Хафниум: апликација и својства

Вовед во оваа статија ќе му овозможи на читателот да дознае што е хафиум (хемиски елемент), чија примена е широко употребувана од човекот во различни области на неговата активност. Исто така, ќе се разгледаат и својствата на хемиската и физичката природа на материјата, методите на екстракција и наоѓање на планетата, кратката историја на откривањето на овој елемент.

Што е хафниум

Хафниум е хемиски елемент на периодниот систем. Тоа е во четвртата група, шестиот период, атомскиот број е седумдесет и два. Се однесува на едноставен тип супстанции, има висока густина и рефракторност, бојата на метал е сребрено-бела. Хафниум може да постои во две модификации. Под влијание на температурата од околу 2016 година Келвин, решетка од хексагонален тип, подложени на атотропични промени, се претвора во состојба на кубична решетка која е централизирана од телото, на собна температура има кристална решетка од хексагонална сиггонија.

Од историја на откривање на елементи

Откривањето на елементот се случи во 1923 година, извршено од Џорги Де Хешеви и Костер Дирк. Тие можеа да ја предвидат валентността и различните квалитативни карактеристики на хафниум, врз основа на заклучоците на Н. Бор, кои, пак, ја анализираа работата на Французинот Ј. Урбен, кој веруваше дека го открил Селтик - нов елемент. Меѓутоа, подоцна се покажа дека мешавината на мала количина на хафиум со лутециум и иттербиум е Келтиум.

Нилс Бор, проучувајќи го ова дело и користејќи квантно-механички пресметки, докажа дека хафиумот е аналог на елементот на бројот 71 во PTCA, имено циркониум. Ѓорѓи Де Хешеви и Костер Дирк го објавија откривањето на нов елемент на хафиум, именуван по градот во кој беше откриено, по користењето на методот на Х-зраци, циркуните на Норвешка и Гренланд беа постојано анализирани. Откривањето на сличноста на линиите на Х-зраци им овозможило на научниците да го објават откривањето на нов рендгенски елемент.

Начини на добивање и светски резерви

Хафниум е во кората на земјата, но нема свој минерал, па затоа е "сателит" на циркониум. Износот на Hf во рудите изнесува околу 2,5%, а годишното производство изнесува околу седумдесет тони. Хафиум е прилично скапа супстанција, нејзините главни локации се концентрирани во Австралија, Јужна Африка, САД, Индија и Бразил. Локацијата на земјите по редоследот на трансферот одговара на местата според бројот на Hf во земјата. Исто така вреди да се спомене дека Русија и Украина имаат прилично големи резерви на овој метал, најголемиот дел од нив се концентрирани во циркониум, лопарит и лодделејјт.

Физички карактеристики

Дел од физичките својства на хафниум беше спомнат погоре. Можете да додадете на нив дека овој метал, кој, земајќи ситно дисперзирана состојба, станува речиси црно. Се топи на 2233 степени Целзиусови, врие започнува на 4603 ^° C. Пресек за заробување на неутроните на термичкиот тип е многу висок. Циркониумот, за разлика од хафниум, има попречно ниво што е послабо од три нарачки. Додека фаќањето на Hf е 115 бари, во циркониум тоа е само околу 0,2 бари. Хафниум има аналогно ниво на специфичната топлина на германиум (Ge) и е аномален. Капацитетот на врвна топлина е на ниво од 60-80 Kelvin. Ова не може да се објасни со ниту една теорија поврзана со силите на Хук, што се должи на неспособноста на функцијата на суперпозиција на Ајнштајн да обезбеди максимум крива.

Хемиски својства

Hafnium има отпорност на рентген многу посилна од онаа на сличен циркониум. Самиот метал е сосема инертен, кој е поврзан со филм со пасивен оксид кој е формиран на хафниум. Најдобро е да се раствори Hf во флуороводородна киселина, мешавина од флуороводородна киселина со азотна киселина и во кралска вотка. На високи температури, гори во кислород, и на отворено почнува да оксидира. Може да влезе во рентгенски реакции со халогени. Има хидрофобни својства.

Соединенија на две, три и четири валентни Hf

За овој елемент, вредноста на валентноста е варијабилна и, во согласност со различните вредности на бројот на можни х-врски, постојат неколку важни соединенија на хафниум со други супстанции.

