Химичен елемент · справочна страница

72Hf

Хафний

Хафний е химичен елемент с атомен номер 72 (Hf), разположен в период 6, група 4 и блок d. Референтното агрегатно състояние при стайна температура е твърдо. Електронната конфигурация е [Xe] 4f14 5d2 6s2.

Атомен номер72

Стандартна атомна маса178.486(6)

Група4

Период6

Блокd

Електронна конфигурация[Xe] 4f14 5d2 6s2

Електронна структура

Какво определя химичното поведение

d подобвивката участва в химията на хафний. Преходните метали могат да използват в химичните връзки електрони с близки енергии, затова променливите степени на окисление, координационните съединения и каталитичното поведение са характерни за d блока.

Електронната конфигурация [Xe] 4f14 5d2 6s2 трябва да се разглежда заедно със степента на окисление в съединението: отнемането на електрони променя запълването на d орбиталите и може да повлияе на цвета, магнетизма, химичното свързване и реактивността.

Химични форми

Съединения, йони и материали

За хафний важни химични форми са металът и неговите сплави, оксиди, халогениди и координационни съединения. Променливите степени на окисление са чести, защото s и d електроните имат близки енергии, а лигандите около металния йон могат силно да променят цвета, магнетизма и реактивността.

Физично поведение

Агрегатно състояние и фазови преходи

Референтното агрегатно състояние при стайна температура е твърдо. Посочената плътност е 13.31 g/cm³. Температурата на топене е 2 504 K (2 231 °C). Температурата на кипене е 4 876 K (4 603 °C). Налягането, чистотата и кристалната структура могат да променят измерените физични свойства.

Разпространение и приложения

Къде се среща хафний и за какво се използва

На практика хафний се среща в приложения като Ядрен контрол, Микроелектроника и Сплави.

На практика

Конкретни примери за приложение

Ядрен контрол

Силното поглъщане на неутрони от някои изотопи на хафний е полезно в материалите за управление на ядрени реактори.

Микроелектроника

Хафний се използва в тънки слоеве, гейтове, междусъединения и процеси за производство на полупроводници в много малки мащаби.

Сплави

Хафний се добавя към метали, за да се променят якостта, устойчивостта на корозия, поведението при топене или свойствата при висока температура.

Положение в периодичната система

Какво показват съседните елементи

Хафний е в период 6 и група 4. В показаната област тантал е непосредствено вдясно от него в същия период; цирконий е над него, а ръдърфордий е под него в същата група. Тези позиции позволяват сравнение на атомния размер, йонизационната енергия и химичното свързване със съседните елементи.

Справочни данни

Физични и атомни свойства

Класификацияпреходен метал

Агрегатно състояние при стайна температуратвърдо

Електронни слоеве2 · 8 · 18 · 32 · 10 · 2

Плътност13.31 g/cm³

Температура на топене2 504 K (2 231 °C)

Температура на кипене4 876 K (4 603 °C)

Електроотрицателност по Полинг1.3

Първа йонизационна енергия658.5 kJ/mol

Електронен афинитет17.18 kJ/mol

Стойностите се отнасят за елемента или за неутралния атом, когато това е приложимо. Физичните данни могат да зависят от алотропната форма, налягането и условията на измерване.

История

Откриване и идентифициране

Откриването на хафний се свързва с Dirk Coster. Разпознаването на елемента, изолирането на чиста проба и определянето на съвременния му атомен номер не е задължително да са станали едновременно.

Изотопи и атомна маса

Как изотопният състав променя числените стойности

Стандартната атомна маса е 178.486(6). Тази стойност се отнася за изотопния състав на естествен земен материал, а не за масата на един конкретен атом.

Хафний има поне един стабилен изотоп. Различните изотопи имат еднакъв брой протони и затова принадлежат към един и същ химичен елемент, но се различават по броя на неутроните и атомната маса.

Безопасност

Работа и експозиция

Рисковете, свързани с хафний, зависят от химичната форма, дозата и пътя на експозиция. Чистият елемент, неговите йони и съединения могат да имат много различни биологични и екологични ефекти, затова данните за безопасност трябва да се проверяват за конкретното използвано вещество.