ჰაფნიუმი (ლათ.
ჰაფნიუმი |
72Hf |
178.49 |
4f14 5d2 6s2 |
მისი ატომური ნომერია — 72, ატომური მასა — 178.49, tდნ — 2233 °C, tდუღ — 4603 °C, სიმკვრივე — 13.31 გ/სმ3. ბზინვარე მოვერცხლისფრო-მოთეთრო ლითონი. ბუნებაში მოიპოვება ჰაფნიუის 6 სტაბილური იზოტოპი, რომელთა მასური რიცხვებია 174 და 176-180. 1923 წელს აღმოაჩინეს ჰოლანდიელმა ფიზიკოსმა დ. კოსტერმა და უნგრელმა ქიმიკოსმა დ. ჰევეშიმ.
ზოგადი თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა | ბზინვარე მოვერცხლისფრო-მოთეთრო ლითონი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
სტანდ. ატომური წონა Ar°(Hf) | 178.486±0.006 178.49±0.01 (დამრგვალებული) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ჰაფნიუმი პერიოდულ სისტემაში | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ატომური ნომერი (Z) | 72 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ჯგუფი | 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
პერიოდი | 6 პერიოდი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ბლოკი | d-ბლოკი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტრონული კონფიგურაცია | [Xe] 4f14 5d2 6s2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტრონი გარსზე | 2, 8, 18, 32, 10, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელემენტის ატომის სქემა | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ფიზიკური თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში | მყარი სხეული | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
დნობის ტემპერატურა | 2233 °C (2506 K, 4051 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
დუღილის ტემპერატურა | 4603 °C (4876 K, 8317 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
სიმკვრივე (ო.ტ.) | 13.31 გ/სმ3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
სიმკვრივე (ლ.წ.) | 12 გ/სმ3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
დნობის კუთ. სითბო | 27.2 კჯ/მოლი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
აორთქ. კუთ. სითბო | 648 კჯ/მოლი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მოლური თბოტევადობა | 25.73 ჯ/(მოლი·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ნაჯერი ორთქლის წნევა
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ატომის თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ჟანგვის ხარისხი | −2, 0, +1, +2, +3, +4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტროდული პოტენციალი | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტროუარყოფითობა | პოლინგის სკალა: 1.3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
იონიზაციის ენერგია |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ატომის რადიუსი | ემპირიული: 159 პმ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
კოვალენტური რადიუსი (rcov) | 175±10 პმ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ჰაფნიუმის სპექტრალური ზოლები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
სხვა თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ბუნებაში გვხვდება | პირველადი ნუკლიდების სახით | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მესრის სტრუქტურა | მჭიდრო ჰექსაგონალური | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ბგერის სიჩქარე | 3010 მ/წმ (20 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
თერმული გაფართოება | 5.9 µმ/(მ·K) (25 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
თბოგამტარობა | 23.0 ვტ/(მ·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
კუთრი წინაღობა | 331 ნომ·მ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მაგნეტიზმი | პარამაგნეტიკი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მაგნიტური ამთვისებლობა | ×10−6 სმ3/მოლ +75.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
იუნგას მოდული | 78 გპა | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
წანაცვლების მოდული | 30 გპა | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
დრეკადობის მოდული | 110 გპა | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
