Karakteristike hafnija. Hafnij - sve o rijetkom metalu

Energija ionizacije
(prvi elektron) 575,2 (5,96) kJ/mol (eV) Elektronička konfiguracija 4f 14 5d 2 6s 2 Kemijska svojstva Kovalentni radijus 144 navečer Ionski radijus (+4e) 78 sati Elektronegativnost
(prema Paulingu) 1,3 Potencijal elektrode 0 Oksidacijska stanja 4 Termodinamička svojstva jednostavne tvari Gustoća 13,31 /cm³ Molarni toplinski kapacitet 25,7 J/(mol) Toplinska vodljivost 23,0 W/(·) Temperatura topljenja 2 503 Toplina taljenja (25,1) kJ/mol Temperatura vrenja 5 470 Toplina isparavanja 575 kJ/mol Molarni volumen 13,6 cm³/mol Kristalna rešetka jednostavne tvari Rešetkasta struktura šesterokutan Parametri rešetke 3,200 omjer c/a 1,582 Debyeova temperatura n/a

Hf	72
178,49
4f 14 5d 2 6s 2
Hafnij

Hafnij je teški, vatrostalni srebrnobijeli metal, element 72 periodnog sustava elemenata. Otkriven 1923. Hafnij je tražen među elementima rijetkih zemalja, budući da struktura 6. razdoblja D.I.Mendelejeva sustava nije razjašnjena. Godine 1911. francuski kemičar J. Urbain objavio je otkriće novog elementa kojeg je nazvao Celcij.

U stvarnosti je dobio smjesu koja se sastojala od iterbija i lutecija te male količine hafnija. I tek nakon što je N. Bohr, na temelju kvantno mehaničkih proračuna, pokazao da je posljednji element rijetke zemlje element broj 71, postalo je jasno da je hafnij analog cirkonija. Na temelju nalaza Bohra, koji je predvidio njegova svojstva i valenciju, 1923. godine Dirk Koster i Gyorgy de Hevesy sustavno su analizirali norveške i grenlandske cirkone rendgenskom spektroskopijom. Podudarnost linija rendgenskih difrakcijskih uzoraka ostataka nakon ispiranja cirkona s otopinama kipuće kiseline s onima izračunatim pomoću Moseleyeva zakona za 72. element omogućila je istraživačima da objave otkriće elementa koji su nazvali hafnij u čast grad u kojem je otkriveno (Hafnia je latinski naziv za Kopenhagen). Nakon toga započeti spor oko prioriteta između J. Urbaina, N. Kostera i D. Hevesyja trajao je još dugo. Godine 1949. naziv elementa "hafnij" odobrila je Međunarodna komisija i svugdje prihvaćen.

Priznanica

Zbog nedostatka vlastitih minerala u hafniju i njegove stalne prisutnosti s cirkonijem, dobiva se preradom cirkonijevih ruda (gdje ga kao nečistoću sadrži 2,5% težine cirkonija). U svijetu se prosječno iskopa oko 70 tona hafnija godišnje, a obujam njegove proizvodnje proporcionalan je obujmu proizvodnje cirkonija. Zanimljiva značajka minerala skandij je tortveitit: on sadrži mnogo više hafnija u postotku od cirkonija, a ta je okolnost vrlo važna pri preradi tortveitita u skandij i koncentriranju hafnija iz njega.

Svjetski izvori hafnija

Cijene hafnija 99% u 2007. u prosjeku su bile 780 USD po kilogramu / na temelju materijala s infogeo.ru/metalls

Svjetski resursi hafnija u smislu hafnijevog dioksida nešto premašuju 1 milijun tona. Struktura distribucije ovih resursa izgleda otprilike ovako:

Australija - više od 630 tisuća tona,

Južna Afrika - gotovo 287 tisuća tona,

SAD - nešto više od 105 tisuća tona,

Indija - oko 70 tisuća tona,

Brazil - 9,88 tisuća tona.

Ogromnu većinu sirovinske baze hafnija u stranim zemljama predstavlja cirkon iz obalnih morskih mjesta.

Rezerve hafnija u Rusiji i ZND-u, prema neovisnim stručnjacima, vrlo su velike, au tom smislu, s razvojem industrije hafnija, Rusija je sposobna postati neupitni lider na svjetskom tržištu hafnija. Također je vrijedno spomenuti u tom pogledu vrlo značajne resurse hafnija u Ukrajini. Glavni minerali koji sadrže hafnij u Rusiji i CIS-u su loparit, cirkon, baddeleit i alkalni graniti rijetkih metala.

Fizička svojstva

Hafnij ima visok presjek hvatanja termalnih neutrona (oko 10² barn), dok njegov kemijski analog, cirkonij, ima presjek hvatanja koji je 2 reda veličine manji, oko 2×10 -1 barn. U tom smislu, cirkonij koji se koristi za izradu gorivih šipki reaktora mora biti temeljito pročišćen od hafnija. Jedan od rijetkih prirodnih izotopa hafnija, 174 Hf, pokazuje slabu alfa aktivnost (vrijeme poluraspada 2 × 10 15 godina).

Kemijska svojstva

Hafnij je, poput tantala, prilično inertan materijal zbog stvaranja tankog pasivnog filma oksida na površini. Općenito, kemijska otpornost hafnija mnogo je veća od otpornosti njegovog analoga, cirkonija.

Najbolje otapalo za hafnij je fluorovodična kiselina (HF), odnosno mješavina fluorovodične i dušične kiseline, te aqua regia.

Na visokim temperaturama (preko 1000 K) hafnij oksidira na zraku i izgara u kisiku. Reagira s halogenima. Po otpornosti na kiseline sličan je staklu. Kao i cirkonij, ima hidrofobna svojstva (ne moči se vodom).

Najvažniji kemijski spojevi

Dvovalentni spojevi hafnija

• HfBr 2- crna krutina koja se spontano zapali na zraku. Raspada se na temperaturi od 400 °C u hafnij i hafnijev tetrabromid. Pripravljen disproporcioniranjem hafnijevog tribromida u vakuumu uz zagrijavanje.

• Hf(HPO 4) 2- bijeli talog, topljiv u sumpornoj i fluorovodičnoj kiselini. Dobiva se obradom otopina hafnijevih(II) soli ortofosfornom kiselinom.

Trovalentni spojevi hafnija

• HfBr 3- crno-plava čvrsta. Disproporcije na 400 °C u hafnijev dibromid i tetrabromid. Dobiva se redukcijom hafnijeva tetrabromida zagrijavanjem u atmosferi vodika ili s metalnim aluminijem.

Četverovalentni spojevi hafnija

• HfO2- bezbojni monoklinski kristali (gustoća - 9,98 g/cm³) ili bezbojni tetragonalni kristali (gustoća - 10,47 g/cm³). Potonji imaju talište od 2900 °C, slabo su topljivi u vodi, dijamagnetični su, imaju bazičniji karakter od ZrO 2 i pokazuju katalitička svojstva. Dobiva se zagrijavanjem metalnog hafnija u kisiku ili kalciniranjem hafnijevog hidroksida, dioksalata ili disulfata.

• Hf(OH) 4- bijeli talog koji se otapa dodatkom lužina i vodikovog peroksida stvarajući peroksohafnijate. Dobiva se dubokom hidrolizom četverovalentnih hafnijevih soli zagrijavanjem ili obradom otopina hafnijevih (IV) soli s lužinama.

• HfF 4- bezbojni kristali. t pl 1025 ° C, gustoća - 7,13 g / cm³. Otopimo u vodi. Dobiva se termičkom razgradnjom spoja (NH 4) 2 u struji dušika pri 300 °C.

