Hafnij: uporaba in lastnosti

Uvod v ta članek bo bralcu omogočil, da bi ugotovil, kaj je hafnij (kemični element), katerega uporabo široko uporablja človek na različnih področjih njegove dejavnosti. Upoštevane bodo tudi lastnosti kemične in fizikalne narave snovi, metode ekstrakcije in najdbe na planetu, obravnavana pa bo tudi kratka zgodovina odkrivanja tega elementa.

Kaj je hafnij

Hafnij je kemijski element periodične tabele. V četrti skupini je šesto obdobje, atomsko število je sedeminsedemdeset. Se nanaša na preprosto vrsto snovi, ima visoko gostoto in odpornost, barva kovine je srebrno bela. Hafnij lahko obstaja v dveh spremembah. Pod vplivom temperature okoli 2016 tipa Kelvina heksagonalno mrežo, ki je bila izpostavljena alotropnih sprememb v stanje telesa sredinsko kubičnih obliki rešetke, pri sobni temperaturi, da ima kristalne mreže heksagonalno sistema.

Od zgodovine odkritja predmeta

Odkritje elementa je nastalo leta 1923, ki sta jo storila Gyorgy De Heshevi in ​​Koster Dirk. Bili so sposobni napovedati valence, in različne kakovostne značilnosti hafnij, ki temelji na Bohr je obrazložitev, ki v zameno, analizirali delo Francoz Jean Urbena, ki je verjel, da je odkril Kelti - nov element. Vendar se je kasneje izkazalo, da je bila mešanica majhne količine hafnija z lutcemijem in ytterbijem Keltium.

Niels Bohr, študij dela in uporabo pri njihovih dejavnostih kvantno-mehanske izračuni so pokazali, da je hafnij analog elementa na številko 71 v PTHE, in sicer cirkonija. Gyorgy de Heshevi Dirk Koster povedal o iskanju novega elementa hafnij, ki se imenuje po mestu, v katerem je bila odkritje, po metodi X-ray, večkrat analizirali zircons Norveško in Grenlandijo. Zaznavanje podobnosti rentgenskih črt je omogočilo znanstvenikom, da objavijo odkritje novega rentgenskega elementa.

Načini pridobivanja in svetovne zaloge

Hafnij je v lubju zemlje, vendar nima lastnega mineralov, zato je "spremljevalec" cirkonija. Količina Hf v rudah je približno 2,5%, letna proizvodnja pa je približno sedemdeset ton. Hafnij je precej draga snov, njegove glavne lokacije so koncentrirane v Avstraliji, Južni Afriki, Združenih državah, Indiji in Braziliji. Lokacija držav v zaporedju prenosa ustreza mestom glede na število Hf v državi. Prav tako je treba omeniti, da imajo Rusija in Ukrajina precej velike rezerve te kovine, večina katerih je koncentrirana v cirkoniju, loparitu in baddeleyitu.

Fizične značilnosti

Del fizikalnih lastnosti hafnija je bil omenjen zgoraj. Lahko jim dodate, da ta kovina, ki se ob fino razpršenem stanju, skoraj črna. Taljenje na 2233 stopinj Celzija, vrelišče se začne pri 4603 ^oC. Presek zajemanja nevtronov termičnega tipa je zelo visok. Cirkonij, v nasprotju s hafnijom, ima stopnjo preseka, ki je trije redki manjši. Medtem ko je zajemanje Hf 115 palic, v cirkoniju je le okoli 0,2 bara. Hafnij ima analogno raven specifične toplote germanija (Ge) in je anomalen. Najvišja toplotna kapaciteta je na ravni 60-80 Kelvin. To ni mogoče razložiti s katerokoli teorijo, povezano s silami Hooke, kar je posledica nezmožnosti Einsteinove superposojne funkcije, da zagotovi največjo krivuljo.

Kemijske lastnosti

Hafnij ima rentgensko odpornost veliko močnejšo kot pri podobnem cirkoniju. Sama kovina je precej inertna, kar je povezano s filmom pasivnega oksida, ki se tvori na hafniju. Najbolje je raztopiti Hf v fluorovodikovi kislini, mešanici fluorovodikove kisline z dušikovo kislino in v vodni vodi. Pri visokih temperaturah gorijo v kisiku in na prostem začnejo oksidirati. Lahko se vključi v rentgenske reakcije s halogeni. Ima lastnosti hidrofobnih znak.

Spojine dveh, treh in štirih valentnih Hf

Za ta element je vrednost valence spremenljiva in v skladu z različnimi vrednostmi števila možnih x-vez, obstaja več pomembnih spojin hafnija z drugimi snovmi.

