Hafniyum atomunun bileşimi. Hafniyum metal - kg başına kapsam ve fiyat. Askeri zanaatta hafniyum kullanımı

Hafniyum, periyodik sistemin 72. elementi olan ağır refrakter gümüşi beyaz bir metaldir.

Hafniyumun keşfinin tarihi

D. I. Mendeleev, 72 seri numaralı bir elementin gelecekteki keşfini öngördü. Ancak Mendeleev, özelliklerini henüz keşfedilmemiş olan skandiyum, germanyum ve galyum özellikleriyle aynı titizlikle tanımlayamadı. Periyodik sistemin uyumu, lantan ve onu takip eden elementler tarafından açıklanamaz bir şekilde ihlal edildi. Daha sonra, seçkin bir Çek kimyager, Mendeleev'in arkadaşı ve ortağı olan Bohuslav Brauner, 14 lantaniti bağımsız bir seride izole etmeyi ve tablonun ana “metninde” hepsini lantan hücresine yerleştirmeyi önerdi. 1907'de en ağır lantanit olan lutesyum keşfedildi. Bununla birlikte, çoğu kimyager, lutetyumun nadir toprak elementlerinin en son ve en ağırı olduğuna inanmıyordu.

72 numaralı element için sistematik aramalar ancak 20. yüzyılda başladı.

1911'de Georges Urbain, nadir toprak cevherlerinde yeni bir element keşfettiğini duyurdu. Bir zamanlar Fransa topraklarında yaşayan Keltlerin eski kabilelerinin onuruna, yeni elemente Celtium adını verdi. 1922'de yine bir Fransız olan Deauvilliers, nadir toprak elementlerinin bir karışımını araştırırken gelişmiş X-ışını analizi yöntemlerini uyguladı. Spektrumda iki yeni çizgi fark eden Deauvillier, bu çizgilerin 72 seri numaralı bir elemente ait olduğuna karar verdi ve Celtium on beşinci lantanit olarak kabul edildi.

Ancak keşif sevinci kısa sürdü.

Bu zamana kadar elektronik model Atom teorisi zaten o kadar gelişmişti ki, temelinde Niels Bohr atomların yapısının periyodikliğini açıklayabildi, elementlerin periyodik sistemdeki özelliklerini ve yerleşim sırasını açıklayabildi. Bohr, hesaplamalarına dayanarak, son nadir toprak elementinin 71 numaralı element - lutesyum olması ve onun görüşüne göre 72 numaralı elementin zirkonyumun bir analogu olması gerektiği sonucuna vardı.

Kopenhag'daki Teorik Fizik Enstitüsü çalışanları Koster ve Hevesy, Bohr'un sonuçlarını deneysel olarak test etmeyi üstlendi. Bu amaçla, birkaç zirkonyum minerali örneğini incelediler. Norveç ve Grönland zirkonlarının kaynayan asitlerle süzülmesinden sonra elde edilen kalıntılar, X-ışını spektral analizine tabi tutulmuştur. X-ışını çizgileri, Moseley yasasına göre 72 numaralı element için hesaplanan karakteristik çizgilerle çakıştı.Bundan yola çıkarak Coster ve Hevesy, 1923 yılında 72 numaralı elementin keşfini duyurdular ve bu keşfin yapıldığı şehrin onuruna hafniyum adını verdiler. yapıldı (Hafnia, Kopenhag'ın Latince adıdır). Aynı makalede, Urbain ve Deauville tarafından elde edilen maddenin, atom numarası 72 olan bir element olamayacağını, çünkü X-ışını çizgilerinin dalga boylarının izin verilenden çok daha fazla teorik değerlerden farklı olduğunu belirttiler. deneysel hata için Ve kısa süre sonra aynı enstitünün çalışanları, Werner ve Hansen, Urbain tarafından keşfedilen spektral çizgilerin hafniyum çizgilerine değil, lutesyuma karşılık geldiğini gösterdiler; %90 hafniyum içeren numunelerin spektrumunda, tek bir Urbain spektral çizgisi bulunamadı.

1924'te Atom Ağırlıkları Komisyonu'nun raporu, Coster ve Hevesy'nin önerdiği gibi, atom numarası 72 olan elementin hafniyum olarak adlandırılması gerektiğini açıkça belirtti. O zamandan beri, "hafniyum" adı, 1949'a kadar "celtium" adını kullanan Fransız bilim adamları dışında, dünyanın tüm bilim adamları tarafından tercih edildi.

hafniyum elde etmek

Hafniyum, zirkonyuma sadece doğal cevher ve minerallerde değil, aynı zamanda metalik zirkonyum da dahil olmak üzere elementin tüm yapay müstahzarlarında eşlik eder. Bu, 72 numaralı elementin keşfinden kısa bir süre sonra kuruldu.

Hafniyumdan ayrılan zirkonyum ilk olarak 1923 yılında Koster ve Hevesy tarafından elde edilmiştir. Ve Jantsen ile birlikte Hevesy, %99 saflıkta ilk metalik hafniyum örneğini aldı.

Sonraki yıllarda, zirkonyum ve hafniyumu ayırmak için birçok yöntem bulundu, ancak bunların hepsi karmaşık ve zaman alıcıydı ve ayrıca zirkonyum ve hafniyumu ayırma sorunu pratik bir ilgi değildi. Esas olarak bilimsel amaçlar için geliştirilmiştir, çünkü zirkonyum ve bileşiklerinin o zamanlar bilinen uygulama alanlarının herhangi birinde, sürekli bir hafniyum safsızlığının varlığı hiç etkilememiştir. Hafniyum ve bileşiklerinin bağımsız kullanımı, özellikle yeni bir şey vaat etmedi. Bu nedenle, hafniyum kimyası yavaş gelişti ve yeni metal ve bileşikleri ihmal edilebilir miktarlarda izole edildi: 1930'a kadar Avrupa'da sadece yaklaşık 70 g saf hafniyum dioksit elde edildi.

Çağımıza atom denir. Bunun nedeni zirkonyum veya hafniyum değil, atom işlerine karıştıkları ortaya çıktı. Ve kimya açısından zirkonyum ve hafniyum analoglarsa, nükleer teknoloji açısından bunlar antipodlardır.

Nötron absorpsiyon olasılığı (fizikte hatırlıyoruz, buna yakalama kesiti denir) ahırlarda ölçülür. Saf zirkonyum 0.18 ahır yakalama kesitine sahipken, saf hafniyum 120 ahır yakalama kesitine sahiptir. %2 hafniyum katkısı, zirkonyumun yakalama kesitini 20 kat artırır, bu nedenle reaktörler için tasarlanan zirkonyum, %0.01'den fazla hafniyum içermemelidir. Doğal zirkonyum bileşiklerinde hafniyum içeriği genellikle %0.5'ten fazladır. Bu elementlerin ayrılması, sırf zirkonyum uğruna da olsa gerekli hale geldi...

1949'da Amerika Birleşik Devletleri'nde sıvı ekstraksiyon yoluyla zirkonyum ve hafniyumun ayrılması için oldukça verimli bir süreç geliştirildi. 1950'de, bu süreç tesiste tanıtıldı ve Ocak 1951'den bu yana, "reaktör dereceli" zirkonyumun sistematik eritilmesi kuruldu. Ayırma işleminde elde edilen hidroksit formundaki hafniyum, başlangıçta atık bir yan üründü. Ancak çok geçmeden teknolojinin hafniyuma ihtiyacı vardı.

Altı doğal hafniyum izotopunun her birinin, büyüklüğü hafniyum izotoplarının nükleer-fiziksel özelliklerine ilişkin verilerden değerlendirilebilecek kendi "nötron iştahı" vardır:

Hafniyum elde etme teknolojisi

Hafniyum elde etmek için en yaygın teknolojik süreç aşağıdaki gibidir.

Ezilmiş zirkon, grafit (veya diğer karbonlu malzeme) ile karıştırılır ve havasız bir ark ocağında 1800°C'ye ısıtılır. Bu durumda zirkonyum ve hafniyum karbon ile bağlanarak ZrC ve HfC karbürleri oluşturur ve silikon SiO monoksit formunda uçar. Aynı karışım hava varlığında ısıtılırsa, reaksiyon ürünleri karbonla birlikte nitrojen içerecektir ve bunlara karbonitridler adı verilir.

Karbürler ve karbonitrürler soğutulur, parçalara ayrılır ve bir şaft fırınına yüklenir. Orada, yaklaşık 500°C'lik bir sıcaklıkta, bu ürünler klor gazı ile reaksiyona girerek zirkonyum ve hafniyum tetraklorürler oluşturur.

Zirkonyum ve hafniyum, bu elementlerin bileşiklerinin özelliklerinde minimal farklılıklar kullanılarak ayrılır. Şimdiye kadar, iki yöntem endüstriyel uygulama bulmuştur: zirkonyum ve hafniyum bileşiklerinin metil izobütil keton veya tributil fosfat içindeki farklı çözünürlüğüne dayalı ekstraksiyon ve K2 ve K2'nin farklı çözünürlüğüne dayalı olarak kompleks florürlerin fraksiyonel kristalizasyonu yöntemi Suda.

Biraz daha kimyasal olarak konuşalım önce ilginç yöntem.

Bir tetraklorür karışımı suda çözülür ve çözeltiye amonyum tiyosiyanat NH4CNS eklenir. Bu çözelti daha sonra HCNS tiyosiyanat ile doyurulmuş metil izobütil keton (MIBK) ile karıştırılır. Bu koşullar altında, hafniyum bileşikleri MIBC'de karşılık gelen zirkonyum bileşiklerinden daha iyi çözünür ve hafniyum organik fazda konsantre edilir. İşlem birçok kez tekrarlanır ve organik bir çözücü içinde sulu bir zirkonyum bileşikleri çözeltisi ve bir hafniyum tuzu çözeltisi elde edilir. Ancak ikincisinde zirkonyum katkısı var. Özü çıkarmak için organik 1. faz bir hidroklorik asit çözeltisi ile yıkanır ve ardından hafniyum bir sülfürik asit çözeltisi ile özütlenir. Hafniyum, kalsinasyon yoluyla hafniyum dioksite dönüştürülen hidroksit formundaki bir sülfürik asit çözeltisinden çökeltilir. İkincisi tekrar klorlanır ve yine süblimasyonla saflaştırılan hafniyum tetraklorür elde edilir.

Metalik hafniyum, magnezyum veya magnezyum-sodyum alaşımı ile saflaştırılmış tetraklorürden indirgenir. İşlem, helyum atmosferinde hava geçirmez şekilde kapatılmış bir fırında gerçekleşir. Bu şekilde elde edilen sünger hafniyum eritilerek külçe haline getirilir. Bu, vakumlu elektrik arkı veya elektron ışını fırınlarında yapılır.

En yüksek saflıkta hafniyum hazırlamak için, ortak bir metal tetraiyodide dönüştürülür ve bu metal daha sonra ayrıştırılır. Yüksek sıcaklık.

Zamanımızda elde edilen tüm hafniyum, reaktör zirkonyum üretiminin bir yan ürünüdür. Bağımsız üretimde hafniyum elde etmek gerekirse, birkaç kat daha pahalı olurdu. Ve zaten en pahalı metallerden biri. Amerikan verilerine göre 1969'da hafniyum gümüşten iki buçuk kat daha pahalıydı.

