Hafnium

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

{| class="infobox " style="width:300px"

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Hafnium |- style="vertical-align: top;" | colspan="2" style="background-color: inherit; color: inherit; text-align: center; padding-left: .4em; padding-right: .4em; " |

  [Xe] 4f14 5d2 6s2
  Hf
72
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               

|- style="vertical-align: top;" | colspan="2" style="background-color: inherit; color: inherit; text-align: right; padding-left: .4em; padding-right: .4em; font-size:.8em" | ↓ Periodická tabulka ↓ |- style="text-align: center;" | colspan="2" | Hf-crystal bar.jpg |- |-

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Obecné |- style="word-wrap: break-word;background: inherit;" | style="padding: 0 .2em; text-align: right;" | Název, značka, číslo | style=" padding: 0 .4em;" | Hafnium, Hf, 72 |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Cizojazyčné názvy | style="padding: 0 .4em;" | lat. Hafnium |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Skupina, perioda, blok | style="padding: 0 .4em;" | 4. skupina, 6. perioda, blok d |- style="word-wrap: break-word;background: inherit;" | style="padding: 0 .2em; text-align: right;" | Chemická skupina | style=" padding: 0 .4em;" | Přechodné kovy |- |- |- |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Vzhled | style="padding: 0 .4em;" | šedý kov

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Identifikace |- style="word-wrap: break-word;background: inherit;" | style="padding: 0 .2em; text-align: right;" | Registrační číslo CAS | style=" padding: 0 .4em;" class="plainlinks" | 7440-58-6 |- |- |- |- |- |- |- |- |-

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Atomové vlastnosti |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Relativní atomová hmotnost | style="padding: 0 .4em;" | 178,49(2) |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Atomový poloměr | style="padding: 0 .4em;" | 159 pm |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Kovalentní poloměr | style="padding: 0 .4em;" | 175 pm |- |- |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Elektronová konfigurace | style="padding: 0 .4em;" | [Xe] 4f14 5d2 6s2 |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Oxidační čísla | style="padding: 0 .4em;" | II, III, IV |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Elektronegativita (Paulingova stupnice) | style="padding: 0 .4em;" | 1,3

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Ionizační energie |- |- |- |- |- |- |- |- |- |-

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Látkové vlastnosti |- |- |- |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Krystalografická soustava | style="padding: 0 .4em;" | hexagonální |- |- |-

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Mechanické vlastnosti |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Hustota | style="padding: 0 .4em;" | 13,31 g/cm³ |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Skupenství | style="padding: 0 .4em;" | Pevné |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Tvrdost | style="padding: 0 .4em;" | 5,5 |- |- |- |- |-

|- |- |- |- |- |- |-

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Termodynamické vlastnosti |- style="word-wrap: break-word;background: inherit;" | style="padding: 0 .2em; text-align: right;" | Teplota tání | style=" padding: 0 .4em;" | 2 232,85 (2506 K) |- style="word-wrap: break-word;background: inherit;" | style="padding: 0 .2em; text-align: right;" | Teplota varu | style=" padding: 0 .4em;" | 4 602,85 (4876 K) |- |- |- |- |- |- |- |- |- |- |- |- |- |- |-

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Elektromagnetické vlastnosti |- |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Měrný elektrický odpor | style="padding: 0 .4em;" | 331 μΩ |- |- |- |- |- style="word-wrap: break-word;background: inherit" | style="padding: 0 .2em;text-align: right" | Magnetické chování | style="padding: 0 .4em;" | Paramagnetické |- |- |- style="text-align: center;" | colspan="2" |

|- |- |- |- |- |- |- |- |- |- |- |-

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Izotopy |- style=" text-align:center" | colspan="2" |

I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P
5 -
je stabilní s neutrony
je stabilní s neutrony
je stabilní s neutrony

|- ! style="padding: 0 .4em; text-align: center; background-color: rgba(250,128,114,0.7);color: white;" colspan="2" | Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky
SI a STP (25 °C, 100 kPa). |- style=" text-align:center" | colspan="2" |

Zr
Lutecium Hf Tantal

Rf

|} Hafnium, chemická značka Hf, (lat. 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 I typu.

Vyznačuje se mimořádnou chemickou stálostí – je zcela netečný k působení vody a odolává působení většiny běžných minerálních kyselin i roztoků alkalických hydroxidů. Pro 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 Hf+4, ale jsou známy i sloučeniny Hf+3 a Hf+2.

Hafnium bylo objeveno roku 1923 v dánském hlavním městě Kodani, podle jehož latinského jména bylo také pojmenováno. Objeviteli byli chemici Dirk Coster a Georg von 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.[1]

Použití a sloučeniny[editovat | editovat zdroj]

Krystalické kovové hafnium

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

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).

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
  1. (anglicky) Energy Department Releases New Critical Materials Strategy, 15. prosinec 2010

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]