Hafn

Hafn (Hf), pierwiastek chemiczny (liczba atomowa 72), metal z grupy 4 (IVb) układu okresowego. Jest to metal sferoidalny o błyszczącym srebrzystym połysku. Holenderski fizyk Dirk Coster i szwedzki chemik George Charles von Hevesy odkryli (1923) Hafn w cyrkonach norweskich i grenlandzkich, analizując ich widma promieniowania rentgenowskiego. Nowy pierwiastek nazwano Kopenhagą (łac. Hafnia), miastem, w którym został odkryty., Hafn jest rozproszony w skorupie ziemskiej w zakresie trzech części na milion i niezmiennie znajduje się w minerałach cyrkonu do kilku procent w porównaniu z cyrkonem. Na przykład minerały cyrkon, ZrSiO4 (ortokrzemian cyrkonu) i baddeleyite, który jest zasadniczo czystym dwutlenkiem Cyrkonu, ZrO2, na ogół mają zawartość hafnu, która waha się od kilku dziesiątych 1 procent do kilku procent. Zmienione cyrkonie, podobnie jak niektóre alvity i cyrtolity, produkty resztkowej krystalizacji, wykazują większy procent hafnu (do 17 procent tlenku hafnu w cyrtolicie z Rockport, Masa., USA)., Komercyjne źródła minerałów cyrkonowych zawierających Hafn znajdują się w Piaskach plażowych i żwirach rzecznych w Stanach Zjednoczonych (głównie na Florydzie), Australii, Brazylii, Afryce Zachodniej i Indiach. Pary hafnu zostały zidentyfikowane w atmosferze Słońca.

Quiz Britannica

118 nazw i symboli okresowych układ okresowy

układ okresowy składa się ze 118 pierwiastków. Jak dobrze znasz ich symbole? W tym quizie zobaczysz wszystkie 118 symboli chemicznych i musisz wybrać nazwę pierwiastka chemicznego, który każdy z nich reprezentuje.,

techniki wymiany jonowej i ekstrakcji rozpuszczalnikiem zastąpiły krystalizację frakcyjną i destylację jako preferowane metody oddzielania hafnu od cyrkonu. W procedurze surowy tetrachlorek cyrkonu rozpuszcza się w wodnym roztworze tiocyjanianu amonu, a keton metylowo-izobutylowy przepuszcza przeciwprąd do wodnej mieszaniny, w wyniku czego tetrachlorek hafnu jest preferencyjnie ekstrahowany., Sam metal otrzymuje się poprzez redukcję magnezu tetrachlorku hafnu (proces Krolla, który jest również stosowany do tytanu) oraz przez termiczny rozkład tetraiodku (proces de Boera–van Arkela).

dla niektórych celów oddzielenie dwóch pierwiastków nie jest ważne; cyrkon zawierający około 1 procent hafnu jest równie akceptowalny jak czysty cyrkon., W przypadku największego jednorazowego zastosowania cyrkonu, a mianowicie jako materiału konstrukcyjnego i okładzinowego w reaktorach jądrowych, istotne jest, aby cyrkon był zasadniczo wolny od hafnu, ponieważ użyteczność cyrkonu w reaktorach opiera się na jego wyjątkowo niskim przekroju absorpcji neutronów. Hafn, z drugiej strony, ma wyjątkowo wysoki przekrój, a zatem nawet niewielkie zanieczyszczenie hafnu niweluje wewnętrzną przewagę cyrkonu., Ze względu na wysoki przekrój wychwytywania neutronów i doskonałe właściwości mechaniczne, Hafn jest używany do wytwarzania prętów kontroli jądrowej.

Hafn wytwarza warstwę ochronną tlenku lub azotku w kontakcie z powietrzem, a tym samym ma wysoką odporność na korozję. Hafn jest dość odporny na kwasy i najlepiej rozpuszcza się w kwasie fluorowodorowym, w którym proces tworzenia anionowych kompleksów fluorowych jest ważny w stabilizacji roztworu. W normalnych temperaturach Hafn nie jest szczególnie reaktywny, ale staje się dość reaktywny z różnymi niemetalami w podwyższonych temperaturach., Tworzy stopy z żelazem, niobem, tantalem, tytanem i innymi metalami przejściowymi. Stop tantalu węglik hafnu (Ta4HfC5), o temperaturze topnienia 4,215 °C (7,619 °F), jest jedną z najbardziej ogniotrwałych substancji znanych.

Hafn jest chemicznie podobny do cyrkonu. Oba metale przejściowe mają podobne konfiguracje elektroniczne, a ich promienie jonowe (Zr4+, 0,74 Å i Hf4+ , 0,75 Å) i promienie atomowe (cyrkon, 1,45 Å i Hafn, 1.,44 Å) są prawie identyczne ze względu na wpływ skurczu lantanoidowego. W rzeczywistości zachowanie chemiczne tych dwóch pierwiastków jest bardziej podobne niż dla jakiejkolwiek innej pary pierwiastków znanych. Chociaż Chemia hafnu była badana mniej niż chemia cyrkonu, te dwa są tak podobne, że tylko bardzo małe różnice ilościowe—na przykład w rozpuszczalności i lotności związków-można by się spodziewać w przypadkach, które nie zostały faktycznie zbadane. Naturalny Hafn jest mieszaniną sześciu stabilnych izotopów: hafnu – 174 (0,2%), hafnu-176 (5,2%), hafnu-177 (18.,6 procent), hafnu-178 (27,1 procent), hafnu-179 (13,7 procent) i hafnu-180 (35,2 procent).

najważniejszym aspektem, w którym Hafn różni się od tytanu, jest to, że niższe stany utleniania mają niewielkie znaczenie; istnieje stosunkowo niewiele związków hafnu w innych niż jego Stany tetrawalentne. (Znanych jest jednak kilka związków trójwartościowych.) Zwiększona wielkość atomów sprawia, że tlenki są bardziej zasadowe, a Chemia wodna nieco bardziej rozbudowana i pozwala na osiągnięcie liczby Koordynacyjnej 7 i, dość często, 8 w wielu związkach hafnu.,