Şimdi hafniyumun %90'ından fazlası tüketiyor nükleer enerji. Bu nedenle, diğer alanlarda hafniyum kullanma olasılıklarından bahsederken, genellikle “potansiyel” sıfatı eklenir. Büyük olasılıkla, bu durum uzun bir süre devam edecek, çünkü nükleer enerji çok hızlı gelişiyor, endüstrilerin büyük çoğunluğundan daha hızlı... Görünüşe göre, "nükleer" bir metal olmaya mahkum. Ve bu, altı doğal izotoptan sadece birinin radyoaktif olduğu bir elementtir!

Hafniyumun fiziksel özellikleri

Hafniyum, yüksek bir termal nötron yakalama kesitine (yaklaşık 10² ahır) sahipken, kimyasal muadili zirkonyum, 2 büyüklük mertebesi daha küçük, yaklaşık 2 × 10 -1 ahır olan bir yakalama kesitine sahiptir. Bu bağlamda, reaktör yakıt elemanlarını oluşturmak için kullanılan zirkonyumun hafniyumdan tamamen arındırılması gerekir. Hafniyumun nadir doğal izotoplarından biri olan 174 Hf, zayıf alfa aktivitesi sergiler (yarı ömür 2×10 15 yıl).

Hafniyum, zirkonyumdan iki kat daha ağırdır ve zirkonyumdan daha yüksek bir sıcaklıkta (2230°C) erir. Böyle bir dizi erime noktası daha az ilginç değildir; hafniyum oksit - 2912°C, hafniyum borid - 3250°C, hafniyum nitrür - 3310°C, hafniyum karbür - 3890°C; bu nedenle hafniyum da dahil olmak üzere refrakter metallerin nitrürleri, ısıya dayanıklı alaşımların, yüksek sıcaklığa dayanıklı refrakterlerin, sert malzemelerin, radyo ve elektrik alaşımlarının (bolometreler, dirençler, sıcak katotlar) temelidir.

Normal sıcaklıkta, Hafniyum, a = 3.1946Â ve c = 5.0511Â periyotları olan altıgen bir kafese sahiptir. Hafniyumun yoğunluğu 13.09 g/cm3 (20 °C)'dir. Hafniyum refrakterdir, erime noktası 2222 °C, bp t 5400 °C'dir. Atomik ısı kapasitesi 26,3 kJ/(kmol K) (25-100°C); elektrik direnci 32.4·10 -8 ohm·m (0°C). Hafnium'un bir özelliği, yüksek emisyon özelliğidir; elektron çalışma fonksiyonu 5,77 10 -19 J veya 3,60 eV (980-1550°C); Hafniyum, 115·10 -28 m2 veya 115 ahır (zirkonyum 0.18·10 -28 m2 veya 0.18 ahıra sahiptir) gibi yüksek bir termal nötron yakalama kesitine sahiptir. Saf hafniyum sünektir, soğuk ve sıcak işleme (haddeleme, dövme, damgalama) kolayca uygundur.

Hafniyumun kimyasal özellikleri

İle kimyasal özellikler Hafniyum, bu elementlerin iyonlarının hemen hemen aynı boyutları ve elektronik yapının tamamen benzerliği nedeniyle zirkonyuma çok benzer. Bununla birlikte, Hafniumun kimyasal aktivitesi Zr'ninkinden biraz daha azdır. Hafniyumun temel değeri 4'tür. 3-, 2- ve 1-valentli Hafniyum bileşikleri de bilinmektedir.

Oda sıcaklığında kompakt Hafniyum, atmosferik gazlara karşı tamamen dirençlidir. Bununla birlikte, 600 °C'nin üzerinde ısıtıldığında, zirkonyum gibi hızla oksitlenir ve nitrojen ve hidrojen ile etkileşime girer. Hafniyum, saf su ve su buharında 400 °C sıcaklığa kadar korozyon direnci ile ayırt edilir. Toz hafniyum piroforiktir. Hafniyum oksit HfO 2, kimyasal direnci yüksek beyaz refrakter (t pl 2780 °C) bir maddedir. Hafniyum (IV) oksit ve buna karşılık gelen hidroksitleri, temel özelliklerin baskın olduğu amfoteriktir. HfO 2 alkaliler ve alkalin toprak metallerinin oksitleri ile ısıtıldığında, örneğin Me 2 HfO 3 , Me 4 HfO 4 , Me 2 Hf 2 O 3 gibi hafnatlar oluşur.

Hafniyum, tantal gibi, yüzeyde ince bir pasif oksit film oluşumu nedeniyle oldukça inert bir malzemedir. Genel olarak, hafniyumun kimyasal direnci, muadili zirkonyumdan çok daha fazladır.

Hafniyum için en iyi çözücü, hidroflorik asit (HF) veya hidroflorik ve nitrik asitlerin bir karışımı ve aqua regia'dır.

Yüksek sıcaklıklarda (1000 K'nin üzerinde), hafniyum havada oksitlenir ve oksijende yanar. Halojenlerle reaksiyona girer. Asitlere karşı direnç açısından cama benzer. Zirkonyum gibi hidrofobik özelliklere sahiptir (su ile ıslanmaz).

Çok benzer kimyasal özelliklere sahip periyodik sistem elemanlarına analoglar denir. Elementlerin kimyasal analojisinin en çarpıcı örneği zirkonyum ile hafniyum arasındaki benzerliktir. Şimdiye kadar birinin girip diğerinin girmeyeceği bir tepkiye rastlanmadı. Bu, hafniyum ve zirkonyumun aynı dış yapılara sahip olmasıyla açıklanmaktadır. elektron kabukları. Ayrıca atomlarının ve iyonlarının boyutları da hemen hemen aynıdır. Zirkonyum 18. yüzyılda keşfedildi ve hafniyum zirkonyum olarak o kadar başarılı bir şekilde gizlendi ki, bir buçuk yüzyıl boyunca zirkonyum mineralleri ve bunların işlenmesinden elde edilen ürünleri inceleyen bilim adamları, aslında iki elementle uğraştıklarından şüphelenmediler bile. Nitekim 19. yüzyılda Zirkonyum minerallerinde bilinmeyen elementlerin keşfi hakkında birkaç rapor yayınlandı: ostranium (Breithaupt, 1825), noria (Svanberg, 1845), jargonium (Sorbi, 1869), nigrium (Church, 1869), euxenium (Hoffmann ve Prandtl, 1901) . Ancak, bu "iddiaların" hiçbiri kontrol deneyleriyle doğrulanmadı.

En önemli kimyasal bileşikler

iki değerlikli hafniyum bileşikleri

HfBr 2 - sağlam siyah, havada kendiliğinden tutuşur. 400 °C'de hafniyum ve hafniyum tetrabromide ayrışır. Hafniyum tribromürün vakumda ısıtılarak orantısızlaştırılmasıyla elde edilmiştir.

Hf(HPO 4) 2- beyaz çökelti, sülfürik ve hidroflorik asitlerde çözünür. Hafniyum (II) tuzlarının çözeltilerinin fosforik asit ile işlenmesiyle elde edilir.

Üç değerlikli hafniyum bileşikleri

HfBr 3- siyah-mavi katı. 400 °C'de dibromür ve hafniyum tetrabromür ile orantısızdır. Bir hidrojen atmosferinde veya metalik alüminyum ile ısıtılarak hafniyum tetrabromürün indirgenmesiyle elde edilir.

Dört değerlikli hafniyum bileşikleri

HfO2- renksiz monoklinik kristaller (yoğunluk - 9.98 g/cm³) veya renksiz tetragonal kristaller (yoğunluk - 10.47 g/cm³). İkincisi 2900 °C'lik bir erime noktasına sahiptir, suda az çözünür, diyamanyetiktir, ZrO2'den daha temel bir karaktere sahiptir ve katalitik özellikler sergiler. Metalik hafniyumun oksijen içinde ısıtılması veya hidroksit, dioksalat, hafniyum disülfatın kalsine edilmesiyle elde edilir.

Hf(OH)4- perokso-hafniatların oluşumu ile alkaliler ve hidrojen peroksit ilavesiyle çözülen beyaz bir çökelti. Isıtıldığında dört değerlikli hafniyum tuzlarının derin hidrolizi veya hafniyum (IV) tuzlarının çözeltilerinin alkalilerle işlenmesiyle elde edilir.

HFF 4- renksiz kristaller. t pl 1025 ° C, yoğunluk - 7.13 g / cm³. Suda çözünebilir. 300 °C'de bir nitrojen akışı içinde (NH4)2 bileşiğinin termal bozunması ile elde edilir.

HfCl4- 317 °C'de süblimleşen beyaz toz. t pl 432 °C. Klorun metalik hafniyum, hafniyum karbür veya hafniyum (II) oksit ile kömür karışımı üzerindeki etkisiyle elde edilir.

HfBr 4- renksiz kristaller. 322°C'de süblime edilmiştir. t pl 420 °C. 500 ° C'ye ısıtılmış bir hafniyum oksit karışımı üzerinde brom buharının etkisiyle elde edilir (II) kömür ile.

HFI 4- sarı kristaller. 427°C'de süblimleşir ve 1400°C'de termal olarak ayrışır. 300 °C'de hafniyum ile iyodin etkileşimi ile elde edilir.

hafniyum uygulaması

Metalik hafniyumun ana uygulama alanları, havacılık teknolojisi, nükleer endüstri ve özel optikler için alaşımların üretimidir.

