Гафний

ГАФНИЙ, Hf (Наfnium, от позднелат. Наfnia — назв. г. Копенгаген, где был открыт * а. hafnium; н. Наfnium; ф. hafnium; и. hafnio), — химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 72, атомная масса 178,49. Природный гафний состоит из 6 стабильных изотопов ¹⁷⁴Ht, ¹⁷⁶Ht, ¹⁷⁷Ht, ¹⁷⁸Ht, ¹⁷⁹Hf, ¹⁸⁰Hf. Гафний открыли в 1922 венгерский химик Д. Хевеши и нидерландский физик Д. Костер.

Гафний — серебристо-белый металл. При обычной температуре кристаллическая структура представлена гексагональной плотно упакованной решёткой (типа магния), выше t 1760±35°С устойчивая объёмноцентрированная кубическая решётка (типа а-Fe). Плотность (при 20°С) 1309,0 кг/м³; t плавления 2222±30°С, t кипения около 4620°С; удельная теплоёмкость (при 25°С) 143,6 Дж/(кг•К), удельное электрическое сопротивление (при 20°С) 40•10^-8 Ом•м; температурный коэффициент электрического сопротивления (0-800°С) 3,51•10^-3 К^-1. Для гафния характерна высокая эмиссионная способность. Работа выхода электронов 3,53 эВ; поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 105±5 барн. Гафний парамагнитен. Чистый металлический гафний легко поддаётся холодной и горячей обработке.

В соединениях проявляет степень окисления +4. По химическим свойствам близок к цирконию. При обычных условиях гафний стоек к действию горячей воды, щелочей, разбавленной соляной кислоты, азотной кислоты, кислорода, азота и водорода. Растворяется в "царской водке" и концентрированной плавиковой и серной кислотах. При высокой температуре реагирует с водородом, водой, кислородом, с галогенами; с азотом и углеродом образует тугоплавкие соединения: нитрид HfN и карбид HfC.

Гафний — рассеянный элемент, не имеет собственных минералов и в природе обычно сопутствует цирконию. Содержание его в земной коре 3,2•10^-4% (по массе), содержание в циркониевых минералах от 1-2 до 6-7%, во вторичных минералах до 35%. Главный промышленный тип месторождений — морские и аллювиальные россыпи циркона. См. рассеянных элементов руды.

Металлический гафний получают главным образом восстановлением HfCl₄ магнием, кальцием, натрием или их смесями. Гафний используется в ядерной энергетике (регулирующие стержни реакторов, экраны для защиты от нейтронного излучения) и в электро-, радио-и рентгенотехнике (электроды накаливания, чехлы для угольных и графитовых анодов, геттеры и др.). Применяется в производстве жаропрочных сплавов для авиации и ракетной техники.