Divalentni hafnij dibromid ima temno zeleno barvo. Pri temperaturi 400 stopinj Celzija se začne proces razgradnje s tvorbo Hf in HfBr4. V industriji se proizvaja z nesorazmerjem v vakuumu HfBr3 pod termičnim delovanjem.

Trivalentna Hf je zastopana s tribromidom (HfBr3) - ta snov je črno-modra, precej trda. Pod vplivom temperature, ki je enaka 400 stopinj Celzija, se začne nesorazmerno v dve komponenti hafnijskega tetrabrombita in dibromobidov. Proizvodna metoda sestavlja zmanjšanje HfBr4 s segrevanjem v vodiku, po izbiri z dodatkom aluminija.

Spojine s tetravalentnega hafnij nanaša precej veliko število spojin, in sicer HfO2 - to dioksid in hidroksid x XYZ s formulo Hf (OH) 4. Takoj se tretrahlorid (HfCl4), tetrafluorid (HfF4), tetrajodid (HfI4) in omenjeni tetrabomid hafnijev (HFBR), še vedno obstaja hidrogenfosfati hafnij (HF (HPO4) 2).

Uporaba v vsakdanjem življenju in komunikacija z medicino

Hafnium najde svojo uporabo na številnih področjih človeške rase. To je posledica številnih kvalitativnih značilnosti, lastnosti, ki so nepogrešljiv material, snov v različnih človeških industrijah, vojaških zadevah in celo v jedrski industriji.

Torej, kako se uporablja hafnij? Uporaba v medicini - to je ena od mnogih možnosti, kjer lahko uporabite lastnosti tega kovine. Ker so karfidi Hf težki, praktično ne-korozivni, se lahko uporabljajo za izdelavo rezalnih predmetov, ki jih uporabljajo zdravniki, in se uporabljajo tudi za izdelavo rentgenskega zrcala.

Element z izjemnimi lastnostmi tako kemijske kot fizične narave je hafnij. Uporaba v vsakodnevnem življenju, kot material v proizvodnji radijske tehnologije, radijskih in televizijskih cevi. Uporablja se v metalurški industriji, s ciljem izdelave drugih kovin s kakovostnejšimi fizikotehničnimi in mehanskimi lastnostmi. Hafnium se uporablja tudi pri rentgenskem inženirstvu, vendar se zaradi pomanjkanja in pomembnejših načinov uporabe redko uporablja.

Uporaba hafnija v vojaškem plovilu

Kako drugače lahko uporabljam hafnij? Uporaba v oborožitvi je še ena sfera človeške dejavnosti, v kateri brez tega elementa ne deluje. Oksidi, silicidi, boridi in karfidi iz hafnija so izredno ognjevzdržne spojine, zato se lahko v vojaških plovilih uporabljajo kot zaščitni premaz. Prav tako je izjemno odporna na visoke temperature, kar omogoča uporabo Hf in njegovih spojin za izdelavo delov, namenjenih za super-hitre zrakoplove in rakete, vključno s prostorskimi.

Od leta 1998 so poskušali ustvariti "hafnijsko bombo", ki temelji na izomeru 187m2 Hf. Toda zaradi raziskav in testiranja se je izkazalo, da je ideja nevzdržna, kar je posledica pomanjkanja sposobnosti s trenutnimi tehnologijami, da doseže izpust presežne energije iz jedra tega izomera.

Druge uporabe preproste snovi Hf

V jedrski elektrarni, skupaj z zgoraj omenjenimi sferami, pa tudi v še večjih količinah, se uporablja tudi hafnij. Kje se uporablja ta kovina? Zaradi svoje sposobnosti za zajemanje nevtronov iz Hf, so izdelane palice za regulacijo, specializirano steklo in keramika.

Hafnium ima sorazmerno nizko učinkovitost elektronskega izhoda (3,53 eV) in se zato lahko uporablja pri proizvodnji katod in elektronskih pištol. V jedrsko reaktivnih plinastih motorjih lahko najdemo boride in karbide hafnija, ali natančneje v nekaterih strukturnih elementih.

Hafnij najdemo tudi pri izdelavi termoelektričnih generatorjev in ga pogosto najdemo v ionskih motorjih. Na osnovi HfO2 nastajajo dielektriki z visoko stopnjo dielektrične konstante. V prihodnosti je v mikroelektroniki zamenjati znani silicijev oksid s HfO2 oksidom. Ta zamenjava bo povečala gostoto elementov v čipu.

Na koncu lahko rečemo, da je hafnij, katerega uporaba poteka v številnih vejah človeške dejavnosti, ki se začne vsak dan in konča z vojaškim in atomskim, zelo pomemben element. To je zelo zahtevna kovina in v naravi vedno spremlja cirkonij. Redkost in značilnosti kvalitativnih lastnosti povzročajo precej visoke stroške.