Hafnium: aplicación e propiedades

A introdución a este artigo permitirá ao lector descubrir que o hafnio (un elemento químico) é a aplicación que o home utiliza ampliamente en diversas áreas da súa actividade. E tamén se terán en conta as características da natureza química e física da materia, os métodos de extracción e achado no planeta, a breve historia do descubrimento deste elemento.

Que é o hafnio?

O hafnio é un elemento químico da táboa periódica. Está no cuarto grupo, o sexto período, o número atómico é setenta e dous. Refírese a un tipo simple de sustancias, ten unha alta densidade e refractariedade, a cor do metal é de cor branca prateada. Hafnium pode existir en dúas modificacións. Baixo a influencia dunha temperatura de preto de 2016 Kelvin, unha rede de tipo hexagonal, sometida a modificacións alotrópicas, transfórmase nun estado dunha rede cúbica centrada no corpo, a temperatura ambiente ten unha rede cristalina de sinxonia hexagonal.

Desde o descubrimento do elemento

O descubrimento do elemento ocorreu en 1923, cometido por Gyorgy De Heshevi e Koster Dirk. Poderían predecir a valencia e varias características cualitativas do hafnio, a partir das conclusións de N. Bohr, que á súa vez analizaron o traballo do francés J. Urben, que cría que descubría o celta - un novo elemento. Con todo, descubriuse máis tarde que a mestura dunha pequena cantidade de hafnio con lutecio e iterbio era un Keltium.

Niels Bohr, estudando este traballo e utilizando cálculos cuánticos-mecánicos, demostrou que o hafnio é un análogo do elemento no número 71 en PTCA, é dicir, o circonio. Gyorgy De Heshevi e Koster Dirk anunciaron o descubrimento dun novo elemento de hafnio, nomeado despois da cidade na que se realizou o descubrimento, despois de utilizar o método espectral de raios X, os zircones de Noruega e Groenlandia foron analizados repetidamente. A detección da semellanza das liñas de raios X permitiu aos científicos anunciar o descubrimento dun novo elemento de raios X.

Formas de obtención e stocks mundiais

O hafnio está na casca da terra, pero non ten o seu propio mineral e, polo tanto, é un "satélite" do circonio. A cantidade de Hf en minerais é de aproximadamente o 2,5%, ea produción anual é de aproximadamente setenta toneladas. Hafnium é unha sustancia bastante cara, os seus principais lugares están concentrados en Australia, Sudáfrica, Estados Unidos, India e Brasil. A localización dos países en orde de transferencia corresponde aos lugares por número de Hf no país. Cómpre tamén mencionar que Rusia e Ucraína teñen reservas bastante grandes deste metal, a maior parte das cales están concentradas en circonio, loparita e baddeleyite.

Características físicas

Parte das propiedades físicas do hafnio foi mencionado anteriormente. Podes engadirlles que este metal, que tome un estado finamente disperso, faise case negro. Derrete a 2233 graos centígrados, a ebulición comeza a 4603 ^o C. A sección transversal para a captura de neutróns do tipo térmico é moi alta. O zirconio, a diferenza do hafnio, ten un nivel de sección transversal que ten tres ordes de magnitude máis débil. Mentres a captura de Hf é de 115 bares, en circonio é só de aproximadamente 0,2 bar. O hafnio ten un nivel análogo da calor específica do xermanio (Ge) e é anómalo. A capacidade de calor máxima atópase no nivel de 60-80 Kelvin. Isto non pode ser explicado por ningunha teoría relacionada coas forzas de Hooke, debido á incapacidade da función de superposición de Einstein para proporcionar unha curva cun máximo.

Propiedades químicas

O hafnio ten unha resistencia a raios X moito máis forte que a dun circonio similar. O propio metal é bastante inerte, que está asociado cunha película de óxido pasivo que se forma en hafnio. É mellor disolver Hf en ácido fluorhídrico, unha mestura de ácido fluorhídrico con ácido nítrico e vodka real. A altas temperaturas, queima en osíxeno, e ao aire libre comeza a oxidarse. Pode entrar en reaccións de raios X con halóxenos. Ten propiedades hidrofóbicas.

Compostos de dous, tres e catro valentes Hf

Para este elemento, o valor da valencia é variable e, de acordo cos diferentes valores do número de posibles conexións x, hai varios compostos importantes de hafnio con outras substancias.

