АдукацыяНавука

Гафнія: прымяненне і ўласцівасці

Азнаямленне з дадзеным артыкулам дазволіць чытачу даведацца, што ўяўляе сабой гафнія (хімічны элемент), прымяненне якога шырока выкарыстоўваецца чалавекам у мностве абласцей яго дзейнасці. А таксама будуць разгледжаны ўласцівасці хімічнай і фізічнай прыроды рэчывы, спосабы здабычы і знаходжанне на планеце, будзе разгледжана кароткая гісторыя адкрыцця гэтага элемента.

Што такое гафнія

Гафнія - хімічны элемент табліцы Мендзялеева. Знаходзіцца ў чацвёртай групе, шостым перыядзе, атамны нумар роўны сямідзесяці двух. Ставіцца да простага тыпу рэчываў, мае высокую шчыльнасць і тугаплаўкія, колер металу серабрыста-белы. Гафнія можа існаваць у двух мадыфікацыях. Пад уздзеяннем тэмпературы каля 2016 Кельвінаў рашотка гексагональные тыпу, зведаўшы аллотропические змены, пераходзіць у стан объемноцентрированной кратаў кубічнай формы, пры пакаёвых тэмпературах мае крышталічную рашотку гексагональные Сінгон.

З гісторыі адкрыцця элемента

Адкрыццё элемента адбылося ў 1923, здзейснілі яго Дьердь дэ Хешеви і Вогнішча Дырк. Яны змаглі прадказаць валентнасць і розныя якасныя характарыстыкі гафнія, грунтуючыся на высновах М. Бора, які, у сваю чаргу, аналізаваў працу француза Ж. Урбена, які лічыў, што ён адкрыў кельтаў - новы элемент. Аднак пазней аказалася, што кельты была сумесь малой колькасці гафнія з Лютэцыі і ітэрбія.

Нільс Бор, вывучаючы гэтую працу і выкарыстоўваючы ў сваёй дзейнасці квантовомеханические разлікі, даказаў, што гафнія з'яўляецца аналагам элемента пад нумарам 71 у ПТХЭ, а менавіта цырконія. Дьердь дэ Хешеви і Вогнішча Дырк заявілі пра знаходжанне новага элемента гафнія, названага ў гонар горада, у якім было здзейснена адкрыццё, пасля таго як, выкарыстоўваючы рентгеноспектральный метад, шматкроць прааналізавалі цырконы Нарвегіі і Грэнландыі. Выяўленне падабенства ліній рэнтгенаграмы дазволіла навукоўцам аб'явіць аб выяўленні новага х-скага элемента.

Спосабы атрымання і сусветныя запасы

Гафнія знаходзіцца ў кары зямлі, але не мае ўласнага мінерала, а таму ён з'яўляецца «спадарожнікам» цырконія. Колькасць Hf ў рудах каля 2.5%, і гадавая здабыча складае каля сямідзесяці тон. Гафнія - даволі дарагое рэчыва, яго асноўныя месцы знаходжання сканцэнтраваны ў Аўстраліі, Паўднёва-Афрыканскай Рэспублікі, ЗША, Індыі і Бразіліі. Размяшчэнне краін у па чарзе пералічэння адпавядае мясцінах па колькасці наяўнасці Hf ў краіне. Варта таксама згадаць, што Расія і Украіна маюць даволі вялікія запасы гэтага металу, асноўная колькасць якога засяроджана ў циркономе, лопарей і бадделеите.

фізічная характарыстыка

Частка фізічных уласцівасцяў гафнія была згаданая вышэй. Да іх можна дадаць, што гэты метал, які, прымаючы мелкодісперсного стан, становіцца практычна чорным. Плавіцца пры 2233 градусаў па Цэльсіі, кіпенне пачынаецца пры 4603 аб С. Перасек для захопу нейтронаў цеплавога тыпу вельмі высокае. Цырконій, у адрозненне ад гафнія, мае ўзровень перасеку на тры парадку слабым. У той час як захоп Hf роўны 115 барах, у цырконія ён усяго каля 0.2 бар. Гафнія мае аналагічны ўзровень цеплаёмістасці германію (Ge) і з'яўляецца анамальным. Пік цеплаёмістасці знаходзіцца на ўзроўні 60-80 Кельвінаў. Гэта немагчыма растлумачыць ніводнай тэорыяй, звязанай з гуковскими сіламі, што абумоўлена няздольнасцю функцыі эйнштейновской суперпазіцыі даць крывую з максімумам.

хімічныя ўласцівасці

Гафнія мае х-скую стойкасць значна мацней, чым у аналагічнага цырконія. Сам метал мае даволі вялікую інертнасць, што звязана з плёнкай аксідаў пасіўнага тыпу, якая ўтворыцца на гафнія. Лепш за ўсё Hf раствараецца ў фтороводородной кіслаце, сумесі фтороводородной кіслаты з азотнай кіслатой і ў царскай гарэлцы. Пры высокіх тэмпературах згарае ў кіслародзе, а на адкрытым паветры пачынае акісляцца. Можа ўступаць у х-скія рэакцыі з галагенавымі. Валодае ўласцівасцямі гідрафобныя характару.

Злучэння двух- трох-і четырехвалентного Hf

У дадзенага элемента значэнне валентнасці з'яўляецца пераменным і, у адпаведнасці з рознымі велічынямі колькасці магчымых х-пейскіх сувязяў, існуюць некалькі найважнейшых злучэнняў гафнія з іншымі рэчывамі.