• HfCl 4- bijeli prah, sublimira na 317 °C. tpl 432 °C. Proizvodi se djelovanjem klora na metalni hafnij, hafnijev karbid ili mješavinu hafnijevog(II) oksida i ugljika.

• HfBr 4- bezbojni kristali. Sublimirati na 322 °C. t pl 420 °C. Dobiva se djelovanjem bromovih para na smjesu hafnijevog oksida zagrijanu na 500 °C. (II) s ugljenom.

• HfI 4- žuti kristali. Sublimira na 427 °C i termički disocira na 1400 °C. Dobiva se reakcijom hafnija s jodom na 300 °C.

Primjena

Glavna područja primjene metalnog hafnija su proizvodnja legura za zrakoplovnu tehnologiju, nuklearna industrija i specijalna optika.

• Nuklearni inženjering koristi prednost hafnijeve sposobnosti hvatanja neutrona, a njegove primjene u nuklearnoj industriji uključuju proizvodnju kontrolnih šipki, specijalne keramike i stakla (oksid, karbid, borid, oksokarbid, disprozijev hafnat, litijev hafnat). Značajka i prednost hafnijevog diborida je vrlo nisko oslobađanje plina (helij, vodik) kada bor “izgori”.
• Hafnijev oksid se koristi u optici zbog svoje temperaturne stabilnosti (t.t. 2780 °C) i vrlo visokog indeksa loma. Značajno područje potrošnje hafnija je proizvodnja posebnih vrsta stakla za proizvode od optičkih vlakana, kao i za proizvodnju posebno visokokvalitetnih optičkih proizvoda, zrcalnih premaza, uključujući uređaje za noćno gledanje, termalne slike. Hafnijev fluorid ima slično područje primjene.
• Hafnijev karbid i borid (t.t. 3250°C) koriste se kao prevlake izuzetno otporne na habanje i u proizvodnji supertvrdih legura. Osim toga, hafnijev karbid je jedan od najvatrostalnijih spojeva (t.t. 3890 °C) i koristi se za proizvodnju mlaznica svemirskih raketa i nekih strukturnih elemenata plinovitih nuklearnih mlaznih motora.
• Hafnij se odlikuje relativno niskim radom izlaza elektrona (3,53 eV), pa se koristi za izradu katoda za radiocijevi velike snage i elektronske topove. Ujedno, ova kvaliteta, uz visoko talište, omogućuje korištenje hafnija za proizvodnju elektroda za zavarivanje metala u argonu, a posebno elektroda (katoda) za zavarivanje niskougljičnog čelika u ugljičnom dioksidu. Otpor takvih elektroda u ugljičnom dioksidu je više od 3,7 puta veći od otpora volframovih elektroda. Barijev hafnat također se koristi kao učinkovita katoda s niskim radnim učinkom.
• Hafnijev karbid u obliku fino poroznog keramičkog proizvoda može poslužiti kao iznimno učinkovit sakupljač elektrona pod uvjetom da para cezija-133 isparava s njegove površine u vakuumu, pri čemu se rad elektrona smanjuje na manje od 0,1-0,12 eV a ovaj učinak može se koristiti za stvaranje visoko učinkovitih termionskih električnih generatora i dijelova snažnih ionskih motora.
• Na bazi hafnija i nikal diborida razvijena je i dugo se koristi visoko otporna i tvrda kompozitna prevlaka.
• Legure tantal-volfram-hafnij najbolje su legure za opskrbu gorivom u plinovito-faznim nuklearnim raketnim motorima.
• Legure titana s hafnijem koriste se u brodogradnji (proizvodnja dijelova brodskih motora), a legiranje nikla s hafnijem ne samo da povećava njegovu čvrstoću i otpornost na koroziju, već i dramatično poboljšava zavarljivost i čvrstoću zavara.
• Dodavanje hafnija tantalu naglo povećava njegovu otpornost na oksidaciju na zraku (otpornost na toplinu - 0,4%); pokazuje 9 puta duži vijek trajanja u usporedbi s čistim hafnijem. Talište se može povećati za još 180 stupnjeva.procesori X-zraka), a taj se učinak može koristiti za projektiranje sigurnog (ne stvarajući radioaktivnu kontaminaciju) nuklearnog oružja. Energija koju oslobađa 1 gram hafnija-178m2 približno je ekvivalentna 50 kg TNT-a. Metastabilni izomer hafnija može se koristiti za "pumpanje" kompaktnih lasera u vojne svrhe (zamjenom dijela atoma hafnija sa 178m2 Hf moguće je pomoću hafnijevog oksida kao komponente laserskog kristala kombinirati izvor energije i emiter ).

  Miroljubiva primjena ovog nuklearnog izotopa zanimljiva je jer se može koristiti kao snažan izvor gama zraka, koji omogućuje podešavanje doze zračenja (flax detection), izvor energije za transport, energetska baterija vrlo velikog kapaciteta (1 kg je približno ekvivalentno 4,35 tona benzina).

  Glavni problem s korištenjem hafnija-178m2 je poteškoća u proizvodnji ovog nuklearnog izomera. Ujedno je to uobičajeni proizvod (otpad) nuklearne elektrane (istrošene apsorpcijske šipke hafnija). Iskorištavanje takozvanog "hafnijevog ciklusa" i širenje sektora hafnija će se povećati kako se bude povećavala upotreba hafnija za kontrolu reaktora. Kako se izomer akumulira u zemljama s razvijenom nuklearnom industrijom, pojavit će se "energija hafnija".

  Razvoj takozvane “hafnijeve bombe” temeljene na 178m2 Hf izomera provodila je agencija DARPA od 1998. do 2004. godine. Međutim, čak ni uporaba izvora X-zraka velike snage nije omogućila otkrivanje učinka induciranog raspada. 2005. godine pokazalo se da korištenjem trenutno postojećih tehnologija nije moguće oslobađanje viška energije iz jezgre hafnija-178m2.

Zemljina kora sadrži samo četiri grama hafnija. Jedini način da se dobije je prerada cirkonijeve rude i nekih drugih minerala. Obični cirkoni sadrže do 4 posto hafnijevog oksida. Za izdvajanje ovog rijetkog metala cirkoni se otapaju u kipućoj kiselini.

Proizvodnja

Najbogatija zemlja hafnijem je Australija. Ovdje je koncentrirano više od 600 tona ovog metala. Ukupne rezerve hafnija na planetu procjenjuju se na 1000 tona. Rusija također ima mnogo hafnija - nalazi se u mineralima kao što su granit, baddeleit, loparit itd.

Svojstva

Izvana, hafnij izgleda kao sjajni metal srebrnaste nijanse. Hafnij je vrlo vatrostalan i ima veliku sposobnost hvatanja toplinskih neutrona.

Hafnij je kemijski prilično inertan. Na površini se formira oksidni film koji ga štiti od djelovanja agresivnih okolina. Hafnij se najbolje otapa u jakim kiselinama - dušičnoj, fluorovodičnoj i carskoj vodici.

Primjena

Hafnij se praktički ne koristi u kućanskim uređajima. Vrlo je rijetko pronaći trajne magnete za teške uvjete rada na bazi legura hafnija. Ali vlasnici računala koja rade na mikroprocesorima serije Intel Penryn imaju priliku držati hafnij u svojim rukama. Takvi procesori, na primjer, uključuju obitelj Intel Core 2 Duo. Kao dielektrik koriste spojeve hafnija.

Hafnij se široko koristi u proizvodnji radiocijevi velike snage, mlaznica raketnih motora i dijelova nuklearnih reaktora. Hafnijev oksid ima vrlo visoko talište i dobar indeks loma - od njega se izrađuju posebne vrste stakla namijenjene uređajima za noćno gledanje, mrežama optičkih vlakana i termovizijskim kamerama.