Дивалентниот хафниум дибромид има темно зелена боја. На температура од 400 Целзиусови степени почнува процесот на распаѓање со формирање на Hf и HfBr4. Во индустријата се произведува со диспропорционализација во вакуум на HfBr3 под термичко дејство.

Тривалентниот Hf е претставен со трибромид (HfBr3) - супстанца со црна и сина боја, прилично тешко. Под влијание на температура еднаква на 400 Целзиусови степени, почнува да се диспропорционално на две компоненти на хафниум тетрабромбити и дибромобиди. Методот на производство се состои во редукција на HfBr4 со загревање во водород, по избор со додавање на алуминиум.

На соединенијата на тетравалентен хафниум има прилично голем број на соединенија, имено HfO2 е нејзиниот диоксид, а исто така и хидроксид со х-та формулата Hf (OH) 4. Исто така, постојат и тетрахлорид (HfCl4), тетрафлуорид (HfF4), тетраиодид (HfI4) и горенаведениот хафниум тетрабомид (HfBr), а исто така има и хафниум хидрогенфосфати (Hf (HPO4) 2).

Примена во секојдневниот живот и комуникација со медицината

Хафниум ја наоѓа својата примена во голем број сфери на активност на човечката раса. Ова се должи на мноштво на квалитативни карактеристики, особини кои го прават тоа неопходен материјал, супстанција во различни човечки индустрии, воени прашања, па дури и во нуклеарната индустрија.

Па, како се користи хафниум? Примена во медицината - ова е една од многуте опции каде што можете да ги користите својствата на овој метал. Бидејќи Hf карбидите се тешки, практично некорозивни, тие можат да се користат за правење на сечење предмети што ги користат лекарите, а исто така се користат и за производство на рентгенско огледало.

Елемент со исклучителни својства на хемиска и физичка природа е хафиум. Примена во секојдневниот живот, тој се наоѓа како материјал во производството на радио технологија, радио цевки и телевизиски цевки. Широко се користи во металуршката индустрија со цел да се направат други метали со повисок квалитет на физичко-технички и механички својства. Hafnium исто така се користи во рентгенски инженеринг, но ретко се користи поради недостаток и поважни методи на апликација.

Употребата на хафиум во воениот занает

Како инаку можете да го користите хафниум? Употребата во вооружувањето е друга сфера на човечка активност, во која тоа не го прави без овој елемент. Оксиди, силициди, бориди и карбиди од хафниум се екстремно рефрактерни соединенија, поради оваа причина во воените занаети тие можат да се користат како заштитно покритие. Исто така е исклучително висока јачина, што овозможува да се користи Hf и неговите соединенија за производство на делови наменети за супер-брзински авиони и ракети, вклучувајќи ги и просторите.

Од 1998 година се направени обиди да се создаде "хафниумска бомба", врз основа на изомер 187м2Нама. Но, како резултат на истражување и тестирање, идејата се покажа неодржлива, ова се должи на недостатокот на способност, со сегашните технологии, да се постигне ослободување на вишокот енергија од јадрото на овој изомер.

Други примени на едноставната супстанција Hf

Во нуклеарната енергија, заедно со горенаведените сфери, но дури и во уште поголеми количини, исто така, се користи хафниум. Каде се користи овој метал? Поради неговата способност за снимање на неутроните од Hf, се прават прачки за регулација, специјализирано стакло и керамика.

Хафниум има релативно ниски перформанси на електронскиот излез (3,53 eV) и поради тоа може да се користи во производството на катоди и електронски пушки. Во нуклеарно реактивни гасни фазни мотори, можно е да се најдат бориди и карбиди од хафниум, или подобро, во некои структурни елементи.

Хафниум се користи дури и за производство на термоелектрични генератори и често се наоѓа во јонски мотори. Врз основа на HfO2, се создаваат диелектричари со висок степен на диелектрик. Во иднина се планира да се замени познатиот силициум оксид во микроелектрониката со HfO2 оксид. Оваа замена ќе ја зголеми густината на елементите во чипот.

Како заклучок, може да се каже дека хафиум, чија примена се одвива во многу гранки на човековата активност, почнувајќи секојдневно и завршувајќи со воена и атомска, е исклучително важен елемент. Ова е многу баран метал и во природата секогаш го придружува циркониумот. Реткоста и неговите карактеристики на квалитативните карактеристики предизвикуваат прилично високи трошоци.