Fakta Om Hafnium

{h1}

Egenskaber, kilder og anvendelser af elementet hafnium.

Hafnium er et lustøst, sølvfarvet overgangsmetal. Opdaget i 1923 var det næstsidste element med stabile kerner, der skulle tilføjes til det periodiske bord (den endelige var rhenium i 1925). Hafnium er opkaldt efter det latinske ord for København: Hafnia. Elementet har nogle meget vigtige kommercielle anvendelser, herunder dets anvendelse i atomkraftindustrien, elektronisk udstyr, keramik, pærer og ved fremstilling af superlegeringer.

Hafnium findes sjældent frit for naturen og er i stedet til stede i de fleste zirkoniummineraler i en koncentration på op til 5 procent. Faktisk er hafnium så kemisk svarende til zirconium, at adskillelse af de to elementer er yderst vanskeligt. Mest kommercielle hafnium produceres som et biprodukt af zirconiumraffinering.

Hafnium er det 45. mest overflødige element på jorden, der omfatter ca. 3,3 dele pr. Million (ppm) af jordskorpen i vægt ifølge Chemicool. Hafnium er ret korrosionsbestandigt på grund af dannelsen af ​​en oxidfilm på udsatte overflader. Faktisk er det upåvirket af vand, luft og alle alkalier og syrer undtagen hydrogenfluorid.

Hafniumcarbid (HfC) har det højeste smeltepunkt for en hvilken som helst kendt to-element forbindelse ved næsten 7.034 grader Fahrenheit (3.890 grader Celsius) ifølge Jefferson Lab. Det sammensatte hafniumnitrid (HfN) har også et højt smeltepunkt omkring 5,981 grader F (3,305 grader C). Blandt forbindelser af tre elementer har det blandede carbid af wolfram og hafnium det enkelt højeste smeltepunkt for en hvilken som helst kendt forbindelse ved 7,457° F (4,125° C) ifølge Chemistry World. Nogle andre hafniumforbindelser indbefatter hafniumfluorid (HfF4) hafniumchlorid (HfCl4) og hafniumoxid (HfO2).

Bare fakta

  • Atomnummer (antal protoner i kernen): 72
  • Atomisk symbol (på elementernes periodiske tabel): Hf
  • Atomvægt (gennemsnitsmasse af atom): 178,49
  • Tæthed: 13,3 gram pr. Kubikcentimeter
  • Fase ved stuetemperatur: Fast
  • Smeltepunkt: 4,051 grader Fahrenheit (2 233 grader Celsius)
  • Kogepunkt: 8,317 grader F (4,603 grader C)
  • Antal isotoper (atomer af samme element med et andet antal neutroner): 32 hvis halveringstider er kendt med massetal 154 til 185
  • Mest almindelige isotoper: Hf-174, Hf-176, Hf-177, Hf-178, Hf-179 og Hf-180.

Opdagelse

Hafniums tilstedeværelse var blevet forudsagt decennier før sin opdagelse, ifølge Chemistry World. Elementet viste sig at være ret udryddende, da det var næsten umuligt at skelne det kemisk fra det meget mere almindelige zirconium.

Hafnium var stadig ukendt, da den russiske kemiker og opfinder Dimitri Mendeleev udviklede den periodiske lov - en præmoderne version af det periodiske element-tabel - i 1869. I sit arbejde foreslog Mendeleev imidlertid korrekt, at der ville være et element, hvis egenskaber var ens til, men tungere end zirconium og titanium.

I 1911 troede den franske kemiker Georges Urbain, der allerede havde opdaget det sjældne jordartsmaterialet lutetium, at han endelig havde opdaget manglende element 72 - som han fortsatte med at kalde celtium ifølge Chemicool. Men nogle få år senere blev hans opdagelse vist som en kombination af allerede opdagede lanthanider (de 15 metalliske elementer med atomtal 57 til 71 i det periodiske bord).

Det var stadig uklart, om manglende element 72 ville være et overgangsmetal eller et sjældent jordmetal, da det faldt ved grænsen mellem disse to typer af elementer i bordet. De kemikere, der troede det ville være et sjældent jordartsmateriale, udførte mange frugtløse søgninger blandt mineraler indeholdende sjældne jordarter, ifølge Chemistry World.

Men nye beviser, der stammer fra både kemi og fysik, understøttede ideen om, at element 72 ville være et overgangselement. For eksempel vidste forskere, at element 72 faldt under titanium og zirconium i det periodiske bord, og begge disse var kendte overgangselementer. Desuden forudsagde den danske fysiker Niels Bohr, en af ​​grundlæggerne af kvanteteori, at element 72 ville være et overgangsmetal baseret på hans elektroniske konfiguration for elementet, ifølge Chemistry World.