Ako spojite tantalov karbid s hafnijevim karbidom, dobit ćete najvatrostalniju leguru na svijetu. Talište mu je više od 4200 stupnjeva. Hafnij se koristi za izradu kompozitnih premaza otpornih na habanje, elektroda za zavarivanje argonom i reflektirajućih premaza za rendgenska zrcala.

Zadržimo se na još jednoj zanimljivoj upotrebi hafnija. Izotop hafnija nazvan 178m2 sadrži toliko viška energije da kada je izložen X-zrakama može je eksplozivno osloboditi. U ovom slučaju iz jednog grama hafnija-178m2 oslobađa se onoliko energije koliko se oslobodi prilikom eksplozije 50 kilograma TNT-a.

Hafnij je otkriven u prvoj polovici 20. stoljeća rendgenskom spektralnom analizom proučavajući mineral cirkonij. Postojanje hafnija predvidio je ruski kemičar D.I. Mendeljejev 1870. godine, a njegova svojstva danski fizičar Niels Bohr. Prema periodičnom zakonu, novi je element trebao biti analog titana i cirkonija, a pronađen je u mineralima cirkonija i titana. Budući da je hafnij otkriven u Danskoj, ime je dobio po drevnoj prijestolnici ove zemlje - Hafniji.

Hafnij je teški, vatrostalni metal srebrnobijele boje, lako se deformira tijekom hladne obrade i ujedno se ojačava. Na mehanička svojstva hafnija utječe njegova sposobnost da apsorbira plinove tijekom obrade. Kada se takav metal zagrijava, apsorbirani plinovi ulaze u kemijsku reakciju s njim i uvelike mijenjaju njegova električna svojstva, povećavajući električni otpor i smanjujući temperaturni koeficijent električnog otpora; kompaktni hafnij, kada se zagrijava na zraku, postaje prekriven filmom od oksidi, koji zatim prodiru u tijelo metala. Hafnij zagrijan u kisiku gori blistavo bijelo. Dušik reagira s hafnijem poput kisika, ali su hafnijevi nitridi nestabilni na temperaturama iznad 1000°C. Vodik u temperaturnom području 300 - 1000°C stvara hidrid HfH2 koji se potpuno raspada na temperaturama iznad 1500°C. Ova nečistoća čini hafnij lomljivim. Hafnij je vrlo otporan na djelovanje klorovodične i dušične kiseline bilo koje koncentracije i na bilo kojoj temperaturi. Otopine sode i potaše ne djeluju na hafnij.

Hafnij je inferioran tantalu u otpornosti na djelovanje aqua regia, mokrog klora, otopina željeznog klorida i sumporne kiseline koncentracije 60% na 100 °C.
Budući da je kemijski blizanac cirkonija, hafnij se od njega oštro razlikuje u odnosu na neutrone. Ako čisti cirkonij nesmetano propušta neutrone, tada hafnij za njih postaje nepremostiva barijera.
Sličnost kemijskih svojstava hafnija i cirkonija i, s tim u vezi, teškoća njihovog odvajanja, posljedica je činjenice da su polumjeri hafnija i cirkonija iona gotovo jednaki.
U prirodi ima 25 puta više atoma hafnija nego srebra i 1000 puta više zlata, međutim on je izuzetno raspršen u prirodi i nalazišta pogodna za industrijsku preradu postoje na nekoliko mjesta na kugli zemaljskoj. Poteškoće u rudarenju i izolaciji hafnija iz prirodnih spojeva je razlog koji ograničava njegovu praktičnu upotrebu.

PRIZNANICA.

Glavni izvor hafnija su koncentrati cirkonija, u nekim modifikacijama čiji sadržaj hafnijevog oksida doseže 2%. Zbog razlike u količini radioaktivnosti između hafnija i cirkonija, stupanj radioaktivnosti cirkonija može poslužiti kao pokazatelj količine hafnija prisutnog u mineralu. Razdvajanje hafnija i cirkonija, koji su vrlo slični po kemijskim svojstvima, provodi se frakcijskom kristalizacijom otopina dobivenih nakon otvaranja cirkonskih koncentrata, a tom procesu podvrgavaju se hafnijeve soli. Hafnij se koncentrira u matičnim otopinama sa željezom i niobijem, nakon čijeg uklanjanja, hafnijev fluorid se pretvara u sulfat, kalcinira da se oslobodi HfO2, a kalijeva sumporna sol se uklanja ispiranjem. Čisti hafnij dobiva se jodidnom metodom. Metode dobivanja metalnog hafnija iste su kao i za cirkonij..

PRIMJENA.

Spojevi hafnija tale se na temperaturama višim od tališta metalnog hafnija. Na primjer, hafnijev oksid se tali na temperaturi od 2800 °C, hafnijev borid - na 3250 °C, hafnijev nitrid - na 3310 °C, hafnijev karbid - na 3890 °C. Stoga ovi spojevi, a posebno hafnijev nitrid, čine osnovu legura otpornih na toplinu i visokotemperaturnih vatrostalnih materijala. Ovi spojevi također čine osnovu čvrstih materijala, legura radio i elektrotehnike za proizvodnju materijala za bolometre, otpornike, termionske katode i fluorescentne svjetiljke. Ta ista svojstva omogućuju upotrebu hafnija i njegovih spojeva za proizvodnju žarne niti u električnim svjetiljkama.
Ništa manje važna nije bila ni uporaba hafnija, zajedno s cirkonijem, u nuklearnim reaktorima. Čisti cirkonij omogućuje nesmetan prolaz neutronima, dok ih hafnij blokira. Stoga je zajednička uporaba za proizvodnju šipki s nuklearnim gorivom uspješna simbioza - cirkonij kao "odjeća" za šipke s nuklearnim gorivom, hafnij kao moderator i apsorber neutrona.

Hafnij se, kao i cirkonij, koristi u proizvodnji kemijskih aparata kao materijal otporan na koroziju.
Hafnij se koristi za proizvodnju određenih alkalijskih i zemnoalkalijskih materijala reagirajući s njima, istiskujući ih iz njihovih oksida.
Hafnijevi oksidi se koriste u industriji stakla i keramike, u proizvodnji vatrostalnih materijala
U usporedbi s cirkonijem, koji ima ista svojstva kao i hafnij, koristi se mnogo rjeđe od cirkonija zbog visoke cijene.

J/(K mol)

Molarni volumen Kristalna rešetka jednostavne tvari Rešetkasta struktura

šesterokutan

Parametri rešetke

a=3,196 nm; c=5,051 nm

Stav c/a Ostale karakteristike Toplinska vodljivost

(300 K) 23,0 W/(mK)

72
4f 14 5d 2 6s 2

Hafnij- kemijski element 4. skupine dugoperiodičnog oblika periodnog sustava D. I. Mendeljejeva (prema kratkom obliku periodičkog sustava - sekundarna podskupina IV. skupine), šesti period, s atomskim brojem 72. Označeno simbolom Hf (lat. Hafnium). Jednostavna tvar je teški, vatrostalni srebrnobijeli metal.

Povijest otkrića i porijeklo imena

Hafnij je tražen među elementima rijetkih zemalja, budući da struktura 6. razdoblja sustava D. I. Mendeljejeva nije razjašnjena. Godine 1911. francuski kemičar J. Urbain objavio je otkriće novog elementa kojeg je nazvao Celcij. U stvarnosti je dobio smjesu koja se sastojala od iterbija, lutecija i male količine hafnija. I tek nakon što je N. Bohr, na temelju kvantno mehaničkih proračuna, pokazao da je posljednji element rijetke zemlje element broj 71, postalo je jasno da je hafnij analog cirkonija.

