Гафний

Гафний в Энциклопедическом словаре:
Гафний - (лат. Hafnium) - Hf, химический элемент IV группы периодическойсистемы, атомный номер 72, атомная масса 178,49. Назван от позднелат.Hafnia - Копенгаген. Серебристо-белый тугоплавкий металл; плотность 13,35г/см3, tпл 2230 .С. Материал для регулирующих стержней и защиты ядерныхреакторов, электродов плазмотронов, компонент жаропрочных и тугоплавкихсплавов для авиации и ракетной техники.

Определение слова «Гафний» по БСЭ:
Гафний (лат. Hafnium)
Hf, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; порядковый номер 72, атомная масса 178, 49; серебристо-белый металл. В состав природного Г. входят 6 стабильных изотопов с массовыми числами 174, 176-180. Существование Г. было предсказано Д. И. Менделеевым в 1870. В 1921 Н. Бор показал, что элемент № 72 должен иметь строение атома, подобное цирконию, и что, следовательно, его надо искать не среди редкоземельных элементов, как думали раньше, а среди минералов циркония. Венгерский химик Д. Хевеши и голландский физик Д. Костер систематически исследовали минералы циркония методом рентгеноспектрального анализа и в 1922 обнаружили элемент № 72, назвав его Г. по месту открытия - городу Копенгагену (позднелат. Hafnia).
Г. не имеет собственных минералов и в природе обычно сопутствует цирконию. В земной коре содержится 3,2·10⁻⁴% Г. по массе, в большинстве циркониевых минералов его содержание составляет от 1-2 до 6-7%, во вторичных минералах - иногда до 35%. Наиболее ценным промышленным типом месторождений Г. являются морские и аллювиальные россыпи минерала циркона (см. Цирконий).
Физические и химические свойства. При обычной температуре Г. имеет гексагональную решётку с периодами а = 3,1946 Е и с = 5,0511 Е. Плотность Г. 13,09 г/смі (20°C). Г. тугоплавок, его t_пл 2222 ± 30°C, t_кип 5400°C.
Атомная теплоёмкость 26,3 кдж/(кг-атом·К) [6,27 кал/(г-атом Ч град)] (25-100°C); удельное электросопротивление 32,4·10⁻⁸ ом·м (0°C). Особенность Г. - высокая эмиссионная способность; работа выхода электрона 5,77
Ч 10⁻¹⁹ дж, или 3,60 эв (980-1550°C); Г. имеет высокое сечение захвата тепловых нейтронов, равное 115·10⁻²⁸ мІ, или 115 барн (у циркония 0,18·10⁻²⁸ мІ, или 0,18 барн). Чистый Г. пластичен, легко поддаётся холодной и горячей обработке (прокатке, ковке, штамповке).
По химическим свойствам Г. очень похож на цирконий вследствие почти одинаковых размеров ионов этих элементов и полного сходства электронной структуры. Однако химическая активность Г. несколько меньше, чем Zr. Основная валентность Г. равна 4. Известны также соединения 3-, 2- и 1-валентного Г.
При комнатной температуре компактный Г. совершенно устойчив к атмосферным газам. Однако при нагревании выше 600 °С быстро окисляется и взаимодействует, подобно цирконию, с азотом и водородом. Г. отличается коррозионной стойкостью в чистой воде и водяных парах до температур 400°C. Порошкообразный Г. пирофорен. Двуокись Г. HfO₂ - белое тугоплавкое (плавится 2780°C) вещество, обладающее высокой химической стойкостью. Двуокись Г. и соответствующие ей гидроокиси [HfO₂·H₂O и HfO (OH)₂] амфотерны с преобладанием основных свойств.
При нагревании HfO₂ с щелочами и окислами щелочноземельных металлов образуются гафиаты, например Me₂HfO₃, Me₄HfO₄, Me₂Hf₂O₅.
При нагревании Г. реагирует с галогенами, образуя соединения типа HfX₄ (тетрафторид HfF₄, тетрахлорид HfCl₄ и др.). При высокой температуре Г. взаимодействует с углеродом, бором, азотом, кремнием, образуя металлоподобные, тугоплавкие, весьма устойчивые по отношению к химическим реагентам соединения: HfB, HfBІ (t_пл 3250°C), HfC (t_пл 3887°C), HfN (t_пл 3310°C), Hf₂Si. HfSi, HfSi₂. Металлический Г. растворяется в плавиковой и концентрированной серной кислотах и расплавленных фторидах щелочных металлов. Он практически не растворим в азотной, соляной, фосфорной и органических кислотах и весьма устойчив по отношению к растворам щелочей. К числу хорошо растворимых в воде соединений Г., которые находят применение в технологии и аналитической химии Г., принадлежат тетрахлорид и оксихлорид - HfCl₄ и HfOCl₂·8H₂O, нитраты и сульфаты Г. - HfO (NO₃)₂·nH₂O (n = 2 и 6), Hf (SO₄)₂ и Hf (SO₄)₂·4H₂O.
Для Г. характерно образование комплексов с различными органическими кислородсодержащими соединениями.
Получение и применение. Соединения Г. обычно выделяют в конце технологического цикла производства соединений циркония из рудного сырья. Металлический Г. в настоящее время получают восстановлением HfCl₄ магнием или натрием. Г. начал применяться в различных областях техники лишь недавно. Он используется в ядерной энергетике (регулирующие стержни реакторов, экраны для защиты от нейтронного излучения) и в электронной технике (катоды, геттеры, электроконтакты). Перспективно применение Г. в производстве жаропрочных сплавов для авиации и ракетной техники. Твёрдый раствор карбидов Г. и тантала, плавящийся выше 4000°C, - самый тугоплавкий керамический материал; из него изготовляют тигли для плавки тугоплавких металлов, детали реактивных двигателей.
Лит.: Металлургия гафния, под ред. Д. Е. Томаса и Е. Т. Хейса, пер. с англ., М., 1967; Справочник по редким металлам, пер. с англ., М., 1965, с. 177-203.
Л. Н. Комиссарова.

Гафки    Гафний    Гафса