Hafn

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Hafn
lutet ← hafn → tantal
Wygląd
srebrzysty
Hafn
Widmo emisyjne hafnu
Widmo emisyjne hafnu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.

hafn, Hf, 72
(łac. hafnium)

Grupa, okres, blok

4, 6, d

Stopień utlenienia

IV

Właściwości metaliczne

metal przejściowy

Właściwości tlenków

amfoteryczne

Masa atomowa

178,49 ± 0,01[a][3]

Stan skupienia

stały

Gęstość

13 310 kg/m³

Temperatura topnienia

2233 °C[1]

Temperatura wrzenia

4603 °C[1]

Numer CAS

7440-58-6

PubChem

23986

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Hafn (Hf, łac. hafnium) – pierwiastek chemiczny, metal przejściowy. Nazwa pochodzi od łacińskiej nazwy Kopenhagi „Hafnia”, gdzie został odkryty.

Odkrywcami hafnu są György von Hevesy z Węgier i Dirk Coster z Holandii. Został odkryty w 1922 roku. O odkryciu poinformował Niels Bohr w przemówieniu wygłoszonym 11 grudnia 1922 roku, w związku z otrzymaniem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. Odkrycia hafnu dokonano dzięki wykorzystaniu założeń teorii budowy atomu Bohra i było ono jednocześnie dowodem trafności tej teorii. Pierwsza publikacja, informująca o odkryciu hafnu ukazała się 2 stycznia 1923 roku[4].

Hafn występuje w przyrodzie zawsze wspólnie z bardzo podobnym do niego pod względem chemicznym cyrkonem. W związku z tym niemal niemożliwe jest wyizolowanie próbki jednego pierwiastka bez domieszki drugiego. Zawierający 2% cyrkonu hafn uważany jest za bardzo czysty, podobna tolerancja obowiązuje dla cyrkonu. Hafn występuje w skorupie ziemskiej w ilości 5,3 ppm (wagowo). Jego najważniejszym minerałem jest alwit (Hf, Th, Zr)SiO4∙xH2O. Węglik hafnu HfC ma bardzo wysoką temperaturę topnienia, powyżej 3890 °C, a stop węgliku hafnu i węgliku tantalu (Ta4HfC5) ma jedną z najwyższych/ą znanych temperatur topnienia: 3990 °C[5].

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Z uwagi na wysokie pochłanianie neutronów termicznych (600 razy większe od cyrkonu) stosowany jest w cermetalach na pręty regulacyjne reaktorów jądrowych[6].

Hafn był wykorzystywany w rodzinie procesorów Intela Penryn, jako izolacja tranzystorów (wykonywanych w technologii MOSFET) pozwalająca zachować stabilność przetwarzania informacji – obniżyć stopę błędów. Stosowanie dwutlenku hafnu HfO2 zamiast typowego dwutlenku krzemu SiO2 podyktowane jest wysoką wartością jego stałej dielektrycznej, dzięki czemu zmniejsza się „wyciekanie” elektronów (zjawisko tunelowe) przez bardzo cienkie warstwy izolatora[7]. Stosuje się go również w elektrodach wykorzystywanych w cięciu plazmowym[8].

Uwagi[edytuj | edytuj kod]

  1. Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 178,486 ± 0,006. Znane są próbki geologiczne, w których pierwiastek ten ma skład izotopowy odbiegający od występującego w większości źródeł naturalnych. Masa atomowa pierwiastka w tych próbkach może więc różnić się od podanej w stopniu większym niż wskazana niepewność.

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-16, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  2. Hafnium (nr 266752) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-04]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  3. Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
  4. Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 364–365. OCLC 839118859.
  5. Andrievskii, R. A., Strel’nikova, N. S., Poltoratskii, N. I., Kharkhardin, E. D. i inni. Melting point in systems ZrC-HfC, TaC-ZrC, TaC-HfC. „Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics”. 6 (1), s. 65–67, 1967. DOI: 10.1007/BF00773385. 
  6. Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.).
  7. Shrinking chips use novel recipe, news.bbc.co.uk, 11 listopada 2007 [dostęp 2018-07-03] (ang.).
  8. S. Ramakrishnan, M.W. Rogozinski. Properties of electric arc plasma for metal cutting. „Journal of Physics D: Applied Physics”. 30 (4), s. 636–644, 1996. DOI: 10.1088/0022-3727/30/4/019.