Nükleer teknoloji, hafniyumun nötronları yakalama yeteneğini kullanır ve nükleer endüstride kullanımı, kontrol çubukları, özel seramikler ve cam (oksit, karbür, borid, oksokarbür, disprosyum hafnat, lityum hafnat) üretimidir. Hafniyum diborürün bir özelliği ve avantajı, borun "tükenmesi" sırasında çok küçük bir gaz çıkışı (helyum, hidrojen) olmasıdır.
Hafniyum oksit, termal kararlılığı (mp 2780 °C) ve çok yüksek kırılma indeksi nedeniyle optikte kullanılır. Hafniyum tüketiminin önemli bir alanı, fiber optik ürünler için özel sınıf camların üretimi ve ayrıca özellikle yüksek kaliteli optik ürünler, gece görüş cihazları, termal kameralar da dahil olmak üzere ayna kaplamaları elde etmektir. Hafniyum florür benzer bir kapsama sahiptir.
Hafniyum karbür ve borür (mp 3250 °C), aşınmaya son derece dayanıklı kaplamalar olarak ve süper sert alaşımların üretiminde kullanılır. Ek olarak, hafniyum karbür en refrakter bileşiklerden biridir (mp. 3890 ° C) ve nozul üretimi için kullanılır. uzay roketleri ve gaz fazlı nükleerin bazı yapısal elemanları Jet Motorları.
Hafniyum nispeten ayırt eder düşük iş elektron çıkışı (3.53 eV) ve bu nedenle yüksek güçlü radyo tüpleri ve elektron tabancaları için katot üretimi için kullanılır. Aynı zamanda, bu kalite, yüksek erime noktası ile birlikte, argondaki metallerin kaynaklanması için elektrotların ve özellikle karbon dioksit içinde düşük karbonlu çeliğin kaynağı için elektrotların (katotların) üretiminde hafniyumun kullanılmasını mümkün kılar. Bu tür elektrotların karbondioksit içindeki kararlılığı, tungsten olanlardan 3,7 kat daha fazladır. Baryum hafnat ayrıca düşük çalışma fonksiyonlu verimli katotlar olarak kullanılır.
İnce gözenekli bir seramik ürün formundaki hafniyum karbür, sezyum-133 buharının bir vakumda yüzeyinden buharlaşması koşuluyla son derece verimli bir elektron toplayıcı görevi görebilir, bu durumda elektron çalışma fonksiyonu 0.1-0.12 eV'nin altına düşer, ve bu etki, yüksek verimli termiyonik elektrik jeneratörlerinin ve güçlü iyon motorlarının parçalarının oluşturulmasında kullanılabilir.
Hafniyum ve nikel diboride dayalı olarak, aşınmaya karşı oldukça dayanıklı ve sert bir kompozit kaplama geliştirilmiş ve uzun süredir kullanılmaktadır.
Tantal-tungsten-hafniyum alaşımları, gaz fazlı nükleer roket motorlarında yakıt beslemesi için en iyi alaşımlardır.
Hafniyumla alaşımlı titanyum alaşımları gemi yapımında (deniz motoru parçalarının imalatında) kullanılır ve nikelin hafniyumla alaşımlanması sadece mukavemetini ve korozyon direncini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda kaynakların kaynaklanabilirliğini ve mukavemetini önemli ölçüde artırır.
Hafniyumun tantala eklenmesi, yüzeyde yoğun ve geçirimsiz bir kompleks oksit filmi oluşturarak havadaki oksidasyona karşı direncini (ısı direnci) önemli ölçüde artırır ve hepsinden öte, bu oksit filmi ısı döngülerine (termal şok) karşı çok dirençlidir. . Bu özellikler roket teknolojisi için çok önemli alaşımların (memeler, gaz dümenleri) oluşturulmasını mümkün kıldı. Roket memeleri için en iyi hafniyum ve tantal alaşımlarından biri %20'ye kadar hafniyum içerir. Ayrıca, metallerin hava-plazma ve oksijen-alev kesimi için elektrot üretimi için hafniyum-tantal alaşımı kullanıldığında büyük ekonomik etkiye de dikkat edilmelidir. Böyle bir alaşım kullanma deneyimi (hafniyum - %77, tantal - %20, tungsten - %2, gümüş - %0,5, sezyum - %0,1, krom - %0,4) saf hafniyum ile karşılaştırıldığında 9 kat daha uzun hizmet ömrü gösterdi. .
Hafniyumla alaşım yapmak, türbin yapımında, petrol, kimya ve gıda endüstrilerinde çok önemli olan birçok kobalt alaşımını keskin bir şekilde güçlendirir.
Hafniyum, bazı alaşımlarda, nadir toprak elementlerine dayalı (özellikle terbiyum ve samaryum bazlı) ağır hizmet tipi kalıcı mıknatıslar için kullanılır.
Hafniyum karbür (HfC, %20) ve tantal karbürden (TaC, %80) oluşan bir alaşım, en refrakter alaşımdır (en. 4216 °C). Ek olarak, bu alaşımı az miktarda titanyum karbür ile alaşımlarken, erime noktasının 180 derece daha artırılabileceğine dair ayrı göstergeler vardır.
Alüminyuma %1 hafniyum eklenerek, metal tane boyutu 40-50 nm olan ağır hizmet alüminyum alaşımları elde edilir. Bu sadece alaşımı güçlendirmekle kalmaz, aynı zamanda önemli bir nispi uzama sağlar ve kesme ve burulmadaki nihai mukavemeti arttırır ve ayrıca titreşim direncini geliştirir.
Dielektrikler yüksek geçirgenlik hafniyum okside dayalı, önümüzdeki on yıl içinde mikroelektronikte geleneksel silikon oksidin yerini alacak ve bu da çiplerde çok daha yüksek element yoğunluklarının elde edilmesini sağlayacaktır. 2007'den beri 45 nm Intel Penryn işlemcilerde hafniyum dioksit kullanılmaktadır. Hafniyum silisit, elektronikte yüksek geçirgenliğe sahip bir dielektrik olarak da kullanılır. Özel özelliklere sahip dirençli filmler elde etmek için mikroelektronikte hafniyum ve skandiyum alaşımları kullanılır.
Hafniyum, yüksek kaliteli çok katmanlı X-ışını aynaları üretmek için kullanılır.

Bu ayın başlarında, Semiconductor Research Corporation (SRC) bu metali içeren yalıtkanların yapımında "çığır açan" bir başarı duyurmadı. Intel ve IBM'in daha hızlı ve daha enerji verimli mikroişlemciler oluşturmak için hafniyum kullanmayı planladıkları bildiriliyor.

Hafniyum oksit, şu anda kullanımda olan silikon oksitin yerini alacak. Bu nedenle, periyodik tabloda 72. sırada yer alan element, gelecek nesil yarı iletken cihazlarda bir atılım sağlamalıdır. Üreticiler, cep telefonlarından sunuculara kadar çok yaygın olan çiplerde kullanmayı bekliyor.

Nadir bir element bu kadar yoğun bir şekilde kullanılıyorsa, herkes için yeterli olacak mı?

Uzmanlar endişeye mahal olmadığına inanıyor. Bunun başlıca nedeni, tek bir çipte kullanılan hafniyum miktarının ihmal edilebilir düzeyde olmasıdır.

In-Stat analisti Jim McGregor, "300 mm'lik bir gofret için gereken tüm hafniyumu alsanız bile, çıplak gözle görmek imkansız olacaktır" diyor.

IBM'de baş teknoloji uzmanı olan Bernard Meyerson, bunu daha da anlamlı bir şekilde ifade ediyor: Bir santimetre küp hafniyumu alıp bir çip kalınlığında bir yüzeye yayarsanız, 10 futbol sahasına eşit bir alanı kaplayacak kadar kalın. Dahası, bu tahmin daha da kötüsü için bir marjla alınır - ilk olarak, saf hafniyum kullanılmaz, ancak oksidi kullanılır ve ikincisi, teknoloji geliştikçe katman kalınlığı sürekli olarak azalacaktır.

Dünya kaynakları ve hafniyum üretimi

2007'de %99 hafniyum fiyatları kilogram başına ortalama 780 dolardı.

Her yıl, dünyanın tüm ülkeleri birlikte alındığında, bu maddeden yaklaşık 50 ton üretiyor. Altın veya diğer metaller gibi damarlar şeklinde oluşmaz, ancak zirkonyum dioksitin ekstraksiyonu sırasında yan ürün olarak elde edilir (zirkonyum Amerika Birleşik Devletleri, Brezilya, Avustralya, Rusya ve Amerika Birleşik Devletleri'nde oldukça yaygın olan bir metaldir. Çin).

Hafniyum dioksit açısından dünya hafniyum kaynakları 1 milyon tonu biraz aşıyor. Bu kaynakların dağılım yapısı yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir:

Avustralya - 630 bin tondan fazla,
Güney Afrika - neredeyse 287 bin ton,
ABD - 105 bin tonun biraz üzerinde,
Hindistan - yaklaşık 70 bin ton,
Brezilya - 9.88 bin ton.

Hafniyumun yabancı ülkelerdeki hammadde tabanının büyük çoğunluğu, kıyı deniz plaserlerinden gelen zirkon ile temsil edilmektedir.

Bağımsız uzmanlara göre Rusya ve BDT'deki hafniyum rezervleri çok büyük ve bu bağlamda hafniyum endüstrisinin gelişmesiyle Rusya dünya hafniyum pazarında tartışmasız lider haline gelebiliyor. Bu bağlamda, Ukrayna'daki çok önemli hafniyum kaynaklarından da bahsetmeye değer. Rusya ve BDT'deki ana hafniyum içeren mineraller, loparit, zirkon, baddeleyit ve nadir metal alkali granitlerle temsil edilir.

Hafniyum ve zirkonyumun atomik yapılarının yakınlığı, ayırma işlemini pahalı hale getirir. Elde edilen hafniyumun yaklaşık %60-70'i, bir nükleer reaktörde reaksiyonu kontrol etmek için kullanılan "grafit çubukların" üretimine gider. Hafniyumun geri kalanının çoğu, uçak motorlarında kullanılan alaşımları yapmak için kullanılır. Hafniyum eksikliği sorunu henüz ortaya çıkmadı ve gerekirse üretimi artırılabilir.

Hafniyumun canlı organizmalar üzerindeki etkisi

Hafniumun toksik etkisi hayvanlar üzerinde yapılan deneylerde incelenmiştir. Sıçanlar için intragastrik olarak uygulandığında LD50 (%50 ölüme neden olan doz) yaklaşık 400 mg/kg vücut ağırlığı olmuştur. Midede nekrotik değişiklikler gelişti ve solunduğunda bronşiyal mukozada bu tür değişiklikler kaydedildi ve pulmoner ödem de kaydedildi. 6 ve 9 ay boyunca 10.8 mg/m3 konsantrasyonda 5 saat hafniyum karbür ve nitrür için günlük uygulama ile hayvanlarda kronik zehirlenme gelişti.

J/(Kmol)

molar hacim Basit bir maddenin kristal kafesi Kafes yapısı

altıgen

kafes parametreleri

a=3.196 nm; c=5.051 nm

Davranış c/a Diğer özellikler Termal iletkenlik

(300 K) 23,0 W/(m·K)

72

4f 14 5d 2 6s 2

Hafniyum - kimyasal element D. I. Mendeleev'in periyodik sisteminin uzun periyotlu formunun 4. grubu (periyodik sistemin kısa formuna göre - grup IV'ün bir yan alt grubu), altıncı periyot, atom numarası 72. Hf sembolü ile gösterilir. (lat. Hafniyum). Basit bir madde, ağır, ateşe dayanıklı gümüşi beyaz bir metaldir.

Keşif tarihi ve ismin kökeni

D. I. Mendeleev sisteminin 6. döneminin yapısı netleştirilmediği için nadir toprak elementleri arasında Hafniyum arandı. 1911'de Fransız kimyager J. Urbain, Celtium adını verdiği yeni bir elementin keşfini duyurdu. Gerçekte, iterbiyum, lutesyum ve az miktarda hafniyumdan oluşan bir karışım elde etti. Ve ancak N. Bohr, kuantum mekaniksel hesaplamalara dayanarak, son nadir toprak elementinin 71 numaralı element olduğunu gösterdikten sonra, hafniyumun bir zirkonyum analogu olduğu anlaşıldı.

1923 yılında Dirk Coster ve György de Hevesy, özelliklerini ve değerliliğini tahmin eden Bohr'un bulgularına dayanarak, X-ışını spektroskopisi ile Norveç ve Grönland zirkonlarını sistematik olarak analiz ettiler. Zirkonun kaynar asit çözeltileri ile liçlenmesinden sonraki X-ışını çizgilerinin Moseley yasasına göre 72. element için hesaplananlarla çakışması, araştırmacıların bulunduğu şehrin onuruna hafniyum adını verdikleri elementin keşfini duyurmalarına izin verdi. keşif yapıldı (lat. hafniya Kopenhag'ın Latince adı. J. Urbain, N. Coster ve D. Hevesy arasında bundan sonra başlayan öncelik tartışması uzun süre devam etti. 1949'da "hafniyum" elementinin adı Uluslararası Komisyon tarafından onaylandı ve her yerde kabul edildi.

Fiş

Yerkabuğundaki ortalama hafniyum içeriği yaklaşık 4 g/t'dir. Hafniyumda kendi minerallerinin bulunmaması ve zirkonyum ile sürekli ilişkisi nedeniyle, ağırlıkça %2,5 oranında zirkonyum (zirkon %4 HfO 2, baddeleyit - 4 içerir) içerdiği zirkonyum cevherlerinin işlenmesiyle elde edilir. -6% HfO 2). Dünyada yılda ortalama 70 ton hafniyum çıkarılmakta ve üretim hacmi zirkonyum üretim hacmi ile orantılıdır. Skandiyum mineralinin ilginç bir özelliği tortveitittir: zirkonyumdan çok daha fazla hafniyum içerir ve bu durum, tortveititin skandiyuma işlenmesinde ve ondan hafniyumun konsantre edilmesinde çok önemlidir.

