Гафній – це хімічний елемент з атомним номером 72 та символом Hf, атомна маса 178,49 г/моль. Він є сріблясто-сірим металом, що належить до групи перехідних металів. Цей метал є твердим, сріблястим, блискучим та дуже міцним.
Фізичні властивості гафнію
- Точка плавлення: 3422 градуси Цельсія (6172 градуси Фаренгейта)
- Точка кипіння: 5930 градусів Цельсія (10,706 градусів Фаренгейта)
- Густина: 13,31 г/см³
- Молярна маса: 178,49 г/моль
- Твердість за шкалою Брінелля: 600 МПа
- Електропровідність: 22,6 мегасімен/см
- Теплопровідність: 23,0 Вт/м·К
- Коефіцієнт теплового розширення: 5,9 × 10−6/K
Хімічні властивості гафнію
Гафній має атомний номер 72 та символ Hf. Його електронна конфігурація – [Xe] 4f14 5d2 6s2. Він належить до 4-ї групи періодичної таблиці та має ступені окиснення +4, рідше +3 та +1.
Має наступні хімічні властивості:
- Реагує з киснем, утворюючи оксид гафнію (HfO2).
- Реагує з хлором, бромом, йодом, фтором, утворюючи галогениди гафнію, такі як HfCl4, HfBr4, HfI4, та HfF4.
- Розчиняється у концентрованої сульфової кислоти і селенової кислоти.
- Не реагує з водою, розчинами лугів та кислот, крім сильних кислот, таких як концентрована сульфова кислота та селенова кислота.
- Не розчиняється у більшості органічних розчинників.
Ці хімічні властивості роблять гафній корисним матеріалом для виробництва спеціальних сплавів, а також у якості компонента для захисту від корозії високотемпературних конструкцій.
Ізотопи гафнію
має п’ять ізотопів, атомні маси яких становлять від 174 до 180.
- 174Hf (0.16%)
- 176Hf (5.26%)
- 177Hf (18.60%)
- 178Hf (27.28%)
- 180Hf (35.08%)
Ізотоп 174Hf є стабільним, тоді як ізотопи 176Hf, 177Hf, 178Hf та 180Hf є радіоактивними і відносяться до природних радіоізотопів.
Застосування гафнію
Гафній має декілька важливих застосувань у різних галузях науки і техніки. Деякі з них включають:
- Ядерна енергетика: гафній використовується як матеріал оболонки для паливних елементів в ядерних реакторах. Він має високу стійкість до радіації і високу ефективність захисту від нейтронів.
- Аерокосмічна промисловість: гафній використовується для виготовлення деталей ракетних двигунів, в тому числі засобів охолодження. Він має високу теплостійкість і витримує високі температури.
- Електроніка: гафній використовується для виробництва електронних компонентів, таких як транзистори і конденсатори.
- Хімічна промисловість: гафній використовується як катализатор у хімічних процесах, таких як процеси полімеризації і окиснення. Він також використовується як компонент у сплавах з іншими металами, такими як залізо, титан і ніобій.
- Медицина: гафній використовується для виробництва протезів кісток і зубів, оскільки має високу стійкість до корозії і біологічну сумісність з тканинами людини.