Otevřít hlavní menu

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.

Hafnium
  [Xe] 4f14 5d2 6s2
  Hf
72
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
↓ Periodická tabulka ↓
Hf-crystal bar.jpg
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
Hafnium spectrum visible.png
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P
5 -
je stabilní s neutrony
je stabilní s neutrony
je stabilní s neutrony
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Zr
Lutecium Hf Tantal

Rf

Obsah

Základní fyzikálně-chemické vlastnostiEditovat

 
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 výrobaEditovat

 
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 sloučeninyEditovat

 
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).

LiteraturaEditovat

  • 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 odkazyEditovat