Dünya hafniyum kaynakları

2007'de %99 hafniyum fiyatları kilogram başına ortalama 780 dolardı (infogeo.ru'ya göre)

Hafniyum dioksit açısından dünya hafniyum kaynakları 1 milyon tonu biraz aşıyor. Bu kaynakların dağılım yapısı yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir:

Avustralya - 630 bin tondan fazla,
Güney Afrika - neredeyse 287 bin ton,
ABD - 105 bin tonun biraz üzerinde,
Hindistan - yaklaşık 70 bin ton,
Brezilya - 9.88 bin ton.

Hafniyumun yabancı ülkelerdeki hammadde tabanının büyük çoğunluğu, kıyı deniz plaserlerinden gelen zirkon ile temsil edilmektedir.

Fiziksel özellikler

Hafniyum parlak, gümüşi beyaz bir metaldir, sert ve refrakterdir. İnce bir şekilde dağılmış durumda, koyu gri, neredeyse siyah bir renge sahiptir; mat. Normal koşullar altında yoğunluk - 13.31 g / cm3. Erime noktası 2506 (2233 °C), 4876'da (4603 °C) kaynar.

Kimyasal özellikler

Hafniyum için en iyi çözücü hidroflorik asit (HF) veya hidroflorik ve nitrik asitlerin bir karışımı ve aqua regia'dır.

Yüksek sıcaklıklarda (1000'in üzerinde) hafniyum havada oksitlenir ve oksijende yanar. Halojenlerle reaksiyona girer. Asitlere karşı direnç açısından cama benzer. Tıpkı zirkonyum gibi hidrofobik özelliklere sahiptir (su ile ıslanmaz).

En önemli kimyasal bileşikler

iki değerlikli hafniyum bileşikleri

HfBr 2, hafniyum dibromür, havada kendiliğinden tutuşan siyah bir katıdır. 400 °C'de hafniyum ve hafniyum tetrabromide ayrışır. Hafniyum tribromürün vakumda ısıtılarak orantısızlaştırılmasıyla elde edilmiştir.

Üç değerlikli hafniyum bileşikleri

HfBr3, hafniyum tribromür siyah-mavi bir katıdır. 400 °C'de dibromür ve hafniyum tetrabromür ile orantısızdır. Bir hidrojen atmosferinde veya alüminyum metal ile ısıtılarak hafniyum tetrabromürün indirgenmesiyle elde edilir.

Dört değerlikli hafniyum bileşikleri

HfO 2 , hafniyum dioksit - renksiz monoklinik kristaller (yoğunluk - 9.98 g / cm³) veya renksiz tetragonal kristaller (yoğunluk - 10.47 g / cm³). İkincisi var T mp 2900 °C, suda az çözünür, diamanyetik, ZrO 2'den daha bazik ve katalitik özellikler gösterir. Metalik hafniyumun oksijen içinde ısıtılması veya hafniyum hidroksit, dioksalat, hafniyum disülfatın kalsine edilmesiyle elde edilir.
Hf (OH) 4, hafniyum hidroksit - perokso-hafniatlar oluşturmak için alkaliler ve hidrojen peroksit ilavesiyle çözülen beyaz bir çökelti. Isıtıldığında dört değerlikli hafniyum tuzlarının derin hidrolizi veya hafniyum (IV) tuzlarının çözeltilerinin alkalilerle işlenmesiyle elde edilir.
HfF 4 , hafniyum tetraflorür - renksiz kristaller. T pl 1025 ° C, yoğunluk - 7.13 g / cm³. Suda çözünebilir. 300 °C'de bir nitrojen akışı içinde (NH4)2 bileşiğinin termal bozunması ile elde edilir.
HfCl 4 , hafniyum tetraklorür - 317 °C'de süblimleşen beyaz toz. T pl 432 °C. Klorun metalik hafniyum, hafniyum karbür veya hafniyum(II) oksit ile kömür karışımı üzerindeki etkisiyle elde edilir.
HfBr 4 , hafniyum tetrabromür - renksiz kristaller. 322°C'de süblime edilmiştir. T lütfen 420 °C. 500 ° C'ye ısıtılmış bir hafniyum(II) oksit ve kömür karışımı üzerinde brom buharının etkisiyle elde edilir.
HfI 4 , hafniyum tetraiyodür - sarı kristaller. 427°C'de süblimleşir ve 1400°C'de termal olarak ayrışır. 300 °C'de hafniyum ile iyodin etkileşimi ile elde edilir.
Hf (HPO 4) 2, hafniyum hidrojen fosfat - beyaz bir çökelti, sülfürik ve hidroflorik asitlerde çözünür. Hafniyum(IV) tuzlarının çözeltilerinin fosforik asit ile işlenmesiyle elde edilir.

Başvuru

Metalik hafniyumun ana uygulama alanları, havacılık teknolojisi, nükleer endüstri ve özel optikler için alaşımların üretimidir.

Nükleer mühendislik, hafniyumun nötronları yakalama yeteneğinden yararlanır ve nükleer endüstrideki uygulamaları, kontrol çubukları, özel seramikler ve cam (oksit, karbür, borür, oksokarbür, disprosyum hafnat, lityum hafnat) üretimidir. Hafniyum diborürün bir özelliği ve avantajı, borun "tükenmesi" sırasında çok küçük bir gaz çıkışı (helyum, hidrojen) olmasıdır.
Hafniyum oksit, termal kararlılığı (mp 2780 °C) ve çok yüksek kırılma indeksi nedeniyle optikte kullanılır. Hafniyum tüketiminin önemli bir alanı, fiber optik ürünler için özel sınıf camların üretimi ve ayrıca özellikle yüksek kaliteli optik ürünler, gece görüş cihazları, termal kameralar da dahil olmak üzere ayna kaplamaları elde etmektir. Hafniyum florür benzer bir kapsama sahiptir.
Hafniyum karbür ve borür (en. 3250 °C), aşınmaya son derece dayanıklı kaplamalar olarak ve süper sert alaşımların üretiminde kullanılır. Ek olarak, hafniyum karbür en refrakter bileşiklerden biridir (en 3960 ° C) ve uzay roketi memelerinin ve gaz fazlı nükleer jet motorlarının bazı yapısal elemanlarının üretiminde kullanılır.
Hafniyum, nispeten düşük elektron çalışma fonksiyonu (3.53 eV) ile ayırt edilir ve bu nedenle yüksek güçlü radyo tüpleri ve elektron tabancaları için katot yapımında kullanılır. Aynı zamanda, bu kalite, yüksek erime noktası ile birlikte, argondaki metallerin kaynaklanması için elektrotların ve özellikle karbon dioksit içinde yumuşak çeliğin kaynaklanması için elektrotların (katotların) üretiminde hafniyumun kullanılmasını mümkün kılar. Bu elektrotların karbondioksit içindeki kararlılığı, tungsten elektrotlarınkinden 3,7 kat daha fazladır. Baryum hafnat ayrıca düşük çalışma fonksiyonlu verimli katotlar olarak kullanılır.
İnce gözenekli bir seramik ürün formundaki hafniyum karbür, sezyum-133 buharının bir vakumda yüzeyinden buharlaşması koşuluyla son derece verimli bir elektron toplayıcı görevi görebilir, bu durumda elektronların iş fonksiyonu 0.1-0.12 eV'nin altına düşer. ve bu etki, yüksek verimli termiyonik elektrik jeneratörleri ve güçlü iyon motorlarının parçaları oluşturmak için kullanılabilir.
Hafniyum ve nikel diboride dayalı, aşınmaya karşı oldukça dirençli ve sert bir kompozit kaplama geliştirilmiş ve uzun süredir kullanılmaktadır.
Tantal-tungsten-hafniyum alaşımları, gaz fazlı nükleer roket motorlarında yakıt dağıtımı için en iyi alaşımlardır.
Hafniyumla alaşımlı titanyum alaşımları gemi yapımında (deniz motoru parçalarının imalatında) kullanılır ve nikelin hafniyumla alaşımlanması sadece mukavemetini ve korozyon direncini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda kaynakların kaynaklanabilirliğini ve mukavemetini önemli ölçüde artırır.
Tantal hafniyum karbür. Hafniyumun tantala eklenmesi, yüzeyde yoğun ve geçirimsiz bir kompleks oksit filminin oluşması nedeniyle hava oksidasyonuna (ısı direnci) direncini keskin bir şekilde arttırır ve hepsinden önemlisi, bu oksit filmi ısı değişikliklerine (termal) karşı çok dirençlidir. şok). Bu özellikler roket teknolojisi için çok önemli alaşımların (memeler, gaz dümenleri) oluşturulmasını mümkün kıldı. Roket memeleri için en iyi hafniyum ve tantal alaşımlarından biri %20'ye kadar hafniyum içerir. Ayrıca, metallerin hava-plazma ve oksijen-alev kesimi için elektrot üretimi için hafniyum-tantal alaşımı kullanıldığında büyük ekonomik etkiye de dikkat edilmelidir. Böyle bir alaşım kullanma deneyimi (hafniyum - %77, tantal - %20, tungsten - %2, gümüş - %0,5, sezyum - %0,1, krom - %0,4) saf hafniyum ile karşılaştırıldığında 9 kat daha uzun hizmet ömrü gösterdi. .
Hafniyumla alaşım yapmak, türbin yapımı, petrol, kimya ve gıda endüstrilerinde çok önemli olan birçok kobalt alaşımını keskin bir şekilde güçlendirir.
Hafniyum, bazı alaşımlarda, nadir toprak elementlerine dayalı (özellikle terbiyum ve samaryum bazlı) ağır hizmet tipi kalıcı mıknatıslar için kullanılır.
Hafniyum karbür (HfC, %20) ve tantal karbürden (TaC, %80) oluşan bir alaşım, en refrakter alaşımdır (en. 4216 °C). Ek olarak, bu alaşımı az miktarda titanyum karbür ile alaşımlarken, erime noktasının 180 derece daha artırılabileceğine dair ayrı göstergeler vardır.
Alüminyuma %1 hafniyum eklenerek, metal tane boyutu 40-50 nm olan ağır hizmet alüminyum alaşımları elde edilir. Bu sadece alaşımı güçlendirmekle kalmaz, aynı zamanda önemli bir nispi uzama sağlar ve kesme ve burulmadaki nihai mukavemeti arttırır ve ayrıca titreşim direncini geliştirir.
Hafniyum okside dayalı yüksek geçirgenliğe sahip dielektrikler, önümüzdeki on yıl içinde mikro elektronikte geleneksel silikon oksidin yerini alacak ve çiplerde çok daha yüksek element yoğunluklarının elde edilmesini sağlayacak. 2007'den beri 45 nm Intel Penryn işlemcilerde hafniyum dioksit kullanılmaktadır. Ayrıca elektronikte yüksek geçirgenliğe sahip bir dielektrik olarak hafniyum silisit kullanılır. Özel özelliklere sahip dirençli filmler elde etmek için mikroelektronikte hafniyum ve skandiyum alaşımları kullanılır.
Hafniyum, yüksek kaliteli çok katmanlı X-ışını aynaları üretmek için kullanılır.

