Jaksollinen järjestelmä›Alkuaineet›Hafnium

Alkuaine · viitesivu

72Hf

Hafnium

Hafnium on järjestysluvun 72 alkuaine (Hf). Se sijaitsee jaksossa 6, ryhmässä 4 ja d-lohkossa. Huoneenlämmössä vertailuolomuoto on kiinteä. Elektronikonfiguraatio on [Xe] 4f14 5d2 6s2.

Järjestysluku72

Standardiatomipaino178.486(6)

Ryhmä4

Jakso6

Lohkod

Elektronikonfiguraatio[Xe] 4f14 5d2 6s2

Elektronirakenne

Mikä ohjaa kemiallista käyttäytymistä

Siirtymämetalleilla s- ja d-elektronien energiat ovat lähellä toisiaan. Tämä mahdollistaa useita hapetuslukuja sekä suuren vaihtelun sidoksissa, koordinaatiokemiassa ja materiaalien ominaisuuksissa.

Tämän atomin elektronikonfiguraatio on [Xe] 4f14 5d2 6s2. Valenssielektronien määrä ja energia määräävät, miten atomi sitoutuu ja millaisia ionisia tai kovalenttisia rakenteita se voi muodostaa.

Kemialliset muodot

Yhdisteet, ionit ja materiaalit

Hafnium esiintyy metallina ja seoksissa sekä esimerkiksi oksideissa, halogenideissa ja koordinaatioyhdisteissä. Useat hapetusluvut ovat mahdollisia, koska s- ja d-elektronien energiat ovat lähellä toisiaan.

Fysikaalinen käyttäytyminen

Olomuoto ja faasimuutokset

Huoneenlämmössä vertailuolomuoto on kiinteä. Ilmoitettu tiheys on 13.31 g/cm³. Sulamispiste on 2 504 K (2 231 °C). Kiehumispiste on 4 876 K (4 603 °C). Paine, puhtaus ja kiderakenne voivat vaikuttaa mitattuihin fysikaalisiin ominaisuuksiin.

Esiintyminen ja käyttö

Missä alkuainetta esiintyy ja käytetään

Käytännössä hafnium liittyy erityisesti seuraaviin yhteyksiin: ydinreaktorien säätö, mikroelektroniikka ja seokset.

Käytännössä

Konkreettisia käyttökohteita

Ydinreaktorien säätö

Hafnium-alkuainetta tai sen isotooppeja hyödynnetään ydintekniikassa niiden ydinominaisuuksien vuoksi. Sovellus riippuu käytetystä isotoopista ja materiaalimuodosta.

Mikroelektroniikka

Hafnium-alkuainetta käytetään elektroniikassa silloin, kun sen sähkönjohtavuus, puolijohdeominaisuudet, optinen vaste tai kemiallinen vakaus on hyödyllinen.

Seokset

Hafnium-alkuainetta käytetään seoksissa, kun halutaan muuttaa lujuutta, korroosionkestävyyttä, sulamiskäyttäytymistä tai korkean lämpötilan ominaisuuksia.

Paikka jaksollisessa järjestelmässä

Mitä naapurialkuaineet kertovat

Hafnium sijaitsee jaksossa 6 ja ryhmässä 4. Todelliset naapurialkuaineet auttavat vertaamaan atomikokoa, ionisaatioenergiaa, elektronirakennetta ja sidostapoja jaksollisen järjestelmän sisällä. Tässä lähialueessa näkyvät esimerkiksi Yttrium, Zirkonium, Niobium, Tantaali.

Viitearvot

Fysikaaliset ja atomitason ominaisuudet

Luokitussiirtymämetalli

Olomuoto huoneenlämmössäkiinteä

Elektronikuoret2 · 8 · 18 · 32 · 10 · 2

Tiheys13.31 g/cm³

Sulamispiste2 504 K (2 231 °C)

Kiehumispiste4 876 K (4 603 °C)

Paulingin elektronegatiivisuus1.3

Ensimmäinen ionisaatioenergia658.5 kJ/mol

Elektroniaffiniteetti17.18 kJ/mol

Arvot kuvaavat alkuainetta tai neutraalia atomia silloin, kun se on tarkoituksenmukaista. Fysikaaliset arvot voivat riippua allotroopista, paineesta ja mittausolosuhteista.

Historia

Löytäminen ja tunnistaminen

Tämän alkuaineen löytäminen yhdistetään henkilöön tai ryhmään Dirk Coster. Uuden alkuaineen tunnistaminen, puhtaan näytteen eristäminen ja myöhempi järjestyslukuun 72 perustuva luokittelu eivät aina tapahtuneet samanaikaisesti.

Isotoopit ja atomipaino

Miten isotooppikoostumus vaikuttaa lukuihin

Standardiatomipaino on 178.486(6). Se kuvaa luonnollisen maanpäällisen aineen isotooppikoostumuksen painotettua keskiarvoa, ei yhden tietyn atomin massaa.

Tällä alkuaineella on vähintään yksi pysyvä isotooppi. Isotoopeilla on sama protonien määrä mutta eri neutronien määrä, joten ne ovat sama alkuaine mutta niiden atomimassat eroavat.

Turvallisuus

Käsittely ja altistuminen

Turvallisuus riippuu kemiallisesta muodosta, annoksesta ja altistusreitistä. Puhdas alkuaine, ionit ja yhdisteet voivat vaikuttaa elimistöön ja ympäristöön hyvin eri tavoin, joten käytettävän aineen omat turvallisuustiedot on tarkistettava.