Ķīmiskais elements · uzziņu lapa

72Hf

Hafnijs

Hafnijs ir ķīmiskais elements ar atomnumuru 72 un simbolu Hf; tas atrodas 6. periodā, 4. grupā un d blokā. Atsauces agregātstāvoklis istabas temperatūrā — ciets. Elektronu konfigurācija: [Xe] 4f14 5d2 6s2.

Atomnumurs72

Standarta atommasa178.486(6)

Grupa4

Periods6

Bloksd

Elektronu konfigurācija[Xe] 4f14 5d2 6s2

Elektroniskā uzbūve

Kas nosaka tā ķīmiju

Šī elementa ķīmijā piedalās d apakšlīmenis. Pārejas metāli saitēs var izmantot līdzīgas enerģijas elektronus, tāpēc d blokā bieži sastopamas mainīgas oksidēšanās pakāpes, koordinācijas savienojumi un katalītiskas īpašības.

Elektronu konfigurācija [Xe] 4f14 5d2 6s2 jāskata kopā ar savienojuma oksidēšanās pakāpi: atņemot elektronus, mainās aizpildītās d orbitāles, tāpēc var mainīties krāsa, magnētisms, saišu veidošanās un reaģētspēja.

Ķīmiskās formas

Savienojumi, joni un materiāli

Svarīgas šī elementa ķīmiskās formas ir metāls un sakausējumi, oksīdi, halogenīdi un koordinācijas savienojumi. Mainīgas oksidēšanās pakāpes ir biežas, jo s un d elektronu enerģijas ir līdzīgas, bet ligandi ap metāla jonu var būtiski mainīt krāsu, magnētismu un reaģētspēju.

Fizikālās īpašības

Agregātstāvoklis un fāžu pārejas

Atsauces agregātstāvoklis istabas temperatūrā ir ciets. Norādītais blīvums ir 13.31 g/cm³. Kušanas temperatūra ir 2 504 K (2 231 °C). Viršanas temperatūra ir 4 876 K (4 603 °C). Spiediens, tīrība un kristāliskā struktūra var mainīt izmērītās fizikālās īpašības.

Sastopamība un lietojums

Kur sastopams un kā tiek izmantots hafnijs

Praksē šis elements sastopams tādās jomās kā kodolreaktoru vadība, mikroelektronika un sakausējumi.

Praksē

Reāli lietojuma piemēri

Kodolreaktoru vadība

Daži šī elementa izotopi ļoti labi absorbē neitronus, tāpēc ir noderīgi reaktoru vadības materiālos.

Mikroelektronika

Šo elementu izmanto plānās kārtiņās, aizvaros, starpsavienojumos vai pusvadītāju ražošanas procesos ļoti mazā mērogā.

Sakausējumi

Šo elementu pievieno metāliem, lai mainītu stiprību, izturību pret koroziju, kušanas īpašības vai darbību augstā temperatūrā.

Vieta periodiskajā sistēmā

Ko parāda kaimiņu elementi

Hafnijs atrodas 6. periodā un 4. grupā. Šeit parādītajā apkārtnē: Tajā pašā periodā tieši pa labi atrodas tantals; tajā pašā grupā virs tā atrodas cirkonijs, bet zem tā – rezerfordijs. Šīs pozīcijas ļauj salīdzināt atoma izmēru, jonizācijas enerģiju un ķīmisko saišu raksturu ar kaimiņu elementiem.

Atsauces dati

Fizikālās un atomārās īpašības

Klasifikācijapārejas metāls

Agregātstāvoklis istabas temperatūrāciets

Elektronu čaulas2 · 8 · 18 · 32 · 10 · 2

Blīvums13.31 g/cm³

Kušanas temperatūra2 504 K (2 231 °C)

Viršanas temperatūra4 876 K (4 603 °C)

Elektronegativitāte pēc Polinga1.3

Pirmā jonizācijas enerģija658.5 kJ/mol

Elektronu afinitāte17.18 kJ/mol

Ja vien nav norādīts citādi, vērtības raksturo elementu vai neitrālu atomu. Fizikālie dati var būt atkarīgi no alotropiskās formas, spiediena un mērījumu apstākļiem.

Vēsture

Atklāšana un identificēšana

Elementa atklāšana ir saistīta ar Dirk Coster. Elementa atpazīšana, tīra parauga izolēšana un mūsdienu atomnumura piešķiršana ne vienmēr notika vienlaikus.

Izotopi un atommasa

Kā izotopu sastāvs maina skaitliskās vērtības

Standarta atommasa ir 178.486(6). Šī vērtība raksturo dabiskā Zemes materiāla izotopu sastāvu, nevis viena konkrēta atoma masu.

Šim elementam ir vismaz viens stabils izotops. Dažādiem izotopiem ir vienāds protonu skaits un tāpēc viena un tā pati elementa identitāte, bet atšķirīgs neitronu skaits un atommasa.

Drošība

Darbs ar vielu un iedarbība

Ar šo elementu saistītie riski ir atkarīgi no ķīmiskās formas, devas un iedarbības ceļa. Tīram elementam, tā joniem un savienojumiem var būt ļoti atšķirīga bioloģiskā un vides ietekme, tāpēc jāpārbauda drošības dati par konkrēto izmantoto vielu.