Gelecek vaat eden uygulama alanları

D. I. Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik sistemi

Uut

Hafnium'u karakterize eden bir alıntı

Onu neredeyse bir çocuk olarak tanıyordu ve sonra Prens Andrei'nin geliniydi. Gözlerinde neşeli, sorgulayıcı bir parıltı parladı; yüzünde sevecen ve garip bir şekilde yaramaz bir ifade vardı.
Pierre akşam yemeğini yer ve bütün akşam dışarıda otururdu; ama Prenses Mary Vespers'a gidiyordu ve Pierre onlarla birlikte ayrıldı.
Ertesi gün Pierre erken geldi, akşam yemeğini yedi ve bütün akşam oturdu. Prenses Mary ve Natasha'nın bir misafiri olduğu için mutlu oldukları gerçeğine rağmen; Pierre'in hayatındaki tüm ilginin artık bu evde yoğunlaşmasına rağmen, akşama kadar her şeyi konuşmuşlardı ve konuşma sürekli olarak önemsiz bir konudan diğerine geçti ve sık sık kesintiye uğradı. Pierre o akşam o kadar geç oturdu ki, Prenses Mary ve Natasha birbirlerine baktılar, belli ki onun yakında gitmesini bekliyorlardı. Pierre bunu gördü ve gidemedi. Onun için zorlaştı, garipti, ama oturmaya devam etti, çünkü kalkıp gidemedi.
Bunun sonunu öngörmeyen Prenses Mary, ilk kalkan oldu ve migrenden şikayet ederek veda etmeye başladı.
- Yani yarın Petersburg'a mı gidiyorsun? Tamam dedi.
Hayır, gitmiyorum, dedi Pierre aceleyle, şaşırmış ve gücenmiş gibi. - Hayır, Petersburg'a mı? Yarın; Sadece veda etmiyorum. Komisyon arayacağım ”dedi, Prenses Marya'nın önünde duruyor, kızarıyor ve gitmiyor.
Natasha ona elini verdi ve gitti. Prenses Mary, aksine, ayrılmak yerine bir koltuğa gömüldü ve parlak, derin bakışlarıyla Pierre'e sert ve dikkatle baktı. Daha önce açıkça gösterdiği yorgunluk şimdi tamamen gitmişti. Kendini uzun bir sohbete hazırlıyormuş gibi derin ve uzun bir iç çekti.
Natasha kaldırıldığında Pierre'in tüm utancı ve beceriksizliği anında kayboldu ve yerini heyecanlı bir animasyon aldı. Sandalyeyi hızla Prenses Marya'ya çok yaklaştırdı.
"Evet, sana söylemek istedim," dedi, sanki kelimelerle, onun bakışıyla cevap verdi. "Prenses yardım et bana. Ne yapmalıyım? umut edebilir miyim? Prenses, arkadaşım, beni dinle. Her şeyi biliyorum. Buna değmediğimi biliyorum; Şimdi bunun hakkında konuşmanın imkansız olduğunu biliyorum. Ama ben onun kardeşi olmak istiyorum. Hayır, istemiyorum... Yapamam...
Durdu ve elleriyle yüzünü ve gözlerini ovuşturdu.
"Eh, işte burada," diye devam etti, görünüşe göre tutarlı bir şekilde konuşmaya çabalayarak. Onu ne zamandan beri sevdiğimi bilmiyorum. Ama onu tüm hayatım boyunca yalnız sevdim ve onu o kadar çok seviyorum ki onsuz bir hayat düşünemiyorum. Şimdi elini istemeye cesaret edemiyorum; ama belki onun benim olabileceği ve bu fırsatı kaçıracağım... fırsatı... korkunç. Söyle bana, umut edebilir miyim? Bana ne yapmam gerektiğini söyle? Sevgili prenses," dedi bir duraklamadan sonra ve cevap vermeyince eline dokundu.
"Bana söylediklerini düşünüyorum," diye yanıtladı Prenses Mary. "Ne olduğunu sana söyleyeyim. Haklısın, şimdi ona aşktan ne demeli... - Prenses sustu. Şunu söylemek istedi: Aşktan bahsetmek artık onun için imkansız; ama durdu, çünkü üçüncü gün aniden değişen Natasha'dan, Pierre ona sevgisini ifade ederse Natasha'nın rahatsız olmayacağını, sadece bunu istediğini gördü.
Prenses Marya yine de, "Ona şimdi söylemek imkansız," dedi.
"Ama ne yapacağım?
"Ver onu bana," dedi Prenses Mary. - Biliyorum…
Pierre, Prenses Mary'nin gözlerinin içine baktı.
"Peki, peki..." dedi.
"Sevdiğini biliyorum... seni sevecek," diye düzeltti Prenses Mary.
Bu sözleri söylemeye vakit bulamadan Pierre sıçradı ve korkmuş bir yüzle Prenses Mary'yi elinden tuttu.
- Neden düşünüyorsun? Umut edebileceğimi mi sanıyorsun? Sence?!
"Evet, sanırım," dedi Prenses Mary gülümseyerek. - Ailene yaz. Ve bana emanet et. Yapabileceğim zaman ona söyleyeceğim. Bunu diliyorum. Ve kalbim öyle olacağını hissediyor.
- Hayır, olamaz! Ne kadar mutluyum! Ama olamaz... Ne kadar mutluyum! Hayır olamaz! - dedi Pierre, Prenses Mary'nin ellerini öperek.
- St. Petersburg'a gidiyorsunuz; daha iyi. Sana yazacağım, dedi.
- Petersburg'a mı? Sürmek? Tamam, evet, gidelim. Ama yarın sana gelebilir miyim?
Ertesi gün, Pierre veda etmeye geldi. Natasha eski günlerden daha az canlıydı; ama o gün, bazen onun gözlerine bakarak, Pierre onun ortadan kaybolduğunu, ne kendisinin ne de kendisinin artık olmadığını hissetti, ancak bir mutluluk hissi vardı. "Yok canım? Hayır olamaz," dedi kendi kendine, onun her bakışına, hareketine, ruhunu neşeyle dolduran her söze.
Ona veda ederken, ince, ince elini tuttuğunda, istemeden biraz daha uzun tuttu.
"Bu el, bu yüz, bu gözler, tüm bu kadın cazibesi hazinesi, bana yabancı, bunların hepsi sonsuza kadar benim, tanıdık, kendim için olduğum gibi mi olacak? Hayır İmkansız!.."
Elveda Kont, dedi ona yüksek sesle. "Seni çok bekleyeceğim," diye ekledi fısıltıyla.
Ve bunlar basit kelimeler Onlara eşlik eden bakış ve yüz ifadesi, iki ay boyunca Pierre'in tükenmez hatıralarına, açıklamalarına ve mutlu rüyalarına konu oldu. “Seni çok bekleyeceğim... Evet, evet, dediği gibi mi? Evet, seni bekliyor olacağım. Ah, ne kadar mutluyum! Ne var, ne kadar mutluyum!” dedi Pierre kendi kendine.

Pierre'in ruhunda, Helen'le flörtü sırasında benzer koşullarda başına gelenlere benzer hiçbir şey olmadı.
O zamanki gibi acı bir utançla söylediği sözleri tekrarlamadı, kendi kendine söylemedi: “Ah, bunu neden söylemedim ve neden, neden o zaman “je vous aime” dedim? ” [Seni seviyorum] Şimdi, tam tersine, onun her sözünü, kendi sözünü, yüzünün tüm detaylarıyla, gülümsemesiyle tekrarladı ve hiçbir şey çıkarmak veya eklemek istemedi: sadece tekrarlamak istedi. Yaptığı şeyin iyi mi kötü mü olduğuna artık hiç şüphe yoktu, artık gölge yoktu. Bazen aklından tek bir korkunç şüphe geçiyordu. Hepsi bir rüyada mı? Prenses Mary yanıldı mı? Fazla gururlu ve kibirli miyim? İnanıyorum; ve aniden, olması gerektiği gibi, Prenses Marya ona söyleyecek ve gülümseyecek ve cevap verecek: “Ne garip! Haklıydı, haksızdı. Onun bir erkek olduğunu bilmiyor mu, sadece bir erkek ve ben? .. Ben tamamen farklıyım, daha yüksek.
Sadece bu şüphe Pierre'e sık sık geldi. O da herhangi bir plan yapmadı. Ona inanılmaz derecede yaklaşan bir mutluluk gibi görünüyordu, bu olur olmaz hiçbir şey daha fazla olamazdı. Her şey sona erdi.
Pierre'in kendini yetersiz gördüğü neşeli, beklenmedik çılgınlık onu ele geçirdi. Hayatın tüm anlamı, yalnızca kendisi için değil, tüm dünya için, ona yalnızca sevgisinden ve onun ona olan sevgisinin olasılığından ibaretmiş gibi geliyordu. Bazen tüm insanlar ona tek bir şeyle meşgul görünüyordu - gelecekteki mutluluğu. Bazen hepsinin kendisi gibi sevindiği ve başka ilgilerle meşgul gibi davranarak bu sevinci saklamaya çalıştığı görülüyordu. Her söz ve hareketinde mutluluğunun ipuçlarını gördü. Kendisiyle tanışan insanları, önemli, gizli rızası, mutlu bakışları ve gülümsemeleriyle sık sık şaşırttı. Ancak insanların onun mutluluğunu bilmeyebileceklerini fark ettiğinde, tüm kalbiyle onlar için üzüldü ve bir şekilde onlara yaptıkları her şeyin tamamen saçmalık ve dikkate değer olmayan önemsiz şeyler olduğunu açıklama arzusu hissetti.
Kendisine hizmet teklif edildiğinde veya bazı genel devlet işleri ve savaş tartışıldığında, tüm insanların mutluluğunun böyle bir olayın sonucuna bağlı olduğunu varsayarak, uysal, taziye gülümsemesiyle dinledi ve görenleri şaşırttı. tuhaf sözleriyle onunla konuştu. Ama hem Pierre'e hayatın gerçek anlamını, yani hissini anlıyor gibi görünen insanlar hem de bunu açıkça anlamayan talihsiz insanlar - bu zaman dilimindeki tüm insanlar ona böyle parlak bir ışık altında görünüyordu. en ufak bir çaba göstermeden, herhangi bir kişiyle tanışarak, içinde iyi ve sevgiye değer olan her şeyi gördüğünde parıldadığını hissediyordu.
Rahmetli karısının işleri ve evrakları göz önüne alındığında, şimdi bildiği mutluluğu bilmediğine üzüldüğü dışında, onun hatırası için hiçbir şey hissetmiyordu. Şimdi yeni bir yer ve bir yıldız almış olmaktan özellikle gurur duyan Prens Vasily, ona dokunaklı, kibar ve acınası bir yaşlı adam gibi görünüyordu.
Pierre sık sık daha sonra bu mutlu çılgınlık zamanını hatırladı. Bu süre zarfında insanlar ve koşullar hakkında kendisi için yaptığı tüm yargılar onun için sonsuza kadar doğru kaldı. İnsanlar ve şeyler hakkındaki bu görüşlerinden sonradan vazgeçmekle kalmamış, tam tersine, içsel şüphe ve çelişkilerde, o çılgınlık döneminde sahip olduğu görüşe başvurmuş ve bu görüşün her zaman doğru olduğu ortaya çıkmıştır.
“Belki,” diye düşündü, “o zamanlar tuhaf ve gülünç görünüyordum; ama sonra göründüğüm kadar kızgın değildim. Tam tersine, o zamanlar her zamankinden daha akıllı ve daha kavrayışlıydım ve hayatta anlaşılmaya değer her şeyi anladım, çünkü... Mutluydum.
Pierre'in çılgınlığı, daha önce olduğu gibi, onları sevmek için insanların erdemleri olarak adlandırdığı kişisel nedenleri beklememesi ve sevginin kalbini taşması ve insanları sebepsiz yere seven, şüphesiz bulmasıydı. onları sevmeye değer sebepler.