Na temelju nalaza Bohra, koji je predvidio njegova svojstva i valenciju, 1923. godine Dirk Koster i Gyorgy de Hevesy sustavno su analizirali norveške i grenlandske cirkone rendgenskom spektroskopijom. Podudarnost linija rendgenskih difrakcijskih uzoraka ostataka nakon ispiranja cirkona s otopinama kipuće kiseline s onima izračunatim prema Moseleyevom zakonu za 72. element omogućila je istraživačima da objave otkriće elementa koji su nazvali hafnij u čast grad u kojem je otkriveno (lat. Hafnija- latinski naziv za Kopenhagen). Nakon toga započeti spor oko prioriteta između J. Urbaina, N. Kostera i D. Hevesyja trajao je još dugo. Godine 1949. naziv elementa "hafnij" odobrila je Međunarodna komisija i svugdje prihvaćen.

Priznanica

Prosječan sadržaj hafnija u zemljinoj kori je oko 4 g/t. Zbog nedostatka vlastitih minerala u hafniju i stalnom pratnjom cirkonija, dobiva se preradom cirkonijevih ruda, gdje se nalazi u količini od 2,5% težine cirkonija (cirkon sadrži 4% HfO 2, baddeleit - 4-6% HfO 2). U svijetu se prosječno iskopa oko 70 tona hafnija godišnje, a obujam njegove proizvodnje proporcionalan je obujmu proizvodnje cirkonija. Zanimljiva značajka minerala skandij je tortveitit: on sadrži mnogo više hafnija u postotku od cirkonija, a ta je okolnost vrlo važna pri preradi tortveitita u skandij i koncentriranju hafnija iz njega.

Svjetski izvori hafnija

Cijene hafnija 99% u 2007. godini u prosjeku su iznosile 780 USD po kilogramu (na temelju materijala s infogeo.ru)

Svjetski resursi hafnija u smislu hafnijevog dioksida nešto premašuju 1 milijun tona. Struktura distribucije ovih resursa izgleda otprilike ovako:

• Australija - više od 630 tisuća tona,
• Južna Afrika - gotovo 287 tisuća tona,
• SAD - nešto više od 105 tisuća tona,
• Indija - oko 70 tisuća tona,
• Brazil - 9,88 tisuća tona.

Ogromnu većinu sirovinske baze hafnija u stranim zemljama predstavlja cirkon iz obalnih morskih mjesta.

Fizička svojstva

Hafnij je sjajni srebrnobijeli metal, tvrd i vatrostalan. Kada je fino raspršen, ima tamno sivu, gotovo crnu boju; mat Gustoća u normalnim uvjetima je 13,31 g/cm3. Talište je 2506 (2233 °C), vrije na 4876 (4603 °C).

Kemijska svojstva

Najbolje otapalo za hafnij je fluorovodična kiselina (HF) ili mješavina fluorovodične i dušične kiseline, te aqua regia.

Na visokim temperaturama (preko 1000) hafnij oksidira na zraku i izgara u kisiku. Reagira s halogenima. Po otpornosti na kiseline sličan je staklu. Kao i cirkonij, ima hidrofobna svojstva (ne moči se vodom).

Najvažniji kemijski spojevi

Dvovalentni spojevi hafnija

• HfBr 2, hafnijev dibromid, crna je krutina koja se samozapaljuje na zraku. Raspada se na 400 °C u hafnij i hafnijev tetrabromid. Pripravljen disproporcioniranjem hafnijevog tribromida u vakuumu uz zagrijavanje.

Trovalentni spojevi hafnija

• HfBr 3, hafnijev tribromid je crno-plava krutina. Disproporcije na 400 °C u hafnijev dibromid i tetrabromid. Dobiva se redukcijom hafnijeva tetrabromida zagrijavanjem u atmosferi vodika ili s metalnim aluminijem.

Četverovalentni spojevi hafnija

• HfO 2, hafnijev dioksid - bezbojni monoklinski kristali (gustoća - 9,98 g/cm³) ili bezbojni tetragonalni kristali (gustoća - 10,47 g/cm³). Potonji imaju T t.t. 2900 °C, slabo topljivi u vodi, dijamagnetični, imaju bazičniji karakter od ZrO 2 i pokazuju katalitička svojstva. Dobiva se zagrijavanjem metalnog hafnija u kisiku ili kalciniranjem hafnijevog hidroksida, dioksalata ili disulfata.
• Hf(OH) 4, hafnijev hidroksid je bijeli talog koji se otapa kada se dodaju lužine i vodikov peroksid da bi se formirali peroksohafnijati. Dobiva se dubokom hidrolizom četverovalentnih hafnijevih soli zagrijavanjem ili obradom otopina hafnijevih(IV) soli lužinama.
• HfF 4, hafnijev tetrafluorid - bezbojni kristali. T pl 1025 °C, gustoća - 7,13 g/cm³. Otopimo u vodi. Dobiva se termičkom razgradnjom spoja (NH 4) 2 u struji dušika pri 300 °C.
• HfCl 4, hafnijev tetraklorid - bijeli prah, sublimira na 317 °C. T pl 432 °C. Dobiva se djelovanjem klora na metalni hafnij, hafnijev karbid ili smjesu hafnijevog(II) oksida i ugljena.
• HfBr 4, hafnij tetrabromid - bezbojni kristali. Sublimirati na 322 °C. T pl 420 °C. Dobiva se djelovanjem bromovih para na smjesu hafnijeva(II) oksida i ugljena zagrijanu na 500 °C.
• HfI 4, hafnij tetrajodid - žuti kristali. Sublimira na 427 °C i termički disocira na 1400 °C. Dobiva se reakcijom hafnija s jodom na 300 °C.
• Hf(HPO 4) 2, hafnijev hidrogenfosfat - bijeli talog, topiv u sumpornoj i fluorovodičnoj kiselini. Dobiva se obradom otopina hafnijevih(IV) soli fosfornom kiselinom.

Primjena

Glavna područja primjene metalnog hafnija su proizvodnja legura za zrakoplovnu tehnologiju, nuklearna industrija i specijalna optika.

