
Hafnium是一种有光泽的银灰色过渡金属。在1923年发现,它是将稳定核添加到元素周期表的次数元素(最后一个是铼1925年)。 Hafnium以拉丁语命名哥本哈根:港口。该元素具有一些非常重要的商业应用,包括其在核电行业,电子设备,陶瓷,灯泡以及超级合金制造中的使用。
hafnium在本质上很少被发现,而是在大多数锆矿物中以高达5%的浓度存在。实际上,hafnium在化学上非常相似锆将这两个要素分开非常困难。大多数商业hafnium是作为锆精炼的副产品生产的。
hafnium是地球上第45个最丰富的元素,根据重量约为地球上的每百万分(ppm)。化学学院。由于在裸露的表面上形成了氧化物膜,因此Hafnium对腐蚀具有很大的抵抗力。实际上,除氟化氢外,它不受水,空气和所有碱和酸的影响。
据报道杰斐逊实验室。化合物氮化物(HFN)也具有高熔点,约为5,981摄氏度(3,305度C)。在三个元素的化合物中,钨和hafnium的混合碳化物具有7,457度(4,125摄氏度)的任何已知化合物的单个最高熔点。化学世界。其他一些Hafnium化合物包括氟化物(HFF)4)氯化物(HFCL)4)和氧化物(HFO2)。
只是事实
- 原子数(核中的质子数):72
- 原子符号(在元素的周期表上):HF
- 原子量(原子的平均质量):178.49
- 密度:每立方厘米13.3克
- 室温的阶段:固体
- 熔点:华氏4,051度(2,233度摄氏)
- 沸点:8,317度F(4,603度C)
- 同位素的数量(具有不同数量的中子的相同元素的原子):32,其半衰期为154至185
- 最常见的同位素:HF-174,HF-176,HF-177,HF-178,HF-179和HF-180。
发现
根据哈夫尼姆的存在在发现之前数十年。化学世界。事实证明,该元素非常难以捉摸,因为几乎不可能将其化学与更常见的锆区分开。
当俄罗斯化学家和发明家Dimitri Mendeleev制定了周期性法律时,Hafnium仍然是未知的元素周期表- 1869年。但是,在他的工作中,Mendeleev正确地预测了将有一个元素,其属性与锆的属性相似,但重重钛。
1911年,法国化学家乔治·乌尔班(Georges Urbain)已经发现了稀土元素镏,认为他终于发现了失踪的元素72,他开始命名凯尔特群岛。化学学院。然而,几年后,他的发现被证明是已经发现的兰塔尼德(Lanthanides)的组合(在元素周期表中具有原子数57至71的15个金属元素)。
目前尚不清楚缺少元素72是过渡金属还是稀土金属,因为它落在表中这两种类型的元素之间的边界上。认为这将是的化学家稀土元素根据化学世界。
但是,化学领域和物理学的新证据都支持了元素72是过渡元素的观念。例如,科学家知道元素72在元素周期表中的钛和锆以下,这两个都是已知的过渡元素。此外,丹麦物理学家Niels Bohr根据化学界,量子理论的创始人之一预测,元素72将是基于其对元素的电子构型的过渡金属。
1921年,博尔(Bohr)鼓励匈牙利化学家Georg von Hevesy和荷兰物理学家Dirk Costerto(当时他的研究所的两名年轻研究人员)在锆矿石中寻找元素72。基于他的原子结构量子理论,Bohr知道新金属的化学结构与锆具有类似的化学结构,因此根据同一矿石中的两个元素很有可能会发现这两个元素化学学院。
冯·赫维斯(Von Hevesy)和科斯特(Coster)接受了玻尔(Bohr)的建议,并使用X射线光谱学开始研究锆矿石。他们使用Bohr关于电子如何填充原子中的壳和子壳的理论来预测两个元素的X射线光谱之间的差异。化学与工程新闻。这种方法最终导致了1923年发现Hafnium的发现。该发现是元素周期表中仅有的六个剩余差距之一。他们以Bohr的家乡哥本哈根命名了新元素(港口在拉丁语中)。
用途
Hafnium非常耐腐蚀,并且具有极佳的中子吸收剂,可在核潜艇和核反应堆控制棒中使用,这是一种用于维持裂变反应的关键技术。控制杆保持裂变链反应活跃,但也防止其加速无法控制。
Hafnium用于电子设备,例如阴极和电容器,以及陶瓷,摄影闪光灯和灯泡丝中。它在真空管中用作getter,是一种结合并去除试管中的痕量气体的物质杰斐逊实验室。 hafnium通常与其他金属合金,例如钛,铁,野虫和塔塔勒姆。例如,耐热的Hafnium-Nobium合金用于航空航天应用,例如太空火箭发动机。
根据仅两个元素组成的任何化合物中,化合物碳化物的熔点最高,可以将其用于排队高温炉和窑炉化学学院。
谁知道?
- hafnium是粉末形式的热量(自发点燃)。
- 英国化学家亨利·莫斯利(Henry Moseley)是科学家,他意识到乔治(Georges)乌尔拜恩(Georges Urbain)的元素“凯尔特(Celtium)”并不是位于锆下的真正元素。不幸的是,第一次世界大战打断了这位年轻科学家的重要研究。莫斯利(Moseley)忠实地参与了英国军队的皇家工程师,并于1915年被一名狙击手杀害。他的死亡导致英格兰制定了一项新的政策,禁止著名科学家参与战斗。
- 1925年,荷兰化学家安东·爱德华·范·阿尔克尔(Anton Eduard Van Arkel)和扬·亨德里克·德·博尔(Jan Hendrik de Boer)提出了一种生产高纯度hafnium的方法。为此,科学家在热钨丝上分解了四碘二氮二氮,导致了纯Hafnium的晶体。化学学院。该方法称为水晶条工艺。
- Hafnium的核异构体长期以来一直被争论为潜在武器。在Hafnium争议中,科学家辩论该元素是否能够触发能量的快速释放。
- 尽管锆在化学上与Hafnium非常相似,但它与Hafnium不同,因为它在吸收中子时非常差。因此,锆在燃料棒的外层中使用,中子可以轻松传播至关重要。
与hafnium约会地球层
在最近的一项研究中,一支国际研究人员团队能够确认地球的第一个地壳大约在45亿年前形成,这要归功于他们在罕见的陨石中对Hafnium的化学分析。研究人员认为,根据研究新闻稿,陨石起源于小行星维斯塔(Vesta科学日报。根据研究人员的说法,陨石是形成所有行星的原始材料的部分。在研究中,他们测量了陨石中同位素HAFNIUM-176和HAFNIUM-177的比率。这为他们提供了地球构图的起点。他们将结果与地球上最古老的岩石进行了比较,从本质上证实了大约45亿年前在地球表面形成的地壳。他们的发现发表在美国国家科学院会议录(PNAS)。