Natasha, Pierre'in ayrılmasından sonra, neşeyle alaycı bir gülümsemeyle Prenses Marya'ya kesinlikle, iyi, kesinlikle banyodan ve bir frak ve kısa bir saç kesimi olduğunu söylediği ilk akşamdan, o andan itibaren gizli ve bilinmeyen bir şey ona, ama karşı konulmaz Natasha'nın ruhunda uyandı
Her şey: yüz, yürüyüş, bakış, ses - içinde her şey aniden değişti. Kendisi için beklenmedik - yaşamın gücü, mutluluk umutları ortaya çıktı ve memnuniyet istedi. İlk akşamdan itibaren Natasha, başına gelen her şeyi unutmuş gibiydi. O zamandan beri durumundan hiç şikayet etmedi, geçmiş hakkında tek bir söz söylemedi ve yapmaktan korkmadı. eğlenceli planlar Gelecek için. Pierre'den pek bahsetmedi, ama Prenses Mary ondan bahsettiğinde, gözlerinde çoktan sönmüş bir parıltı parladı ve dudakları garip bir gülümsemeyle büzüldü.
Natasha'da meydana gelen değişiklik, başta Prenses Mary'yi şaşırttı; ama anlamını anladığında bu değişiklik onu üzdü. Prenses Mary, meydana gelen değişikliği tek başına düşünürken, “Kardeşini bu kadar az sevip onu bu kadar çabuk unutabilmesi mümkün mü?” diye düşündü. Ancak Natasha ile birlikteyken ona kızmadı ve onu kınamadı. Natasha'yı yakalayan uyanmış yaşam gücü açıkça o kadar durdurulamaz, kendisi için o kadar beklenmedikti ki, Prenses Mary, Natasha'nın huzurunda, ruhunda bile onu suçlamaya hakkı olmadığını hissetti.
Natasha kendini yeni duyguya öyle bir doluluk ve samimiyetle teslim etti ki, şimdi üzgün değil, neşeli ve neşeli olduğu gerçeğini saklamaya çalışmadı.
Pierre ile her gece yaptığı açıklamadan sonra, Prenses Mary odasına döndüğünde, Natasha onunla eşikte buluştu.
- Dedi mi? Evet? Dedi? diye tekrarladı. Hem neşeli hem de acıklı, sevinci için af dileyerek, Natasha'nın yüzündeki ifade durdu.
“Kapıda dinlemek istedim; ama bana ne söyleyeceğini biliyordum.
Natasha'nın ona baktığı bakış ne kadar anlaşılır olursa olsun, Prenses Marya için ne kadar dokunaklı olursa olsun; heyecanını görünce ne kadar üzülse de; ama Natasha'nın ilk dakikadaki sözleri Prenses Marya'yı rahatsız etti. Kardeşini, aşkını hatırladı.
"Ama ne yapmalı! başka türlü yapamaz,” diye düşündü Prenses Marya; ve üzgün ve biraz sert bir yüzle, Pierre'in ona söylediği her şeyi Natasha'ya iletti. Petersburg'a gideceğini duyunca Natasha şaşırdı.
- Petersburg'a mı? anlamamış gibi tekrarladı. Ama Prenses Mary'nin yüzündeki üzgün ifadeye bakarak, üzüntüsünün nedenini tahmin etti ve aniden gözyaşlarına boğuldu. "Marie," dedi, "bana ne yapacağımı öğret." aptal olmaktan korkuyorum. Sen ne dersen onu yaparım; bana öğret…
- Onu seviyorsun?
Evet, diye fısıldadı Natasha.
- Ne hakkında ağlıyorsun? Senin adına sevindim," dedi Prenses Marya, bu gözyaşları için Natasha'nın sevincini bağışlayarak.
"Yakında olmayacak. Ben onun karısı olduğumda ve sen Nicolas'la evlenince ne mutlu olacak bir düşün.
Natasha, senden bunun hakkında konuşmamanı istedim. Senin hakkında konuşacağız.
Sessiz kaldılar.
- Ama neden Petersburg'a gidelim! - aniden Natasha dedi ve kendisi aceleyle cevap verdi: - Hayır, hayır, gerekli ... Evet, Marie? Yani ihtiyacın var...

12. yılın üzerinden yedi yıl geçti. Avrupa'nın çalkantılı tarihi denizi kıyılarına çekildi. Sessiz görünüyordu; ama insanlığı hareket ettiren gizemli güçler (gizemli çünkü hareketlerini yöneten yasalar bizim için bilinmiyor) eylemlerini sürdürdüler.
Tarihi denizin yüzeyinin hareketsiz görünmesine rağmen, insanlık zamanın hareketi kadar sürekli hareket etti. Çeşitli insan kavrama grupları oluştu ve dağıldı; devletlerin oluşum ve dağılma sebepleri, halkların hareketleri hazırlanmıştır.
Tarihi deniz, eskisinden farklı olarak, bir kıyıdan diğerine esen rüzgarlarla yönleniyordu: Derinlerde kaynıyordu. Tarihsel şahsiyetler, eskisi gibi değil, dalgalar halinde bir kıyıdan diğerine taşındı; şimdi tek bir yerde dönüyor gibiydiler. Önceleri birliklerin başında savaşlar, seferler, muharebeler emirleriyle kitlelerin hareketini yansıtan tarihi şahsiyetler, şimdi siyasi ve diplomatik mülahazalar, kanunlar, risaleler ile kaynayan hareketi yansıtıyordu...
Tarihçiler, tarihsel kişilerin bu faaliyetine tepki diyorlar.
Kendilerine göre gericilik dedikleri şeyin nedeni olan bu tarihi şahsiyetlerin faaliyetlerini anlatan tarihçiler onları şiddetle kınıyor. Herşey ünlü insanlarİskender ve Napolyon'dan bana Stael, Photius, Schelling, Fichte, Chateaubriand ve benzerlerine kadar, o zamanın, ilerlemeye ya da gericiliğe katkıda bulunup bulunmadıklarına göre katı yargılarının önüne çıkarılır ve haklı çıkar ya da mahkûm edilir.
Rusya'da, açıklamalarına göre, bu süre zarfında bir tepki de meydana geldi ve bu tepkinin ana suçlusu, kendi açıklamalarına göre liberallerin ana suçlusu olan İskender I - aynı İskender I idi. saltanatının taahhütleri ve Rusya'nın kurtuluşu.
Bir okul çocuğundan bilgili bir tarihçiye kadar gerçek Rus edebiyatında, saltanatının bu döneminde yanlış eylemleri nedeniyle İskender I'e taş atmayacak kimse yoktur.
"Şunu ve şunu yapmalıydı. Bu durumda, iyi yaptı, bu kötü. Saltanatının başlangıcında ve 12. yılında iyi davrandı; ama kötü davrandı, Polonya'ya bir anayasa verdi, Kutsal İttifak'ı yarattı, Arakcheev'e güç verdi, Golitsyn'i ve mistisizmi teşvik etti, ardından Shishkov ve Photius'u teşvik etti. Kötü yaptı, ordunun ön kısmında yer aldı; kötü davrandı, Semyonovsky alayını kasiyer yaptı, vb.”
Tarihçilerin sahip oldukları insanlığın iyiliği bilgisine dayanarak ona yönelttikleri tüm sitemleri listelemek için on sayfa doldurmak gerekecekti.
Bu suçlamalar ne anlama geliyor?
Tarihçilerin İskender I'i onayladığı eylemler - örneğin: saltanatın liberal girişimleri, Napolyon ile mücadele, onun 12. yılda gösterdiği kararlılık ve 13. yılın kampanyası aynı şeyden gelmiyor. kaynaklar - İskender'in kişiliğini olduğu gibi yapan kan, yetiştirme, yaşam koşulları - bu eylemlerin takip ettiği, tarihçilerin onu suçladığı, örneğin: Kutsal İttifak, Polonya'nın restorasyonu, 20'lerin tepkisi ?
Bu suçlamaların özü nedir?
İskender I gibi tarihi bir şahsiyetin, mümkün olan en yüksek insan gücü seviyesinde duran bir şahsiyet olduğu gerçeğinde, sanki ona odaklanan tüm tarihi ışınların kör edici ışığının odağındaymış gibi; güçten ayrılmaz olan entrika, aldatma, dalkavukluk, kendini kandırma dünyasındaki en güçlü etkilere maruz kalmış bir kişi; kendini, hayatının her dakikasında hisseden, Avrupa'da olan her şeyin sorumluluğunu hisseden ve icat edilmemiş, ancak her insan gibi kişisel alışkanlıkları, tutkuları, iyilik, güzellik, hakikat özlemleriyle yaşayan bir insan - bu Bu kişi, elli yıl önce, sadece erdemli değildi (tarihçiler bundan dolayı sitem etmezler), aynı zamanda genç yaştan itibaren bilimle uğraşan bir profesörün şimdi sahip olduğu insanlığın iyiliği hakkında görüşlere de sahip değildi. kitap okumak, ders vermek ve bu kitap ve dersleri tek bir deftere kopyalamaktır.
Ama I. İskender'in elli yıl önce halkların iyiliğinin ne olduğu konusundaki görüşünde yanıldığını varsaysak bile, İskender'i yargılayan tarihçinin de aynı şekilde, bir süre sonra ortaya çıkacağını istemeden varsaymalıyız. İnsanlığın iyiliği olan bir şey hakkında kendi görüşünde adaletsiz olmak. Bu varsayım çok daha doğal ve gereklidir, çünkü tarihin gelişimini takip ederek, her yıl, her yeni yazarla birlikte, insanlığın iyiliğinin ne olduğu görüşünün değiştiğini görüyoruz; böylece on yıl sonra iyi görünen şey kötü görünür; ve tersi. Dahası, aynı zamanda, neyin kötü neyin iyi olduğu konusunda tarihte tamamen zıt görüşler buluyoruz: Polonya'ya verilen anayasanın ve Kutsal İttifak'ın bir kısmı itibar görüyor, diğerleri ise İskender'i kınıyor.
İskender ve Napolyon'un faaliyetleri hakkında yararlı veya zararlı olduğunu söylemek imkansızdır, çünkü neyin yararlı olduğunu ve neyin zararlı olduğunu söyleyemeyiz. Birisi bu aktiviteyi sevmiyorsa, o zaman sadece neyin iyi olduğuna dair sınırlı anlayışıyla örtüşmediği için sevmiyordur. 12. yılda babamın Moskova'daki evinin korunması ya da Rus birliklerinin ihtişamı ya da St. Petersburg ve diğer üniversitelerin refahı ya da Polonya'nın özgürlüğü ya da Rusya'nın gücü ya da Avrupa'nın dengesi veya belirli bir tür Avrupa aydınlanması - ilerleme, her tarihsel kişinin faaliyetinin, bu hedeflere ek olarak, benim için daha genel ve erişilemez olan başka hedefleri olduğunu kabul etmeliyim.
Ancak sözde bilimin tüm çelişkileri uzlaştırma olanağına sahip olduğunu ve tarihsel kişiler ve olaylar için değişmez bir iyi ve kötü ölçüsüne sahip olduğunu varsayalım.
İskender'in her şeyi farklı şekilde yapabileceğini varsayalım. Farz edelim ki, kendisini suçlayanların, insanlığın hareketinin nihai amacının bilgisine sahip olduğunu iddia edenlerin isteği üzerine, milliyet, özgürlük, eşitlik ve ilerleme programına göre tasarrufta bulunabileceğini varsayalım. başka değil) mevcut suçlayıcıların ona vereceğini. Diyelim ki bu program mümkün ve hazırlanmış olurdu ve İskender buna göre hareket ederdi. O zaman hükümetin o zamanki yönüne - tarihçilere göre iyi ve faydalı olan faaliyetlere - karşı çıkan tüm bu insanların faaliyetlerine ne olurdu? Bu aktivite olmazdı; hayat olmazdı; hiçbir şey olmazdı.
İnsan yaşamının akılla kontrol edilebileceğini varsayarsak, yaşam olasılığı ortadan kalkar.