• Nuklearni inženjering koristi prednost hafnijeve sposobnosti hvatanja neutrona, a njegove primjene u nuklearnoj industriji su proizvodnja kontrolnih šipki, specijalne keramike i stakla (oksid, karbid, borid, oksokarbid, disprozijev hafnat, litijev hafnat). Značajka i prednost hafnijevog diborida je vrlo nisko oslobađanje plina (helij, vodik) kada bor “izgori”.
• Hafnijev oksid se koristi u optici zbog svoje temperaturne stabilnosti (t.t. 2780 °C) i vrlo visokog indeksa loma. Značajno područje potrošnje hafnija je proizvodnja posebnih vrsta stakla za proizvode od optičkih vlakana, kao i za proizvodnju posebno visokokvalitetnih optičkih proizvoda, zrcalnih premaza, uključujući uređaje za noćno gledanje, termalne slike. Hafnijev fluorid ima slično područje primjene.
• Hafnijev karbid i borid (t.t. 3250 °C) koriste se kao prevlake izuzetno otporne na habanje i u proizvodnji supertvrdih legura. Osim toga, hafnijev karbid je jedan od najvatrostalnijih spojeva (t.t. 3960 °C) i koristi se za proizvodnju mlaznica svemirskih raketa i nekih strukturnih elemenata plinovitih nuklearnih mlaznih motora.
• Hafnij se odlikuje relativno niskim radom izlaza elektrona (3,53 eV), pa se koristi za izradu katoda za radiocijevi velike snage i elektronske topove. Ujedno, ova kvaliteta, uz visoko talište, omogućuje korištenje hafnija za proizvodnju elektroda za zavarivanje metala u argonu, a posebno elektroda (katoda) za zavarivanje niskougljičnog čelika u ugljičnom dioksidu. Otpor takvih elektroda u ugljičnom dioksidu je više od 3,7 puta veći od otpora volframovih elektroda. Barijev hafnat također se koristi kao učinkovita katoda s niskim radnim učinkom.
• Hafnijev karbid u obliku fino poroznog keramičkog proizvoda može poslužiti kao izuzetno učinkovit sakupljač elektrona pod uvjetom da para cezija-133 isparava s njegove površine u vakuumu, pri čemu se rad rada elektrona smanjuje na manje od 0,1-0,12 eV , a ovaj se učinak može koristiti za stvaranje visoko učinkovitih termionskih električnih generatora i dijelova snažnih ionskih motora.
• Visoko otporan na habanje i tvrd kompozitni premaz na bazi hafnija i nikal diborida razvijen je i dugo se koristi.
• Legure tantal-volfram-hafnij najbolje su legure za opskrbu gorivom u plinovito-faznim nuklearnim raketnim motorima.
• Legure titana s hafnijem koriste se u brodogradnji (proizvodnja dijelova brodskih motora), a legiranje nikla s hafnijem ne samo da povećava njegovu čvrstoću i otpornost na koroziju, već i dramatično poboljšava zavarljivost i čvrstoću zavara.
• Tantal-hafnijev karbid. Dodatak hafnija tantalu dramatično povećava njegovu otpornost na oksidaciju na zraku (otpornost na toplinu) zbog stvaranja gustog i neprobojnog filma složenih oksida na površini, a osim toga, ovaj oksidni film je vrlo otporan na toplinske promjene ( toplinski šok). Ova svojstva omogućila su stvaranje vrlo važnih legura za raketnu tehniku ​​(mlaznice, plinska kormila). Jedna od najboljih legura hafnija i tantala za raketne mlaznice sadrži do 20% hafnija. Također treba istaknuti da postoji veliki ekonomski učinak korištenja legure hafnij-tantal za izradu elektroda za zračno-plazmano i kisikovo-plameno rezanje metala. Iskustvo s upotrebom takve legure (hafnij - 77%, tantal - 20%, volfram - 2%, srebro - 0,5%, cezij - 0,1%, krom - 0,4%) pokazalo je 9 puta duži vijek trajanja u usporedbi s čisti hafnij.
• Legiranje s hafnijem dramatično ojačava mnoge legure kobalta, koje su vrlo važne u konstrukciji turbina, naftnoj, kemijskoj i prehrambenoj industriji.
• Hafnij se koristi u nekim legurama za teške trajne magnete rijetke zemlje (osobito terbij i samarij).
• Legura hafnijevog karbida (HfC, 20%) i tantalovog karbida (TaC, 80%) je najvatrostalnija legura (tt 4216 °C). Osim toga, postoje zasebne indikacije da se kod legiranja ove legure s malom količinom titan karbida talište može povećati za još 180 stupnjeva.
• Dodavanjem 1% hafnija aluminiju dobivaju se superčvrste aluminijske legure s veličinom zrna metala od 40-50 nm. U ovom slučaju, ne samo da se legura ojačava, već se postiže i značajno relativno izduženje te se povećava smična i torzijska čvrstoća, kao i otpornost na vibracije.
• Visoke dielektrične konstante temeljene na hafnijevom oksidu zamijenit će tradicionalni silicijev oksid u mikroelektronici tijekom sljedećeg desetljeća, omogućujući mnogo veće gustoće elemenata u čipovima. Od 2007. hafnijev dioksid se koristi u 45 nm procesorima Intel Penryn. Hafnijev silicid također se koristi kao dielektrik s visokom dielektričnom konstantom u elektronici. Legure hafnija i skandija koriste se u mikroelektronici za proizvodnju otpornih filmova s ​​posebnim svojstvima.
• Hafnij se koristi za proizvodnju visokokvalitetnih višeslojnih rendgenskih zrcala.

Prijave koje obećavaju

Periodni sustav kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva
																		Hf
															Uut

Odlomak koji karakterizira hafnij

Bila je ista onakva kakvu ju je poznavao gotovo kao dijete, a zatim kao nevjestu princa Andreja. U očima joj je sjao veseli, upitni sjaj; na licu joj je bio nježan i neobično razigran izraz.
Pierre je večerao i sjedio bi tamo cijelu večer; ali princeza Marya je išla na cjelonoćno bdijenje, a Pierre je otišao s njima.
Sutradan je Pierre stigao rano, večerao i sjedio ondje cijelu večer. Unatoč činjenici da su princeze Marya i Natasha očito bile zadovoljne gostom; usprkos činjenici da je sav interes Pierreova života sada bio koncentriran u ovoj kući, do večeri su razgovarali o svemu, a razgovor je stalno prelazio s jedne beznačajne teme na drugu i često je prekidan. Pierre je te večeri ostao budan toliko dugo da su se princeza Marya i Natasha pogledale, očito čekajući da vide hoće li on uskoro otići. Pierre je to vidio i nije mogao otići. Osjećao se teško i neugodno, ali je nastavio sjediti jer nije mogao ustati i otići.
Princeza Marya, ne predviđajući kraj tome, prva je ustala i, žaleći se na migrenu, počela se opraštati.
– Dakle, sutra idete u Sankt Peterburg? – rekao je oka.
"Ne, ne idem", rekao je Pierre žurno, iznenađeno i kao uvrijeđeno. - Ne, u St. Petersburg? Sutra; Samo ne kažem zbogom. "Doći ću po narudžbe", rekao je, stojeći ispred princeze Marye, crveneći se i ne odlazeći.
Nataša mu je dala ruku i otišla. Princeza Marya, naprotiv, umjesto da ode, utonula je u stolicu i strogo i pažljivo pogledala Pierrea svojim blistavim, dubokim pogledom. Umor koji je prije očito pokazivala sada je potpuno nestao. Duboko je, dugo udahnula, kao da se priprema za dugi razgovor.
Sva Pierreova neugoda i nelagoda, kad je Natasha uklonjena, istoga je trena nestala i zamijenila ju je uzbuđena animacija. Brzo je primaknuo stolicu vrlo blizu princeze Marye.
"Da, to sam ti htio reći", rekao je, kao da je riječima odgovorio na njezin pogled. - Princezo, pomozi mi. Što da napravim? Mogu li se nadati? Princezo, prijateljice, slušaj me. Ja znam sve. Znam da je nisam dostojan; Znam da je nemoguće sada o tome razgovarati. Ali želim joj biti brat. Ne, ne želim... ne mogu...
Zaustavio se i protrljao lice i oči rukama.
"Pa, evo", nastavio je, očito se trudeći govoriti suvislo. “Ne znam otkad je volim.” Ali ja sam volio samo nju, samo jednu, cijeli život i volim je toliko da ne mogu zamisliti život bez nje. Sada se ne usuđujem zatražiti njezinu ruku; ali pomisao da bi možda mogla biti moja i da bih propustio ovu priliku... priliku... je užasna. Reci mi, mogu li imati nade? Reci mi što da radim? “Draga princezo”, rekao je, nakon što je neko vrijeme šutio i dodirnuo joj ruku, jer nije odgovorila.
„Razmišljam o onome što ste mi rekli“, odgovorila je princeza Marija. - Reći ću ti nešto. Imaš pravo, što da joj sad pričam o ljubavi... - Princeza zastane. Htjela je reći: sada je nemoguće s njom govoriti o ljubavi; ali je prestala jer je već treći dan po Natašinoj nagloj promjeni vidjela da Natasha ne samo da se neće uvrijediti ako joj Pierre izrazi ljubav, nego da je to sve što ona želi.
"Nemoguće joj je sada reći", rekla je princeza Marya.
- Ali što da radim?
"Povjerite ovo meni", rekla je princeza Marya. - Znam…
Pierre je pogledao u oči princeze Marye.
"Pa, dobro...", rekao je.
"Znam da ona voli... voljet će te", ispravila se princeza Marya.
Prije nego što je stigla izgovoriti te riječi, Pierre je skočio i prestrašenog lica zgrabio princezu Mariju za ruku.
- Zašto to misliš? Misliš li da se mogu nadati? Misliš?!
"Da, mislim da je tako", rekla je princeza Marya, smiješeći se. - Piši svojim roditeljima. I uputi me. Reći ću joj kad bude moguće. Želim ovo. I moje srce osjeća da će se to dogoditi.
- Ne, ovo ne može biti! Kako sam sretna! Ali ovo ne može biti... Kako sam sretna! Ne, ne može biti! - rekao je Pierre ljubeći ruke princeze Marye.
– Idete u Sankt Peterburg; bolje je. "I pisat ću ti", rekla je.
- U St. Petersburg? Voziti? U redu, da, idemo. Ali mogu li doći k tebi sutra?
Sutradan se Pierre došao oprostiti. Natasha je bila manje živahna nego prethodnih dana; ali ovog dana, ponekad gledajući je u oči, Pierre je osjećao da nestaje, da više nema ni njega ni nje, već samo osjećaj sreće. "Stvarno? Ne, ne može“, govorio je u sebi sa svakim pogledom, gestom i riječju koja mu je ispunjavala dušu radošću.
Kad je, opraštajući se s njom, uzeo njezinu tanku, tanku ruku, nehotice ju je još malo zadržao u svojoj.
“Je li ova ruka, ovo lice, ove oči, sve ovo vanzemaljsko blago ženskog šarma, hoće li sve to biti zauvijek moje, poznato, isto kao što sam ja za sebe? Ne, to je nemoguće!.."
"Zbogom, grofe", rekla mu je glasno. “Čekat ću te”, dodala je šapatom.
I te jednostavne riječi, pogled i izraz lica koji su ih pratili, dva su mjeseca bili predmet Pierreovih neiscrpnih sjećanja, objašnjenja i sretnih snova. “Jako ću te čekati... Da, da, kako je rekla? Da, jako ću te čekati. Oh, kako sam sretna! Što je ovo, kako sam sretna!” - reče Pierre u sebi.