Двухвалентным дибромид гафнія мае цёмна-зялёны колер. Пры тэмпературы 400 градусаў па Цэльсіі пачынае працэс разлажэння з адукацыяй Hf і HfBr4. У прамысловасці здабываюць диспропорционированием ў вакууме HfBr3 пад тэрмічным уздзеяннем.

Трохвалентны Hf прадстаўлены трибромидом (HfBr3) - гэта рэчыва чорна-сіняга колеру, даволі цвёрдае. Пад уздзеяннем тэмпературы, роўнай 400 градусам па Цэльсіі, пачынае диспропорционировать на два кампаненты тетрабромбиты гафнія і дибромбиды. Спосаб атрымання заключаецца ў аднаўленні HfBr4 шляхам награвання ў вадародзе, магчыма з даданнем алюмінія.

Да злучэнням четырехвалентного гафнія ставіцца даволі вялікая колькасць злучэнняў, а менавіта HfO2 - яго дыяксід, а таксама гідраксід з х-ской формулай Hf (OH) 4. Тут жа знаходзяцца третрахлорид (HfCl4), тетрафторид (HfF4), тетраиодид (HfI4) і вышэйзгаданы тетрабомид гафнія (HfBr), яшчэ ёсць гидрофосфаты гафнія (Hf (HPO4) 2).

Прымяненне ў быце і сувязь з медыцынай

Гафнія прымяненне сваё знаходзіць у мностве сфер дзейнасці людскога роду. Гэта звязана з мноствам якасных характарыстык, уласцівасцяў, якія робяць яго незаменным матэрыялам, рэчывам ў мностве галін промыслу чалавека, ваеннай справе і нават у ядзернай прамысловасці.

Так як жа выкарыстоўваецца гафнія? Прымяненне ў медыцыне - гэта адзін з мноства варыянтаў, дзе можна задзейнічаць ўласцівасці гэтага металу. Так як карбід Hf звышмоцныя, практычна не якія падвяргаюцца карозіі, яны могуць выкарыстоўвацца для вырабу рэжучых прадметаў, якія выкарыстоўваюцца лекарамі, таксама іх выкарыстоўваюць пры вырабе рэнтгенаўскага люстэрка.

Элемент з выключнымі ўласцівасцямі як хімічнай, так і фізічнай прыроды - гэта гафнія. Прымяненне ў побыце ён знаходзіць у якасці матэрыялу пры вырабе радыётэхнікі, радиоламп і тэлевізійных трубак. Яго шырока выкарыстоўваюць у металургічнай прамысловасці з мэтай надання іншым металах больш якасных фізіка-тэхнічных і механічных уласцівасцяў. Гафнія прымяненне таксама знаходзіць у х-скім машынабудаванні, але выкарыстоўваецца рэдка ў сілу свайго дэфіцыту і больш важных спосабаў прымянення.

Выкарыстанне гафнія ў ваенным рамястве

Якім чынам яшчэ можна выкарыстоўваць гафнія? Прымяненне ва ўзбраенні - гэта чарговая сфера дзейнасці чалавека, у якой не абыходзіцца без гэтага элемента. Вокісу, силициды, бориды і карбіду гафнія з'яўляюцца надзвычай тугаплаўкія злучэннямі, па гэтай прычыне ў ваенным рамястве іх можна выкарыстоўваць у якасці ахоўнага пакрыцця. Ён таксама з'яўляецца надзвычай сверхжаропрочным, што дазваляе выкарыстоўваць Hf і яго злучэння для вытворчасці дэталяў, прызначаных звышхуткасная самалётам і ракетам, уключаючы касмічныя.

Пачынаючы з 1998 года была зроблена спроба стварыць «гафниевую бомбу», якая базуецца на ізамер 187m2Hf. Але ў выніку даследаванняў і выпрабаванняў ідэя аказалася нежыццяздольнай, гэта звязана з адсутнасцю магчымасці пры цяперашніх тэхналогіях дамагчыся вызвалення залішняга выгляду энергіі з ядра дадзенага ізамера.

Іншыя вобласці прымянення простага рэчывы Hf

У атамнай энергетыцы, нароўні з вышэйзгаданымі сферамі, але нават у яшчэ большай колькасці, таксама выкарыстоўваюць гафнія. Дзе ўжываецца гэты метал? З-за яго здольнасці да нейтронаў захопу з Hf вырабляюць стрыжні для рэгуляцыі, спецыялізаванае шкло і кераміку.

У гафнія адносна нізкі паказчык работы электроннага выхаду (3,53эВ) і з гэтай прычыны яго могуць выкарыстоўваць пры вытворчасці катодаў і электронных гармат. У ядзерных рэактыўных газофазных рухавіках можна знайсці бориды і карбіду гафнія, а дакладней у некаторых структурных элементах.

Гафнія ўжыванне знаходзіць нават пры вырабе электрагенератараў термоэмиссионного тыпу і часта сустракаецца ў іённых рухавіках. На аснове HfO2 ствараюцца дыэлектрыкі, якія маюць высокі ўзровень дыэлектрычнай пранікальнасці. У будучыні плануецца замена звыклага ўсім аксід крэмнію ў мікраэлектроніцы на аксід HfO2. Гэтая замена дазволіць павысіць паказчык шчыльнасці элементаў у чыпе.

У заключэнне можна сказаць, што гафнія, ужыванне якога мае месца ў мностве галін чалавечай дзейнасці, пачынаючы паўсядзённага і заканчваючы ваеннай і атамнай, з'яўляецца надзвычай важным элементам. Гэта вельмі запатрабаваны метал і ў прыродзе заўсёды спадарожнічае цырконія. Рэдкасць і яго асаблівасці якасных характарыстык абумоўліваюць даволі высокі кошт.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.delachieve.com. Theme powered by WordPress.