Tarihçilerin yaptığı gibi, büyük adamların insanlığı ya Rusya'nın ya da Fransa'nın büyüklüğü ya da Avrupa'nın dengesi ya da devrim fikirlerinin yayılması ya da genel ilerleme ya da her ne olursa olsun belirli hedeflere götürdüğü varsayılırsa. yani tesadüf ve deha kavramları olmadan tarihin fenomenlerini açıklamak imkansızdır.

Hf - kimya. periyodik elementler sisteminin IV. grubunun elementi; de. ve. 72, at. m.178.49. Gümüş beyaz metal. Bileşiklerde +4 oksidasyon durumu sergiler. Doğal hidrojen, kütle numaraları 174, 176-180 olan altı kararlı izotoptan oluşur. Kütle numaraları 170-173.175, 179, 180, 181, 183 ve yarılanma ömürleri sırasıyla 1.87 saat, 16 saat, 5 yıl, 23.6 saat, 70 gün, 19 saniye, 5.5 saat, 46 gün ve 64 dakika olan yapay radyoaktif malzemeler elde edilmiştir. .

Hafniyum 1922 yılında Macarlar tarafından keşfedilmiştir. kimyager D. Khevesi ve goll. fizikçi D. Coster. Metal G, 1925'te D. Hevesy tarafından alındı. Hafniumun yaygın olarak kullanılmaya başlanması, nükleer teknolojide kullanılmasıyla ilişkilidir. G. saçılmış bir elementtir, kendi minerallerine sahip değildir ve doğada genellikle zirkonyuma (%1-7) eşlik eder. Yerkabuğundaki içeriği %3,2 %10-4'tür. G. iki polimorfik modifikasyonda bulunur. Olağan sıcaklıkta, magnezyum tipinde altıgen sıkı paketlenmiş bir kafes, a = 3.1883 A, c = 5.0422 A, c/a = 1.5815 (%0.78 Zr içeriği ile) periyotlarıyla stabildir. t-ry 1760 ± 35 °C'nin üzerinde, gövde merkezli bir kübik kafes kararlıdır (tipα -Fe) periyodu a = 3.60 A (t-ra 2000 ° C). Yoğunluk (t-ra 20°C) 13.31 g/cm3 tpl 2222 ± 30°C; tkap = 5400° s. Sıcaklık katsayısı doğrusal genişleme (%0,86-0,89 Zr içeriği ile) aralık t-p 0-1000°C 5,9 10 -6 derece-1'dir. Termal iletkenlik katsayısı (şarap %2 Zr içerdiğinde), sıcaklıkta 50'den 500 ° C'ye bir artışla 0.0533'ten 0.0490 cal / cm sn dereceye düşer. Özısı(t-ra 25°C) 0.0342 cal/g derece. %99.95-99.98 saflık ile G. için T-ra Debye 251.5-252.3 K'dir. Spesifik elektrik direnci(t-ra 20°C) 40 10-8 ohm m, sıcaklık katsayısı. t-r 0-800°C aralığında elektrik direnci 3.51 10-3 derece-1'dir.

Hafniyumun bir özelliği, yüksek yayma özelliğidir. Elektron çalışma fonksiyonu 3.53 eV'dir. Termal nötron yakalama kesiti 105 ± 5 ahır. G. paramanyetiktir. Kürk. Saint-va G., numunenin saflığına ve hazırlanma koşullarına önemli ölçüde bağlıdır. Saf metal harcı soğuk ve sıcak işlenebilir (öğütülmüş, delinmiş, haddelenmiş). İyodür G., HV = 152 (yük 1,2 kg), H = 206 kg/mm2 (yük 60 g) değerine sahiptir. Katsayı. t-re 303 K'da sıkıştırılabilirlik 0.901 10-6 cm2/kg'dır. 1040 ° C sıcaklıkta vakumda tavlamadan sonra Young iyodür hidrojen modülü (% 0,72 Zr) 14 105 kgf / cm'dir 'Normal koşullar altında, hidrojen eyleme dayanıklıdır sıcak su, buhar-hava karışımları, sıvı sodyum, alkaliler, seyreltik hidroklorik asit, herhangi bir konsantrasyondaki azot asidi, oksijen, azot ve hidrojen. Toz halinde piroforiktir. "Kraliyet votkası", konsantre sülfürik ve hidroflorik asitlerde iyi çözünür. Yüksek sıcaklıklarda belirgin şekilde hidrojen, su, oksijen, halojenler (HfX4 oluşturur) ile reaksiyona girer, nitrojen ve karbon ile refrakter bileşikler oluşturur: HfN nitrür (melt 2982 ± 50 °C) ve HfC karbür (tmelt 3887 ± 50 °C)

Hidrojen ve zirkonyum bileşiklerini ayırmak için fraksiyonel kristalizasyon, fraksiyonlu çökeltme (laboratuar uygulamasında en hızlı ve en verimli yöntem), iyon değişimi, adsorpsiyon, elektroliz, sıvı ekstraksiyonu (endüstriyel üretimde en yaygın olanı), fraksiyonel damıtma, ve seçici indirgeme (zirkon açmanın klor yöntemi için en umut verici olanı). Metalik hidrojenasyon, HfCl4'ün magnezyum, kalsiyum, sodyum veya bunların karışımları ile metalotermik indirgenmesi, düşük değerlikli halojenürlerin veya karbonilin termal ayrışması ve erimiş ortamın elektrolizi ile elde edilir.

Ek saflaştırma için iyodür (en yaygın) veya elektrolitik arıtma, orantısızlık, elektron ışını ve yüksek vakumda elektrik arkı eritme kullanılır. G. metali ve bileşikleri (örneğin, HfO ve HfO2) regülatör çubukları yapmak için kullanılır. nükleer reaktörler ve koruyucu cihazlar. Ayrıca hidrojen, saf haliyle ve alaşımlar halinde elektrik, radyo ve X-ışını teknolojisinde kullanılır (elektrik filamanları ve akkor elektrotlar, karbon ve grafit anotlar için kapaklar, alıcılar, vb.). Ayrıca özel uygulamalarda ısı direncini artıran alaşım katkı maddesi olarak da kullanılır. roket ve uzay teknolojisi için molibden, tantal, tungsten ve niyobyum bazlı ısıya dayanıklı alaşımlarda paladyumlu (potansiyometrik tel), bakırlı (kaynak elektrotlarının temas plakaları) çelikler ve alaşımlar.

Jet motorları için yapısal bir malzeme olarak umut verici, kimyasal. cihazlar, vb. G. oksit, refrakter refrakter malzemelerin üretimi için kullanılır. kurucu kısım uzman. optik gözlük çalıştırılan yüksek sıcaklıklar katalizör olarak pl. organik reaksiyonlar ve benzeri.; borürler, karbürler, silisitler ve alkalin toprak metalleri, toryum, uranyumun diğer bileşiklerine dayanan ısıya dayanıklı malzemelerde bağlayıcı olarak ve niyobyum, tantal, titanyum ve vanadyum ile kombinasyon halinde seramik-metal malzemelerin üretimi için umut vericidir. Basit karbürler arasında en refrakter olan Carbide G., oldukça refrakter bir malzemedir.

Eleman karakteristiği

Hafniyum ve lantanit sıkıştırması nedeniyle hemen hemen aynı boyutta atom ve -iyonlara sahiptir, bu nedenle elementlerin özellikleri diğer herhangi bir alt grupta olduğu kadar yakındır. Titanyumdan en önemli farkı, düşük oksidasyon durumlarının son derece nadir olmasıdır. Hf'nin en yüksek oksidasyon durumunu göstermediği yalnızca birkaç bileşik güvenilir bir şekilde bilinmektedir. Bu tür bileşikler, güçlü indirgeme özellikleri ile karakterize edilir. Tuzların sulu çözeltilerinde

hidroliz titanyum tuzlarınınkinden daha az ilerler, ancak serbest Hf iyonlarının varlığı⁴ ⁺ pek olası görünmüyor. Bu elementin komplekslerindeki koordinasyon sayısı titanyumdan daha yüksektir ve 7 ve hatta 8'e eşittir.

Basit maddelerin ve bileşiklerin özellikleri

Katı halde hafniyum parlak, gümüşi beyaz bir metaldir. Hafniyum ağır metallere aittir, refrakterdir ve saf halde iyi metalik özelliklere sahiptir. Oksijen, nitrojen, karbon, brom ile kirlendiğinde,hidrojen vb. plastikliğini kaybederek sert ve kırılgan hale gelir. Hafniyum, demir, krom, manganez, vanadyum ile oluşur, alüminyum bakır, karbon, kükürt, azot,fosfor, bor vb. Toz halindeyken büyük miktarlarda hidrojeni absorbe edebilmektedir. İTİBAREN kimyasal nokta Titanyum alt grup görüşü aktif değildir, normal şartlar altında havada veya suda stabildir. Yüksek sıcaklıklarda oksijen, halojenler, kükürt, nitrojen, karbon, bor vb. açısından çok aktif hale gelirler. Oksitler zor çözünür ve hidratlarının temel özellikleri Hf ile güçlendirilir.

Element doğada serbest halde bulunmaz ve sulu çözeltilerin elektrolizi ile elde edilemez. Titanyum(IV) oksit asidik iken, hafniyum oksitler zayıf baziktir. Hf(OH) elementlerinin hidroksitleri 4 (veya hidratlı MeO dioksitler olarak 2 -2H 2 O) HfCl ile karşılık gelen tetrahalidlerin çözeltilerinin işlenmesi sırasında oluşur 4 ve alkaliler. Suda az çözünür, jelatinimsi beyaz tortulardır; çok hafif asidik özellikler sergilerler, bunun sonucunda neredeyse alkalilerle reaksiyona girmezler. Bileşiğin temel yapısı zirkonyumdan hafniyuma yükselir, bu da örneğin güçlü asitlerde çözünme yeteneği kazanır.

Hafniyum elde etmek ve kullanmak

Hafniyum, içeriğinin zirkonyum içeriğinin yüzde birkaçını geçmediği tüm zirkonyum minerallerinde bulunur. Bu elementleri ayırmak lantanitlerden daha zordur. Bu ancak iyon değişimi ve ekstraksiyon yardımı ile mümkündür. Çoğu zaman nükleer reaktörlerin yapımı için bir malzeme olarak kullanılır.