Sada se u Pierreovoj duši nije dogodilo ništa slično onome što se dogodilo u njoj u sličnim okolnostima tijekom njegova provodadžisanja s Helenom.
Nije, kao tada, s bolnim stidom ponovio riječi koje je izgovorio, nije sam sebi rekao: "Oh, zašto to nisam rekao, i zašto sam onda rekao "je vous aime"?" [Volim te] Sad, naprotiv, ponavljao je svaku njezinu riječ, svoju, u svojoj mašti sa svim detaljima njezina lica, osmijeha, i nije htio ništa oduzeti ni dodati: htio je samo ponoviti. Više nije bilo ni sjene sumnje je li ono što je poduzeo dobro ili loše. Samo mu je jedna strašna sumnja ponekad prolazila kroz glavu. Nije li ovo sve u snu? Je li princeza Marya pogriješila? Jesam li previše ponosan i arogantan? Vjerujem; i iznenada, kao što bi se trebalo dogoditi, princeza Marya će joj reći, a ona će se nasmiješiti i odgovoriti: "Kako čudno! Vjerojatno je pogriješio. Zar on ne zna da je on čovjek, samo čovjek, a ja?.. Ja sam sasvim drugačiji, viši.”
Samo je ta sumnja Pierreu često padala na pamet. Sada također nije kovao nikakve planove. Nadolazeća sreća činila mu se toliko nevjerojatnom da čim se dogodila, ništa se nije moglo dogoditi. Sve je bilo gotovo.
Obuzelo ga je radosno, neočekivano ludilo, za koje se Pierre smatrao nesposobnim. Sav smisao života, ne samo za njega, nego za cijeli svijet, činilo mu se da leži samo u njegovoj ljubavi iu mogućnosti da ona voli njega. Ponekad mu se činilo da su svi ljudi okupirani samo jednom stvari - njegovom budućom srećom. Ponekad mu se činilo da su svi sretni kao i on, i samo su pokušavali sakriti tu radost, pretvarajući se da su zauzeti drugim stvarima. U svakoj riječi i pokretu vidio je naznake svoje sreće. Često je iznenađivao ljude koji su ga sretali značajnim, veselim pogledima i osmijesima koji su izražavali tajnu suglasnost. Ali kad je shvatio da ljudi možda i ne znaju za njegovu sreću, sažalio ih je svim srcem i osjetio želju da im nekako objasni da su sve što rade potpune besmislice i sitnice, nevrijedne pažnje.
Kad su mu nudili službu ili kad su raspravljali o kakvim općim, državnim poslovima i ratu, pretpostavljajući da sreća svih ljudi ovisi o ovom ili onom ishodu takvog ili takvog događaja, slušao je s krotkim, sućutnim smiješkom i čudio narod koji mu se obratio svojim čudnim primjedbama. Ali i oni ljudi za koje se Pierreu činilo da razumiju pravi smisao života, odnosno njegov osjećaj, i oni nesretnici koji to očito nisu razumjeli - svi su mu se ljudi u tom razdoblju činili u tako jarkom svjetlu osjećajući kako u njemu svijetli da je bez imalo truda odmah, kad se susretne s bilo kojom osobom, u njoj vidio sve što je dobro i vrijedno ljubavi.
Gledajući poslove i papire svoje pokojne žene, nije osjećao nikakvog osjećaja za nju uspomenu, osim sažaljenja što nije upoznala sreću koju je on sada poznavao. Princ Vasilij, sada posebno ponosan što je dobio novo mjesto i zvijezdu, činio mu se dirljivim, ljubaznim i jadnim starcem.
Pierre se kasnije često prisjećao tog vremena sretnog ludila. Sve prosudbe koje je iznio o ljudima i okolnostima u tom razdoblju ostale su za njega istinite zauvijek. On ne samo da se kasnije nije odrekao tih pogleda na ljude i stvari, nego je, naprotiv, u unutarnjim dvojbama i proturječjima pribjegao onom pogledu koji je imao u ovo doba ludila, a taj se pogled uvijek pokazao ispravnim.
“Možda sam se tada činio čudnim i smiješnim”, pomisli on; ali tada nisam bio tako ljut kao što se činilo. Naprotiv, tada sam bio pametniji i pronicljiviji nego ikad, i razumio sam sve što je u životu vrijedno razumjeti, jer... bio sam sretan.”
Pierreovo ludilo sastojalo se u tome što nije čekao, kao prije, osobne razloge, koje je nazivao zaslugama ljudi, da ih voli, nego je ljubav ispunila njegovo srce, i on je, ljubeći ljude bez razloga, našao nesumnjivo razloga zbog kojih je vrijedilo voljeti njihove.