პუასონის კოეფიციენტი | 0.37 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მოოსის მეთოდი | 5.5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ვიკერსის მეთოდი | 1520–2060 მპა | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ბრინელის მეთოდი | 1450–2100 მპა | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS ნომერი | 7440-58-6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ისტორია | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
სახელწოდება მომდინარეობს | ქ. კოპენჰაგენის (ძველად ჰაფნია) სახელის მიხედვით | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
იწინასწარმეტყველა | დიმიტრი მენდელეევი (1869) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
აღმომჩენი და პირველი მიმღებია | Dirk Coster and George de Hevesy (1922) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ჰაფნიუმის მთავარი იზოტოპები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
• |
აღმოჩენილია 1923 წ. ჰაფნიუმს ეძებდნენ იშვიათმიწა ელემენტებს შორის, რადგანაც არ იყო გარკვეული პერიოდული სისტემის მე-6 პერიოდის აღნაგობა. 1911 წ. ფრანგმა ქიმიკოსმა ჟ. ურბენმა გამოაცხადა ახალი ელემენტის აღმოჩენის შესახებ, რომელსაც მან კელტიუმი უწოდა. სინამდვილეში კი მან მიიღი ნარევი, რომელიც შედგებოდა იტერბიუმისაგან, ლუტეციუმისაგან და სულ ცოტა რაოდენობის ჰაფნიუმისაგან. და მხოლოდ, იმის შემდეგ როდესაც ნილს ბორმა კვანტურმექანიკური გამოთვლების საფუძველზე აჩვენა, რომ ბოლო იშვიათმიწა ელემენტს წარმოადგენს ელემენტი რომლის ატომური ნომერია 71, ნათელი გახდა, რომ ჰაფნიუმი — ცირკონიუმის ანალოგი იყო. ბორის დასკვნებზე დაყრდნობით, რომელმაც იწინასწარმეტყველა მისი თვისებები და ვალენტობა, 1923 წ. დიკ კოსტერმა და დიორდ დე ჰევაშიმ ნორვეგიული და გრენლანდიური ცირკონიუმის სისტემატიურად რენტგენოსპექტრული მეთოდით გააანალიზეს. მდუღარე მჟავეების ხსნარებით ცირკონის გამოტუტების შემდეგ ნარჩენის რენტგენოგრამების ხაზების დამთხვევამ მოზლის კანონის გამოთვლებთან 72-ე ელემენტისათვის მისცა მათ საშუალება გამოეცხადებინათ ახალი ელემენტის აღმოჩენის შესახებ, რომელსაც სახელად მისცეს ჰაფნიუმი, იმ ქალაქის პატივსაცემად სადაც იქნა აღმოჩენილი (Hafnia — კოპენჰაგენის ლათინური სახელია). ამის შემდეგ დაწყებული კამათი აღმოჩენის პრიორიტეტის შესახებ ჟ. ურბენს, ნ. კოსტერს და დ ხევაშს შორის გრძელდებოდა დიდ ხანს. 1949 წ. ელემენტ «ჰაფნიუმის» სახელწოდება დამტკიცებულ იქნა საერთაშორისო კომისიის მიერ.
დედამიწის ქერქში ჰაფნიუმის შემცველობა შეადგენს მიახლოებით 4 გრ/ტ. ჰაფნიუმს საკუთარი მინერალები არ გააჩნია და სულ თან ახლავს ცირკონიუმს თავის მინერალებში, მას იღებენ ცირკონიუმის მადნების გადამუშავებით, სადაც ის არის მიახლოებით ცირკონიუმის მასის 2,5 %. (ცირკონი შეიცავს 4 % HfO2, ბადელეიტი 4 — 6 % HfO2). მსოფლიოში ყოველ წელს მოიპოვებენ მიახლოებით 70 ტონა ჰაფნიუმს, და მისი მოპოვების მოცულობა პროპორციულია ცირკონიუმის მოპოვების მოცულობაზე. საინტერესოა სკანდიუმის მინერალის ტორტვეიტიტის თავისებურებები: რომელიც პროცენტულად შეიცავს ჰაფნიუმს, გაცილებით მეტს, ვიდრე ცირკონიუმს, და ეს გარემოება ძალიან მნიშვნელოვანია ტორტვეიტიტის გადამუშავებისას მისგან სკანდიუმის და ჰაფნიუმის კონცენტრირებულ ჰაფნიუმის მისაღებად.
99 %-იან სიწმინდის ჰაფნიუმის ღირებულება 2007 წელს საშუალოდ $780 შეადგინა კილოგრამზე
ჰაფნიუმის მსოფლიო რესურსები ჰაფნიუმის დიოქსიდზე გადათვლით აღემატება 1 მილიონ ტონას. ამ რესურსების განაწილების სტრუქტურა მიახლოებით გამოიყურება შემდეგნაირად:
ჰაფნიუმის ნედლეულის ბაზის უმეტესობა წარმოდგენილია ზღვისპირა ცირკონიუმის ქვიშრობებით.
ჰაფნიუმის მარაგი რუსეთში და დსთ-ს ქვეყნებში, დამოუკიდებელი სპეციალისტების მონაცემებით საკმაოდ დიდია.
ჰაფნიუმი ფლობს სითბური ნეიტრონების მიტაცების მაღალი განიკვეთს — (115 ბარნი იზოტოპების ბუნებრივი ნარევს), როდესაც მის ქიმიურ ანალოგს - ცირკონიუმს, მიტაცების განიკვეთი 3 რიგით ნაკლები აქვს, მიახლოებით 2×10−1 ბარნი. ამის გამო ცირკონიუმი, გამოიყენება რეაქტორული თერმოგამომყოფი ელემენტების შესაქმნელად, და დიდი ყურადღებით წმინდავენ ჰაფნიუმისაგან. ჰაფნიუმის ერთ ერთი ბუნებრივი იშვიათი იზოტოპი, 174Hf, ავლენს სუსტ ალფა-აქტივობას (ნახევარდაშლის პერიოდი 2×1015 წელი).