Yerkabuğu sadece dört gram hafniyum içerir. Bunu elde etmenin tek yolu, zirkonyum cevheri ve diğer bazı mineralleri işlemek. Sıradan zirkonlar yüzde 4'e kadar hafniyum oksit içerir. Bu nadir metali çıkarmak için zirkonlar kaynayan asitlerde çözülür.

madencilik

Hafniyum bakımından en zengin ülke Avustralya'dır. Bu metalin 600 tondan fazlası burada yoğunlaşmıştır. Gezegendeki toplam hafniyum rezervinin 1000 ton olduğu tahmin ediliyor. Rusya'da da çok fazla hafniyum var - granit, baddeleyit, loparit vb. minerallerde bulunur.

Özellikleri

Dıştan, hafniyum gümüşi bir parlaklığa sahip parlak bir metal gibi görünüyor. Hafniyum çok refrakterdir ve termal nötronları yakalama kabiliyeti yüksektir.

Hafniyum kimyasal olarak oldukça inerttir. Yüzeyinde, onu agresif ortamların etkisinden koruyan bir oksit film oluşur. Hepsinden iyisi, hafniyum güçlü asitlerde çözünür - nitrik, hidroflorik ve aqua regia.

Başvuru

Hafniyum pratikte ev cihazlarında kullanılmaz. Süper güçlü bulmak çok nadirdir kalıcı mıknatıslar hafniyum alaşımlarına dayalıdır. Ancak Intel Penryn serisi mikroişlemciler üzerinde çalışan bilgisayar sahipleri hafniyumu ellerinde tutma imkanına sahip oluyorlar. Bu tür işlemciler, örneğin Intel Core 2 Duo ailesini içerir. Dielektrik olarak hafniyum bileşikleri kullanırlar.

Hafnium, yüksek güçlü radyo tüplerinin üretiminde, memelerin imalatında geniş uygulama alanı bulmuştur. roket motorları ve nükleer reaktörlerin parçaları. Hafniyum oksit çok yüksek bir erime noktasına ve iyi bir kırılma indisine sahiptir - gece görüş cihazları, fiber optik ağlar ve termal kameralar için tasarlanmış özel sınıf camlar yapmak için kullanılır.

Tantal karbürü hafniyum karbürü birleştirirseniz, dünyanın en refrakter alaşımını elde edersiniz. Erime noktası 4200 derecenin üzerindedir. Hafniyum, aşınmaya dayanıklı kompozit kaplamalar, argon kaynağı için elektrotlar ve X-ışını aynaları için yansıtıcı kaplamalar yapmak için kullanılır.

Hafniumun bir başka ilginç uygulaması üzerinde duralım. 178m2 olarak adlandırılan bir hafniyum izotopu o kadar fazla enerji içerir ki, ona maruz kaldığında röntgen patlayıcı olarak serbest bırakabilir. Aynı zamanda bir gram hafniyum-178m2'den 50 kilogram TNT'nin patlamasında açığa çıkan enerji kadar enerji açığa çıkar.

hafniyum kimyasal element nispeten yakın zamanda açıldı. Yirminci yüzyılın başında Dirk Coster ve György Hevesy, zirkonyum ve ilgili elementleri aramakla meşguldü. 1923'te hafniyumu keşfeden ve ilk yüksek saflık örneğini çıkaran onlardı. Bu unsur nedir ve neden gereklidir?

Hafniyumun tanımı ve özellikleri

hafniyum elementi Mendeleev'in periyodik sisteminin VI grubuna aittir ve 72 numarada bulunur, kütle numarası 178'dir. Buna dayanarak, hangisi olduğunu söyleyebiliriz. hafniyum atomik bir yapıya sahiptir: 72 elektron ve çekirdek aynı sayıda protona ve 106 nötrona sahiptir.

Doğada hafniyumun altı izotopu vardır. kütle numaraları 174 ila 180 arasında değişir, bunlardan biri radyoaktif özellikler sergiler. Hafniyumun elektronik formülü 4f 14 5d 2 6s 2'ye benziyor. Ana oksidasyon durumu +4, ancak bazen +3 ve +2 bulunur. Elektronegatiflik 1,6'dır.

Saf katı halde, hafniyum, karakteristik bir parlaklığa sahip gümüş-beyaz bir metaldir, toz halinde mat ve gri, neredeyse siyahtır. Termal iletkenlik 100 ° C sıcaklıkta 22 W / (m * K)'dir. Metal çok serttir ve daha az refrakter değildir.

Mekanik özellikler. Hafniyumda saflığa ve nasıl işlendiğine güçlü bir bağımlılıkları vardır. Metal oksijen, karbon veya nitrojen safsızlıkları içeriyorsa, kırılgan hale gelir.

Ateşleme, orijinal özelliklerin geri yüklenmesine yardımcı olur. Normal olarak, elastiklik modülü 137 GPa'dır, sıkıştırılabilirlik katsayısı 1.18 GPa'dır ve sertlik 1.1-1.2 GPa'dır.

kimyasal olarak zirkonyum ve hafniyum benzer. Bir parça halinde eriyen metal, basınç 25 MPa'yı ve sıcaklık 400°C'yi geçmezse su ile etkileşime girmez. Üç yüz derecede su buharı ile etkileşmeye başlar.

hafniyum oksit havadaki oksijenle reaksiyona girmediği için daha da zorlaşır. Oksidasyon sadece 500-600°C sıcaklıkta başlayacaktır. Ne kadar yüksek olursa, o kadar hızlı oksitlenir.

Hafniyum dioksitler kristaller veya jel gibi görünürler. Bu bileşikler için tipik formül HfO 2 * xH 2 O'dur. Tanımlayıcı özellik amfoteriktir, ayrıca suda az çözünürler ve zamanla polikondenzasyona maruz kalırlar.

Alkali çözeltilerde hafniyum ayrıca stabildir, yüz derecenin altındaki sıcaklıklarda hidroklorik, sülfürik ve nitrik asitlerle reaksiyona girmez. Şunlarla reaksiyona girebilir:

Hidroflorik asit;

Mineral asitlerin karışımları;

Kaynar güderi;

Hidroflorik ve nitrojen karışımı;

Kraliyet votkası.

Son ikisi hafniyumu en iyi şekilde çözer. Mineral asitlere karşı direnç, amonyum ve alkali metal florürler tarafından azaltılır.

Hafniyumun kökeni ve üretimi

hafniyum cevheri klasik anlamda yoktur, bu element nadirdir ve dağınıktır. Bunlar bir clarke sahip olanlardır, yani yer kabuğundaki içerik% 0.01-0.001'den azdır.

Hafniyum doğada sadece zirkonyum ile birlikte bulunur, hatta "gölge" olarak adlandırılır, bu konuda tüm zirkonyum minerallerinde bulunur. hafniyum cevheri minerali endüstride - zirkonyum atomlarının yüksek derecede hafniyumla (% 0,5 ... 2%) ikame edilmesi nedeniyle zirkon ZrSiO 4.

Hafniyumu izole etmenin zorluğu, zirkonyuma benzerliğindedir. Hafniyumu izole etmek için endüstriyel yöntem birkaç aşamadan oluşur:

Zirkon ezilir, grafit ile karıştırılır ve bir ark ocağına yerleştirilir. Hava oraya girmez ve sıcaklık 1800 ° C'ye yükselir. Zirkonyum ve hafniyum karbürler oluşur, silikon uçar.

Karbürler parçalara ayrılır ve bir şaft fırınında 500°C'de klor gazı ile reaksiyona girerler. Tetraklorürler oluşur.

Tüm dünyadaki hafniyum kaynakları, eğer metal dioksite dönüştürülürse, 1 milyon tonun biraz üzerindedir. Bunların en büyük kısmı Avustralya'da, yaklaşık 630 bin ton.

Güney Afrika, ABD, Hindistan ve Brezilya da büyük rezervlere sahiptir. Kural olarak, endüstriyel rezervler, kıyı deniz yerleştiricilerinden gelen zirkondur.

Hafniyum üretimi ve satışı ile uğraşan dünyanın en büyük şirketleri Allegheny Technologies Incorporated, Western Zirconium ve Cezus'tur. İlk ikisi ABD'de, sonuncusu - içinde.

hafniyum uygulaması

Bu metalin ana kapsamı, nükleer reaktörler için kontrol çubuklarıdır. Bu alanda ilk kez 1950'lerin başında denendi.

Temel sebep, buna göre hafniyum kullanılır nükleer endüstride, ondan yapılan çubukların verimliliği pratik olarak zamanla bozulmaz. Ayrıca, yüksek sıcaklıklarda suda korozyona karşı yüksek direnç önemli bir rol oynar; arka plan radyasyonu bile onu etkilemez.

Bu özelliklerin yanı sıra ısı direnci ile mukavemet, hafniyum ve örneğin zirkonyum alaşımlanarak arttırılabilir. Bu metali kullanan diğer alanlar onu çok küçük miktarlarda alır. Nükleer endüstri, izotoplarından yalnızca biri radyoaktif olmasına rağmen, hafniyumun %90'ından fazlasını alır.

Bu metal, alaşımlarda ve metalürjistlerde kullanılır, ancak temel malzeme olarak değil, katkı maddesi olarak kullanılır. Hafniyum, diğer metallerin fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileştirir. Hafniumun bir diğer önemli uygulaması roket biliminde parça üretimidir.

Bu alanda, yüksek refrakterliği ve ısıyı çabucak emip salma kabiliyeti nedeniyle değerlidir. Tantalda sıcaklık 1650°C'yi geçmediği sürece oksitlenmez.

Hafniyumun hemen hemen tüm maddelere karşı yüksek direnci nedeniyle, kimya endüstrisi için aparatları kapsarlar. Ayrıca radyo mühendisliğinde, elektron tabancaları ve radyo tüpleri için parça imalatında kullanılır.

Optikte kullanılır hafniyum oksit Yüksek kırılma indeksi nedeniyle, termal görüntüleyiciler için aynalar ve karanlıkta görmek için kullanılan cihazlar metalle kaplanmıştır.

Uygulama alanlarından biri ağır iş mıknatıslarıdır, diğer nadir toprak metalleri ile hafniyum alaşımından yapılırlar. Bu nadir metalin kullanıldığı bir diğer ilginç alan ise mücevherlerdir.

Çekici, gümüşi beyaz rengi ve kararmayan parlak olması nedeniyle gerçek yüksek fiyat hafniyum değiştirilir.

hafniyum fiyatı

Metalin dezavantajlarından biri hafniyum - fiyat. Hafniyum, karmaşık çıkarma ve ayırma işlemi nedeniyle maliyetin çoğunu oluşturan üretim maliyetlerini zorunlu olarak içerir.

Ek olarak, metalin saflığına, parti boyutuna ve nükleer dereceli hafniyum üzerine yerleştirilebilecek özel gereksinimlere bağlıdır. Bu metalin kiralanması geleneksel olarak daha da pahalıdır. Metal Bülten gibi çeşitli dergiler için fiyatları hesapladılar. Farklı çeşit 2005 için hafniyum.

Yani metal atık metal bile kg başına 176-198 dolara mal oluyor. Çeşitli alaşımlar 50-150 dolar/kg, hafniyum sünger 165-209 dolar/kg, oksit 150, kristal çubuklar 220 olarak tahmin edildi.

En yüksek saflaştırma derecesine sahip hafniyum, kg başına 330 dolara kadar mal oluyor. Şimdi geçen süre, enflasyon ve metalin artan tüketimi dikkate alındığında çok daha yüksek.

Özetle şunu söyleyebiliriz. hafniyum metali oldukça nadir ve pahalı. Kamusal alanda bulmak zor. Bu, oldukça spesifik uygulama alanlarından kaynaklanmaktadır. Tüm bunlara rağmen, daha az yüksek teknolojili alanlarda oldukça popülerdir.