Kémiai elem · adatlap

72Hf

Hafnium

A hafnium 72 rendszámú kémiai elem (Hf), a 6. periódus 4. csoportjában, a d-mezőben található. Szobahőmérsékleten a referencia szerinti halmazállapot: szilárd. Elektronkonfigurációja: [Xe] 4f14 5d2 6s2.

Rendszám72

Standard atomtömeg178.486(6)

Csoport4

Periódus6

Meződ

Elektronkonfiguráció[Xe] 4f14 5d2 6s2

Elektronszerkezet

Mi határozza meg a kémiai viselkedését

A d-alhéj részt vesz a hafnium kémiájában. Az átmenetifémek hasonló energiájú elektronokat használhatnak a kötésképzésben, ezért a d-mezőben gyakoriak a változó oxidációs állapotok, a koordinációs vegyületek és a katalitikus viselkedés.

A [Xe] 4f14 5d2 6s2 elektronkonfigurációt a vegyület oxidációs állapotával együtt kell értelmezni: elektronok eltávolítása megváltoztatja a d-pályák betöltöttségét, és ezzel a színt, mágnesességet, kötésviszonyokat és reakciókészséget is.

Kémiai formák

Vegyületek, ionok és anyagok

A hafnium fontos kémiai formái közé tartozik a fém és ötvözetei, az oxidok, halogenidek és koordinációs vegyületek. A változó oxidációs állapotok gyakoriak, mert az s- és d-elektronok energiája hasonló, a fémion körüli ligandumok pedig erősen módosíthatják a színt, mágnesességet és reakciókészséget.

Fizikai viselkedés

Halmazállapot és fázisátalakulások

A referencia szerinti halmazállapot szobahőmérsékleten szilárd. A megadott sűrűség 13.31 g/cm³. Az olvadáspont 2 504 K (2 231 °C). A forráspont 4 876 K (4 603 °C). A nyomás, a tisztaság és a kristályszerkezet módosíthatja a mért fizikai tulajdonságokat.

Előfordulás és felhasználás

A hafnium előfordulása és felhasználása

A gyakorlatban a hafnium többek között a következő területeken jelenik meg: Reaktorszabályozás, Mikroelektronika és Ötvözetek.

A gyakorlatban

Konkrét felhasználási példák

Reaktorszabályozás

A hafnium egyes izotópjainak erős neutronelnyelése hasznos a reaktorszabályozó anyagokban.

Mikroelektronika

A hafnium vékonyrétegekben, kapuelektródákban, összekötésekben és nanoméretű félvezetőgyártási folyamatokban használható.

Ötvözetek

A hafnium fémek ötvözőjeként módosíthatja a szilárdságot, a korrózióállóságot, az olvadási viselkedést vagy a magas hőmérsékleten mutatott tulajdonságokat.

Helye a periódusos rendszerben

Mit mutatnak a szomszédos elemek

A hafnium a 6. periódus 4. csoportjában található. A bemutatott környezetben tantál közvetlenül jobbra található ugyanabban a periódusban; cirkónium fölötte, raderfordium pedig alatta található ugyanabban a csoportban. Ezek a helyzetek lehetővé teszik az atomméret, az ionizációs energia és a kötési viselkedés összehasonlítását a közeli elemekkel.

Referenciaadatok

Fizikai és atomi tulajdonságok

Besorolásátmenetifém

Halmazállapot szobahőmérsékletenszilárd

Elektronhéjak2 · 8 · 18 · 32 · 10 · 2

Sűrűség13.31 g/cm³

Olvadáspont2 504 K (2 231 °C)

Forráspont4 876 K (4 603 °C)

Pauling-féle elektronegativitás1.3

Első ionizációs energia658.5 kJ/mol

Elektronaffinitás17.18 kJ/mol

Az értékek az elemre, illetve ahol értelmezhető, a semleges atomra vonatkoznak. A fizikai adatok függhetnek az allotróp módosulattól, a nyomástól és a mérési körülményektől.

Történet

Felfedezés és azonosítás

A hafnium felfedezését Dirk Coster nevéhez kötik. Az elem felismerése, tiszta mintájának izolálása és modern rendszámának meghatározása nem feltétlenül ugyanabban az időpontban történt.

Izotópok és atomtömeg

Hogyan befolyásolja az izotópösszetétel az értékeket

A standard atomtömeg 178.486(6). Ez az érték a természetes földi anyag izotópösszetételére vonatkozik, nem egyetlen konkrét atom tömegére.

A hafnium legalább egy stabil izotóppal rendelkezik. Az izotópok protonszáma azonos, ezért ugyanahhoz az elemhez tartoznak, neutronszámuk és atomtömegük azonban különbözik.

Biztonság

Kezelés és expozíció

A hafnium veszélyei a kémiai formától, a dózistól és az expozíció útjától függenek. Az elemi hafnium, ionjai és vegyületei nagyon eltérő biológiai és környezeti hatásúak lehetnek, ezért mindig a ténylegesen kezelt anyagra vonatkozó biztonsági adatokat kell ellenőrizni.