Od one prve večeri, kad je Natasha, nakon Pierreova odlaska, rekla princezi Mariji s radosno podrugljivim osmijehom da je on sigurno, pa, sigurno iz kupatila, i u fraku, i s frizurom, od tog trenutka nešto skriveno i nepoznato njoj, ali neodoljivo, probudilo se u Natašinoj duši.
Sve: njezino lice, njezin hod, njezin pogled, njezin glas - sve se odjednom promijenilo u njoj. Neočekivano za nju, snaga života i nade u sreću isplivali su na površinu i zahtijevali zadovoljstvo. Od prve večeri Natasha kao da je zaboravila sve što joj se dogodilo. Od tada se nijednom nije požalila na svoju situaciju, nijednom riječju nije govorila o prošlosti i više se nije bojala kovati vesele planove za budućnost. Malo je govorila o Pierreu, ali kad ga je princeza Marya spomenula, u očima joj je zasjao davno ugašeni sjaj, a usne su joj se naborale s čudnim osmijehom.
Promjena koja se dogodila u Natashi isprva je iznenadila princezu Maryu; ali kad je shvatila njezino značenje, ova ju je promjena uznemirila. "Zar je doista tako malo voljela svog brata da ga je mogla tako brzo zaboraviti", pomislila je princeza Marya dok je sama razmišljala o promjeni koja se dogodila. Ali kad je bila s Natashom, nije se ljutila na nju i nije joj zamjerala. Probuđena životna sila koja je zahvatila Natašu očito je bila tako neobuzdana, toliko neočekivana za nju da je princeza Marya, u Natashinoj prisutnosti, osjećala da joj nema pravo prigovarati ni u duši.
Natasha se prepustila novom osjećaju s takvom potpunošću i iskrenošću da nije pokušavala sakriti činjenicu da više nije tužna, već radosna i vesela.
Kada se, nakon noćnog objašnjenja s Pierreom, princeza Marya vratila u svoju sobu, Natasha ju je srela na pragu.
- On je rekao? Da? On je rekao? – ponovila je. Na Natašinom licu pojavio se i radostan i u isto vrijeme jadan izraz, tražeći oprost za svoju radost.
– Htio sam slušati na vratima; ali znao sam što ćeš mi reći.
Ma koliko razumljiv, ma koliko dirljiv bio za princezu Mariju pogled kojim ju je Natasha gledala; ma koliko joj bilo žao vidjeti njezino uzbuđenje; ali su Natashine riječi isprva uvrijedile princezu Mariju. Sjetila se brata, njegove ljubavi.
“Ali što možemo učiniti? ona ne može drugačije«, mislila je princeza Marya; i tužna i pomalo stroga lica ispričala je Nataši sve što joj je rekao Pierre. Čuvši da ide u Petrograd, Nataša se začudi.
- U St. Petersburg? – ponovila je kao da ne razumije. No, gledajući tužan izraz lica princeze Marye, pogodila je razlog svoje tuge i odjednom je počela plakati. "Marie", rekla je, "nauči me što da radim." Bojim se biti loš. Što god kažete, učinit ću; nauči me…
- Ti ga volis?
"Da", šapnula je Natasha.
-Zbog čega plačeš? "Sretna sam zbog tebe", rekla je princeza Marya, potpuno oprostivši Natashinu radost zbog ovih suza.
– Neće uskoro, jednom. Pomisli kakva će to biti sreća kad ja postanem njegova žena, a ti se udaš za Nicolasa.
– Nataša, zamolio sam te da ne pričaš o tome. Razgovarat ćemo o tebi.
Oni su šutjeli.
- Ali zašto ići u Petrograd! - iznenada će Natasha, a sama brzo odgovori: - Ne, ne, tako treba... Da, Marie? Tako i treba...

Od 12. godine prošlo je sedam godina. Uzburkano povijesno more Europe slilo se na njezine obale. Činilo se tiho; ali tajanstvene sile koje pokreću čovječanstvo (tajnovite jer su nam zakoni koji određuju njihovo kretanje nepoznati) nastavile su djelovati.
Unatoč činjenici da se površina povijesnog mora činila nepomičnom, čovječanstvo se kretalo kontinuirano kao i kretanje vremena. Različite skupine ljudskih veza nastajale su i raspadale se; pripremljeni su razlozi nastanka i raspada država i kretanja naroda.
Povijesno more, ne kao prije, usmjeravalo se naletima s jedne obale na drugu: ključalo je u dubinama. Povijesne osobe, ne kao prije, jurile su u valovima s jedne obale na drugu; sada se činilo da se vrte na jednom mjestu. Povijesne osobe, koje su prije na čelu trupa odražavale kretanje masa ratnim zapovijedima, pohodima, bitkama, sada su kipuće kretanje odražavale političkim i diplomatskim razmatranjima, zakonima, traktatima...
Povjesničari ovu aktivnost povijesnih osoba nazivaju reakcijom.
Opisujući djelovanje ovih povijesnih ličnosti, koje su, po njihovom mišljenju, bile uzrok, kako ih nazivaju, reakcije, povjesničari ih strogo osuđuju. Svi poznati ljudi toga vremena, od Aleksandra i Napoleona do m me Staela, Focija, Schellinga, Fichtea, Chateaubrianda itd., podvrgnuti su njihovom strogom sudu i bivaju oslobođeni ili osuđeni, ovisno o tome jesu li pridonijeli napretku ili reakciji.
U Rusiji se, prema njihovom opisu, također dogodila reakcija u tom razdoblju, a glavni krivac te reakcije bio je Aleksandar I. - isti onaj Aleksandar I. koji je, prema njihovim opisima, bio glavni krivac liberalnih inicijativa njegova vladavina i spas Rusije.
U pravoj ruskoj književnosti, od srednjoškolca do učenog povjesničara, nema osobe koja ne bi bacila vlastiti kamen na Aleksandra I. zbog njegovih pogrešnih postupaka u tom razdoblju njegove vladavine.
“Trebao je učiniti to i to. U ovom slučaju je postupio dobro, u ovom slučaju je postupio loše. Dobro se držao na početku svoje vladavine i tijekom 12. godine; ali je postupio loše dajući ustav Poljskoj, sklapajući Svetu alijansu, dajući vlast Arakčejevu, potičući Golicina i misticizam, zatim potičući Šiškova i Focija. Nešto je pogriješio uključivanjem u prednji dio vojske; loše je postupio raspodjelom Semjonovske pukovnije itd.”
Bilo bi potrebno napuniti desetak stranica da se pobroje sve zamjerke koje mu povjesničari upućuju na temelju znanja o dobrobiti čovječanstva koje posjeduju.
Što znače ovi prijekori?
Sami postupci zbog kojih povjesničari odobravaju Aleksandra I., kao što su: liberalne inicijative njegove vladavine, borba protiv Napoleona, čvrstina koju je pokazao 12. godine i pohod 13. godine, ne potječu iz istih izvora - uvjeti krvi, obrazovanja, života, koji su učinili Aleksandrovu osobnost onakvom kakva je bila - iz čega proizlaze oni postupci za koje ga povjesničari optužuju, kao što su: Sveta alijansa, obnova Poljske, reakcija 20-ih godina?
Što je bit tih prijekora?
Činjenica da je takva povijesna osoba kao što je Aleksandar I., osoba koja je stajala na najvišoj mogućoj razini ljudske moći, takoreći u fokusu zasljepljujućeg svjetla svih povijesnih zraka koncentriranih na njega; osoba podložna onim najjačim utjecajima u svijetu spletki, prijevara, laskanja, samozavaravanja, koji su neodvojivi od moći; lice koje je u svakoj minuti svog života osjećalo odgovornost za sve što se događalo u Europi, lice koje nije fiktivno, već živo, kao i svaki čovjek, sa svojim osobnim navikama, strastima, težnjama za dobrotom, ljepotom, istinom - da to lice, prije pedeset godina, ne samo da nije bio krepostan (povjesničari mu to ne zamjeraju), nego nije imao ni one poglede na dobro čovječanstva koje ima sada profesor, koji se znanošću bavi od mlade dobi, odnosno čitanje knjiga, predavanja i prepisivanje tih knjiga i predavanja u jednu bilježnicu.
Ali čak i ako pretpostavimo da je Aleksandar I prije pedeset godina bio u zabludi u svom viđenju onoga što je dobro naroda, moramo nehotice pretpostaviti da će se povjesničar koji na isti način prosuđuje Aleksandra nakon nekog vremena pokazati nepravednim u svojim pogled na to, što je dobro čovječanstva. Ova je pretpostavka tim prirodnija i nužnija, što, prateći razvoj povijesti, vidimo, da se svake godine, sa svakim novim književnikom, mijenja pogled na to, što je dobro čovječanstva; tako da se ono što se činilo dobrim nakon deset godina pojavi kao zlo; i obrnuto. Štoviše, istodobno u povijesti nalazimo posve suprotna gledišta o tome što je zlo, a što dobro: jedni pripisuju zasluge za ustav dat Poljskoj i Svetoj alijansi, drugi kao prijekor Aleksandru.
Za djelovanje Aleksandra i Napoleona ne može se reći da je bilo korisno ili štetno, jer se ne može reći za što je korisno, a za što štetno. Ako netko ne voli tu aktivnost, onda je ne voli samo zato što se ne poklapa s njegovim ograničenim shvaćanjem onoga što je dobro. Čini li mi se dobrim sačuvati očevu kuću u Moskvi u 12, ili slavu ruskih trupa, ili prosperitet Petrograda i drugih sveučilišta, ili slobodu Poljske, ili moć Rusije, ili ravnotežu? Europe, ili stanovite vrste europskog prosvjetiteljstva – napretka, moram priznati da je djelatnost svake povijesne ličnosti imala, osim ovih ciljeva, i druge, meni nedostupne općenitije ciljeve.
Ali pretpostavimo da takozvana znanost ima sposobnost pomiriti sve suprotnosti i ima nepromjenjivu mjeru dobra i zla za povijesne osobe i događaje.
Pretpostavimo da je Alexander sve mogao učiniti drugačije. Pretpostavimo da je mogao, prema uputama onih koji ga optužuju, onih koji ispovijedaju znanje o krajnjem cilju kretanja čovječanstva, narediti prema programu narodnosti, slobode, jednakosti i napretka (izgleda da nema drugo) koje bi mu njegovi sadašnji tužitelji dali. Pretpostavimo da je taj program bio moguć i sastavljen i da bi Aleksandar po njemu djelovao. Što bi onda bilo s djelovanjem svih onih ljudi koji su se suprotstavljali tadašnjoj režiji vlasti - djelovanjem koje je, prema mišljenju povjesničara, bilo dobro i korisno? Ova aktivnost ne bi postojala; ne bi bilo života; ništa se ne bi dogodilo.
Ako pretpostavimo da se ljudskim životom može upravljati razumom, tada će mogućnost života biti uništena.