O dibromuro de hafnium divalente ten unha cor verde escuro. A unha temperatura de 400 graos centígrados comeza o proceso de descomposición coa formación de Hf e HfBr4. Na industria, prodúcese por desproporción nun baleiro de HfBr3 baixo acción térmica.

Trivalent Hf está representado por tribrometo (HfBr3) - esta substancia é de cor negra, bastante dura. Baixo a influencia dunha temperatura igual a 400 graos centígrados, comeza a desproporcionar en dous compoñentes de tetrabrombitos de hafnio e dibromobídeos. O método de produción consiste na redución de HfBr4 ao calentar en hidróxeno, opcionalmente coa adición de aluminio.

Para os compostos de hafnio tetravalente hai un gran número de compostos, é dicir, HfO2 é o seu dióxido e tamén hidróxido coa fórmula X-Hf (OH) 4. Tamén hai tertracloruro (HfCl4), tetrafluoruro (HfF4), tetraioduro (HfI4) e tetrabomida de hafnio mencionado anteriormente (HfBr), e tamén hai hidrogenofosfatos de hafnio (Hf (HPO4) 2).

Aplicación na vida cotiá e comunicación coa medicina

Hafnium atopa a súa aplicación nunha serie de esferas de actividade da raza humana. Isto é debido á multitude de características cualitativas, propiedades que o fan un material indispensable, unha substancia nunha variedade de industrias humanas, asuntos militares e mesmo na industria nuclear.

Entón como se usa o hafnio? Aplicación en medicina: esta é unha das moitas opcións onde podes usar as propiedades deste metal. Dado que os carburos Hf son pesados, prácticamente non corrosivos, poden usarse para fabricar obxectos de corte empregados polos médicos e tamén se utilizan na fabricación dun espello de raios X.

Un elemento con propiedades excepcionais de natureza química e física é o hafnio. Aplicación na vida cotiá, atopa como material na fabricación de tecnoloxía radiofónica, tubos de radio e tubos de televisión. É amplamente utilizado na industria metalúrxica co obxectivo de facer outros metais de propiedades fisico-técnicas e mecánicas de maior calidade. Hafnium tamén se usa en enxeñaría de raios X, pero raramente se usa debido á súa escaseza e aos métodos de aplicación máis importantes.

O uso do hafnio no oficio militar

¿Que outra forma pode usar o hafnio? O uso en armamento é outra esfera da actividade humana, na que non prescinda deste elemento. Os óxidos, os silícidos, os boros e os carburos do hafnio son compostos extremadamente refractarios, por este motivo, nos oficios militares poden utilizarse como revestimento protector. Tamén é extremadamente ultra-forte, o que permite usar Hf e os seus compostos para a produción de pezas destinadas a aeronaves e foguetes de alta velocidade, incluídos os espaciais.

Desde 1998, intentáronse crear unha "bomba de hafnio", baseada no isómero 187m2Hf. Pero como resultado da investigación e probas, a idea resultou ser insostenible, debido á falta de capacidade, coas tecnoloxías actuais, para lograr a liberación de enerxía excesiva desde o núcleo deste isómero.

Outras aplicacións da sustancia simple Hf

Na enerxía nuclear, xunto coas esferas antes mencionadas, pero mesmo en cantidades aínda maiores, o hafnio tamén se usa. Onde está o metal usado? Debido á súa capacidade de captura de neutróns de Hf, fanse varas para regulación, vidro e cerámica especializados.

Hafnium ten un desempeño relativamente baixo da produción electrónica (3,53 eV) e, por esta razón, pode usarse na produción de cátodos e canóns de electróns. Nos motores de fase reactiva nuclear, é posible atopar boruros e carburos de hafnio, ou máis ben nalgúns elementos estruturais.

Hafnium é usado mesmo na fabricación de xeradores de termoeléctricas e frecuentemente se atopa en motores iónicos. Sobre a base do HfO2, créanse dieléctricos cun alto nivel de permisividade. No futuro, está previsto substituír o óxido de silicio familiar en microelectrónica con óxido de HfO2. Esta substitución aumentará a densidade de elementos no chip.

En conclusión, pódese dicir que o hafnio, cuxa aplicación se desenvolve en moitas ramas da actividade humana, comezando diariamente e terminando con militares e atómicos, é un elemento extremadamente importante. Este é un metal moi demandado e na natureza sempre acompaña o circonio. A rareza e as súas características características cualitativas causan un custo bastante elevado.