroksid sa x-oj formulom Hf (OH) 4. Tu su takođe tert-hlorid (HfCl4), tetrafluorid (HfF4), tetraiodid (HfI4) i gore pomenuti hafnijum tetrabomid (HfBr), a postoje i hafnijum hidrogenfosfati (Hf (HPO4) 2).

Primena u svakodnevnom životu i komunikacija sa medicinom

Hafnij pronalazi svoju primenu u nizu sfera aktivnosti ljudske rase. To je zbog mnoštva kvalitativnih karakteristika, karakteristika koje ga čine neophodnim materijalom, supstancom u raznim ljudskim industrijama, vojnim poslovima pa čak iu nuklearnoj industriji.

Pa kako se koristi hafnijum? Primena u medicini - ovo je jedna od mnogih opcija u kojima možete koristiti osobine ovog metala. Pošto su Hf karbidi teški, praktično ne-korozivni, mogu se koristiti za izradu predmeta za rezanje koje koriste lekari, a koriste se i za proizvodnju rendgenskog ogledala.

Element sa izuzetnim svojstvima hemijske i fizičke prirode je hafnijum. Primjena u svakodnevnom životu, nalazi se kao materijal u proizvodnji radio tehnologije, radio-cevi i televizijskih cevi. Široko se koristi u metalurškoj industriji s ciljem pravljenja drugih metala viših kvalitetnih fizičko-tehničkih i mehaničkih svojstava. Hafnium se takođe koristi u rendgenskom inženjerstvu, ali se retko koristi zbog nedostatka i važnijih načina primjene.

Korišćenje hafnija u vojnom plovilu

Kako drugačije možete koristiti hafnijum? Upotreba u naoružanju je još jedna sfera ljudske aktivnosti, u kojoj to ne radi bez ovog elementa. Oksidi, silici, boridi i karbidi hafnija su izuzetno vatrostalna jedinjenja, zbog toga se u vojnom plovilu mogu koristiti kao zaštitni premaz. Takođe je ekstremno ultra visoke čvrstoće, što omogućava korišćenje Hf i njegovih jedinjenja za proizvodnju dijelova namijenjenih za super-brzine aviona i raketa, uključujući i prostorne.

Od 1998. godine napravljeni su pokušaji da se stvori "hafnijumska bomba", zasnovana na izomeru 187m2Hf. Ali kao rezultat istraživanja i testiranja, ideja se pokazala neodrživom, to je zbog nedostatka sposobnosti, sa trenutnim tehnologijama, da se postigne izdanje viška energije iz jezgra ovog izomera.

Druge primene jednostavne supstance Hf

U nuklearnoj energiji, zajedno sa pomenutim sferama, ali čak iu još većim količinama, koristi se i hafnijum. Gde se ovaj metal koristi? Zbog svoje sposobnosti za zauzimanje neutrona od Hf, izrađeni su štapovi za regulaciju, specijalizirano staklo i keramika.

Hafnij ima relativno niske performanse elektronskog izlaza (3,53 eV) i zbog toga se može koristiti u proizvodnji katodnih i elektronskih topova. U nuklearno reaktivnim gasno-faznim motorima, moguće je pronaći boride i karbide hafnija, odnosno, u nekim strukturalnim elementima.

Hafnium se koristi čak iu proizvodnji termoelektričnih generatora i često se nalazi u jonskim motorima. Na osnovu HfO2, stvoreni su dielektriji sa visokim stepenom proporcionalnosti. U budućnosti se planira zameniti poznati silicijum oksid u mikroelektronici sa HfO2 oksidom. Ova zamena će povećati gustinu elemenata čipa.

U zaključku se može reći da je hafnij, primena koja se odvija u mnogim granama ljudske aktivnosti, počevši od dana svakodnevnog i završetka vojnom i atomskom, izuzetno važan element. Ovo je veoma zahtevan metal i u prirodi uvek prati cirkonijum. Raritet i njegove karakteristike kvalitativnih karakteristika uzrokuju prilično visoke troškove.