Hafnium

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Hafnium
  [Xe] 4f14 5d2 6s2
  Hf
72
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo Hafnium, Hf, 72
Cizojazyčné názvy lat. Hafnium
Skupina, perioda, blok 4. skupina, 6. perioda, blok d
Chemická skupina Přechodné kovy
Vzhled šedý kov
Identifikace
Registrační číslo CAS
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost 178,49(2)
Atomový poloměr 159 pm
Kovalentní poloměr 175 pm
Elektronová konfigurace [Xe] 4f14 5d2 6s2
Oxidační čísla II, III, IV
Elektronegativita (Paulingova stupnice) 1,3
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava hexagonální
Mechanické vlastnosti
Hustota 13,31 g/cm³
Skupenství Pevné
Tvrdost 5,5
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání 2 232,85 °C (2 506 K)
Teplota varu 4 602,85 °C (4 876 K)
Elektromagnetické vlastnosti
Měrný elektrický odpor 331 μΩ
Magnetické chování Paramagnetické
Bezpečnost
GHS02 – hořlavé látky
GHS02
[1]
Nebezpečí[1]
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P
174Hf 0,16 2×1015 let α - 170Yb
176Hf 5,26 je stabilní s 104 neutrony
177Hf 18,60 je stabilní s 105 neutrony
178Hf 27,28 je stabilní s 106 neutrony
179Hf 13,62 je stabilní s 107 neutrony
180Hf 35,08 je stabilní s 108 neutrony
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Zr
Lutecium Hf Tantal

Rf

Hafnium (chemická značka Hf, latinsky Hafnium) je šedý až stříbřitě bílý, kovový prvek, chemicky velmi podobný zirkoniu. Hlavní uplatnění nalézá jako složka některých speciálních slitin.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Kousky hafnia

Hafnium je šedý až stříbřitě bílý, středně tvrdý, poměrně vzácný těžký kov. Při teplotách pod 0,35 K je supravodičem 1. typu.

Vyznačuje se mimořádnou chemickou stálostí – je zcela netečný k působení vody a odolává působení většiny běžných minerálních kyselin i roztoků alkalických hydroxidů. Na jeho rozpouštění je nejúčinnější kyselina fluorovodíková (HF) nebo její směsi s jinými minerálními kyselinami.

Chemicky je velmi silně podobné zirkoniu, doprovází jej prakticky ve všech minerálech a horninách a proto je příprava velmi čistého hafnia náročný problém.

Ve sloučeninách se vyskytuje především v mocenství Hf4+, ale jsou známy i sloučeniny Hf3+ a Hf2+.

Hafnium bylo objeveno roku 1923dánském hlavním městě Kodani, podle jehož latinského jména bylo také pojmenováno. Objeviteli byli chemici Dirk Coster a George de Hevesy.

Výskyt a výroba[editovat | editovat zdroj]

Minerál zirkon

Hafnium je v zemské kůře řídkým prvkem, jeho obsah se odhaduje na přibližně 4,5 mg/kg (4,5 ppm). V mořské vodě je jeho koncentrace natolik nízká, že ji nelze přesně určit ani nejcitlivějšími analytickými technikami. Udává se proto, že jeho obsah je nižší než 0,000 008 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom hafnia na 200 miliard atomů vodíku.

Hafnium se v přírodě vyskytuje pouze ve formě sloučenin. V minerálech vždy doprovází zirkonium v množství 1–5 % a minerály obsahující samostatně hafnium nejsou známy. Z významnějších minerálů zirkonia lze jmenovat baddeleyit, zirkon, zirkelit, a uhligit.

Mezi hlavní oblasti těžby minerálů a hornin s výrazným zastoupením zirkonia patří Austrálie, Brazílie, Indie, Rusko, a USA.

Průmyslová výroba hafnia spočívá především v jeho separaci od zirkonia, protože při Krollově procesu, který je dnes základním postupem pro rozklad a separaci zirkoniových rud, je výsledným produktem směs Zr + Hf.

Jejich vzájemná separace se provádí buď frakční destilací chloridů nebo na ionexových kolonách.

Vzhledem k omezené dostupnosti hrozí v nejbližších letech kritický nedostatek zdrojů prvku pro technologické využití.[2]

Použití a sloučeniny[editovat | editovat zdroj]

Krystalické kovové hafnium

Vzhledem ke svému řídkému výskytu a nákladné výrobě nemá hafnium příliš velké praktické uplatnění. Jeho hlavním zdrojem je proces čištění kovového zirkonia pro účely jaderné energetiky.

Hafnium dokáže velmi účinně absorbovat neutrony (až 600× více než zirkonium) a má vynikající mechanické vlastnosti, proto se využívá jako materiál pro řídící tyče reaktorů jaderných ponorek.[3]

Vysoký bod tání a odolnost hafnia jej určují jako jeden z materiálů pro výrobu klasických žárovkových vláken, v nichž je vlákno rozžhaveno průchodem elektrického proudu na takovou teplotu, že je zdrojem viditelného světla (elektromagnetického záření v oblasti vlnových délek 360–900 nm).

Z hafnia se vyrábějí elektrody pro plazmové řezání kovů a sváření.

Společně se zirkoniem, niobem, tantalem a titanem je složkou speciálních slitin s velkou odolností proti korozi a vysokým teplotám.

Při výrobě polovodičů a integrovaných obvodů nalézá uplatnění oxid hafničitý (HfO2).

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. a b Hafnium. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-24]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. (anglicky) Energy Department Releases New Critical Materials Strategy, 15. prosinec 2010
  3. Periodic Table of Elements: Los Alamos National Laboratory. periodic.lanl.gov [online]. [cit. 2020-04-19]. Dostupné online. 

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]