ჰაფნიუმი როგორც ტანტალი, საკმაოდ ინერტული მასალებია თხელი პასიური ზედა ფენის ოქსიდების წარმოქმნის გამო. მთლიანობაში ჰაფნიუმის ქიმიური მდგრადობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე მისი ანალოგის - ცირკონიუმის.
ჰაფნიუმის საუკეთესო გამხსნელია ფტორწალბადმჟავა (HF), ან ფტორწყალბადისა და აზოტმჟავის ნარევი, ასევე სამეფო წყალი.
მაღალი ტემპერატურებისას (1000 К-ზე მაღლა) ჰაფნიუმი იჟანგება ჰაერზე, ხოლო ჟანგბადში იწვის. რეაგირებს ჰალოგენებთან. მედეგობით მჟავეებთან მიმართებაში მინის მსგავსია. ისევე როგორც ცირკონიუმი, ხასიათდება ჰიდროფობური თვისებებით (არ სველდება წყლით).
ორვალენტიანი ჰაფნიუმის ნაერთები
სამვალენტიანი ჰაფნიუმის ნაერთები
ოთხვალენტიანი ჰაფნიუმის ნაერთები
ლითონური ჰაფნიუმის გამოყენების ძირითადი დარგებია — აეროკოსმოსური ტექნიკის შენადნობების წარმოება, ატომური მრეწველობა, სპეციალური ოპტიკა.
ჰაფნიუმ-178m2 მეტასტაბილურ ბირთვებს (ნახევარდაშლის პერიოდი 31,0 წელი) აქვს ჭარბი ენერგია, რომელიც შეიძლება გამონთავისუფლებული იქნას ბირთვზე გარეშე ზემოქმედებით (რენტგენური გამოსხივება), და ეს ეფექტი შეიძლება გამოყენებული იქნას უსაფრთხო (რადიოაქტიური გამოსხივების შექმნის გარეშე) ბირთვული იარაღის კონსტრუირებისათვის. 1 გრამი ჰაფნიუმ-178m2-ის მიერ გამოყოფილი ენერგია მიახლოებით შეესაბამება 50 კგ ტროტილს. ჰაფნიუმის მეტასტაბილური იზომერი შეიძლება გამოყენებულ იქნას საბრძოლო კომპაქტური ლაზერების «ჩასატვირთად» (ჰაფნიუმის ატომების ნაწილების ჩანაცვლება 178m2Hf-ით იძლევა საშუალებას, ჰაფნიუმის ოქსიდს როგორც ლაზერული კრისტალის კომპონენტი, აერთიანებს ენერგიის წყაროს და გამომსხივებელს).
ამ ბირთვული იზოტოპის სამშვიდობოდ გამოყენება საინტერესოა იმით, რომ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მძლავრი გამა-გამოსხივების წყარო, სადაც შეიძლება გამოსხივების (დეფექტოსკოპია) დოზის რეგულირება, ტრანსპორტის ენერგიის წყარო, ძალიან ტევადი ენერგიის აკუმულატორი (1 კილოგრამი მიახლოებით 4,35 ტონა ბენზინის ექვივალენტურია).
ჰაფნიუმ-178m2-ის გამოყენების ძიროთადი პრობლემას წარმოადგენს ამ იზომერის დამუშავება. ამავე დროს ის წარმოადგენს ატომური ელექტროსადგურის (გადამუშავებული მშთანთქმელი ჰაფნიუმის ღეროები) უბრალო პროდუქტს (ნარჩენი).
იზომერ 178m2Hf საფუძველზე ეგრეთ წოდებული «ჰაფნიუმის ბომბის» შემუშავებაზე 1998 - 2004 წლებში მუშაობდა სააგენტო DARPA. თუმცა, დიდი სიმძლავრეების რენტგენის გამოსხივების წყაროების გამოყენებამაც კი შედეგი არ გამოიღო, ვერ იქნა აღმოჩენილი ინდუცირებული დაშლის ეფექტი. 2005 წელს ნაჩვენები იქნა, რომ დღესდღეობით არსებული ტექნოლოგიების გამოყენებით ჰაფნიუმ-178m2-ის ბირთვიდან ჭარბი ენერგიის გამონთავისუფლება შეუძლებელია.
This article uses material from the Wikipedia ქართული article ჰაფნიუმი, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). შინაარსი წარმოდგენილია შემდეგი ლიცენზიით (თუ სხვა არ არის მითითებული): CC BY-SA 4.0. Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki ქართული (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.