I 1921 opfordrede Bohr den ungarske kemiker Georg von Hevesy og den nederlandske fysiker Dirk Costerto - to unge forskere i hans institut på det tidspunkt - til at søge efter element 72 i zirconiummalm. Baseret på hans kvantteori om atomstruktur, vidste Bohr, at det nye metal ville have en lignende kemisk struktur til zirconium, så der var en stor chance for, at de to elementer ville blive fundet i de samme malme, ifølge Chemicool.

Von Hevesy og Coster tog Bohrs råd og fortsatte med at studere zirconiummalm ved hjælp af røntgenspektroskopi. De brugte Bohrs teori om, hvordan elektroner fylder skaller og subshells inden for atomer for at forudsige forskellene mellem de to elements røntgenspektre, ifølge Chemical and Engineering News. Denne metode resulterede i sidste ende til opdagelsen af ​​hafnium i 1923. Opdagelsen var et af de eneste seks resterende huller i det periodiske bord. De hedder det nye element efter Bohrs hjemby København (Hafniapå latin).

Anvendelser

Hafnium er bemærkelsesværdigt korrosionsbestandigt og en fremragende absorber af neutroner, der tillader brugen heraf i atomubåde og styrestænger til atomreaktorer, en kritisk teknologi, der anvendes til at opretholde fissionsreaktioner. Kontrolstænger holder fissionskædereaktionen aktiv, men forhindrer det også i at accelerere uden kontrol.

Hafnium bruges i elektronisk udstyr som katoder og kondensatorer, såvel som i keramik, fotograferingspærer og glødelamper. Det bruges i vakuumrør som en getter, et stof der kombinerer med og fjerner sporgasser fra rørene, ifølge Jefferson Lab. Hafnium er almindeligt legeret med andre metaller som titanium, jern, niob og tantal. Eksempelvis er varmebestandige hafnium-nobiumlegeringer brugt i luftfartssystemer, såsom rumraketmotorer.

Det sammensatte hafniumcarbid har det højeste smeltepunkt for en hvilken som helst forbindelse, der består af kun to elementer, hvilket gør det muligt at linere høj temperaturovne og ovne ifølge Chemicool.

Der kan man bare se?

  • Hafnium er pyroforisk (antændes spontant) i pulverform.
  • Engelsk kemiker Henry Moseley var den videnskabsmand, der indså, at Georges Urbains element "celtium" ikke var det sande element under zirconium. Desværre afbrød Første Verdenskrig denne unge forskers vigtige forskning. Moseley indgav pligtskyldigt i den britiske hærs kongelige ingeniører og blev dræbt af en snigskytter i 1915. Hans død førte England til at etablere en ny politik, der forbyder prominente forskere at deltage i kamp.
  • I 1925 kom nederlandske kemikere Anton Eduard van Arkel og Jan Hendrik de Boer op for en metode til fremstilling af hafnium med høj renhed. For at gøre dette dekomponerede forskerne hafniumtetraiodid på en varm wolframtråd, hvilket resulterede i en krystalbjælke af rent hafnium ifølge Chemicool. Denne metode kaldes krystalbearbejdningsprocessen.
  • Den atomiske isomer af hafnium har længe været debatteret som et potentielt våben. I Hafnium-kontroversen diskuterer forskerne, om elementet er i stand til at udløse en hurtig frigivelse af energi.
  • Selv om zirconium er kemisk meget lig med hafnium, er det i modsætning til hafnium, idet det er meget dårligt at absorbere neutroner. Derfor anvendes zirconium i det ydre lag af brændstænger, hvor det er vigtigt, at neutroner kan rejse let.

Dating Jordens lag med hafnium

I en nylig undersøgelse kunne et internationalt forskergruppe bekræfte, at jordens første skorpe dannede omkring 4,5 milliarder år siden, takket være deres kemiske analyse af hafnium i en sjælden meteorit. Forskerne mener, at meteoritten stammer fra asteroiden Vesta, efter en stor indvirkning, der sendte stenfragmenter til Jorden, ifølge undersøgelsens pressemeddelelse i Science Daily. Ifølge forskerne er meteoritter dele af de originale materialer, der dannede alle planeter. Til undersøgelsen målte de forholdet mellem isotoperne hafnium-176 og hafnium-177 i meteoritten. Dette gav dem et udgangspunkt for Jordens sammensætning. De sammenlignede resultaterne med de ældste sten på jorden, hvilket i det væsentlige bekræfter, at en jordskorpel allerede havde dannet sig på Jordens overflade omkring 4,5 milliarder år siden. Deres resultater offentliggøres i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).


Video Supplement: Hafnium Facts Uses & Properties | Effect of Hafnium on Health | Things Made from Hafnium Hf Element.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com