Ako pretpostavimo, kao što čine povjesničari, da veliki ljudi vode čovječanstvo do postizanja određenih ciljeva, koji se sastoje ili u veličini Rusije ili Francuske, ili u ravnoteži Europe, ili u širenju ideja revolucije, ili u općem napretku, ili što god bilo, nemoguće je objasniti fenomene povijesti bez pojmova slučajnosti i genija.

Jak, tvrd i vatrostalan kemijski element srebrnastobijele boje. Metalni hafnij kao kemijski element prvi put su otkrili 1923. godine u glavnom gradu Danske fizičari Koster i Hivesi kao rezultat ispiranja metalnog cirkonija kipućim kiselinama iz norveške cirkonijeve rude.

Preostale kemijske tvari dobivene obradom podvrgnute su pažljivoj analizi, a analiza je pokazala da se linije dobivenog rendgenskog difraktograma apsolutno točno podudaraju s izračunatim i očekivanim rezultatima za tada nepoznati element br. 72, tj. čije je postojanje predvidio Mendeljejev. Predloženo je nazvati otkriveni metal hafnijem, svrstati ga u 4. skupinu i označiti u periodnom sustavu simbolom Hf.

Detaljnijim istraživanjima utvrđeno je da je ovaj kemijski element uvijek prisutan u spojevima cirkonija, ali se praktički nikada ne nalazi u slobodnom obliku u prirodi. Štoviše, kemijska svojstva nedavno otkrivenog metala potpuno su identična svojstvima elementa broj 40 - cirkonija.

Iste godine, 1923., znanstvenici su prvi put uspjeli izolirati metalni hafnij čistoće od 99%. Daljnji razvoj omogućio je pronalaženje nekoliko različitih metoda za razdvajanje hafnija i cirkonija, ali sve su se pokazale nedovoljno učinkovite, te u to vrijeme nisu bile od praktičnog interesa.

Situacija s odvojenom proizvodnjom cirkonija i hafnija počela se mijenjati s razvojem nuklearne energije. Fizička svojstva cirkonija mogu osigurati učinkovitu apsorpciju neutrona, a nečistoće hafnija smanjuju ove pokazatelje za više od 20 puta. Stoga je u početku provedeno odvajanje ova dva kemijska elementa kako bi se povećala čistoća cirkonija, a hafnijev hidroksid isporučivan je kao otpadni nusprodukt i u početku nije bio od interesa za proizvođače i metalurge.

Fizička svojstva elementa

Vatrostalni hafnij ima talište od 2222ºC i vrelište od 5400ºC. Gustoća mu je 13,31 g/cm3. Zahvaljujući ovim fizičkim svojstvima, hafnij se široko koristi za proizvodnju materijala visoke čvrstoće i otpornih na toplinu u metalurgiji, kao i kao legirajući aditiv za proizvodnju novih jakih, toplinski stabilnih i nehrđajućih materijala.

Čisti metal je duktilan i može se podvrgnuti toploj i hladnoj obradi, dobro zavaruje i može se koristiti za izradu posebno kritičnih metalnih konstrukcija, sklopova i dijelova.

Legure koje koriste hafnij

U svom izgledu i otpornosti na koroziju, legure metala hafnija i cirkonija nisu inferiorne u svojim svojstvima od srebra, ali su mnogo jeftinije. Zahvaljujući tome, materijal je postao prilično široko korišten u elektrotehnici i elektronici.

Korištenje takvih legura i spojeva za proizvodnju opreme za zavarivanje i rezanje metala uvelike povećava radni vijek i poboljšava kvalitetu obrade obratka.

Titan legiran hafnijem i njegove legure koriste se za proizvodnju kritičnih komponenti brodskih motora, dobivanje visokokvalitetnih zavara i poboljšanje otpornosti metala na koroziju. Dodavanjem samo 1% ovog metala aluminiju mogu se dobiti lake i vrlo čvrste legure.

Hafnij se koristi za stvaranje ultra-snažnih trajnih magneta temeljenih na materijalima rijetkih zemalja. Koristi se za izradu višeslojnih visokokvalitetnih zrcalnih materijala za tehničke potrebe i znanstvena istraživanja.

Danas je u tijeku razvoj korištenja hafnija za proizvodnju baterija za teške uvjete rada koje će moći zamijeniti 2-3 tone benzina po kilogramu težine izvora električne energije.

Područje primjene

Sredinom 20. stoljeća identificirano je šest postojećih izotopa za hafnij, a svaki od njih ima vlastitu sposobnost apsorpcije zračenja. Ovaj kemijski element počinje se koristiti za proizvodnju apsorberskih šipki tijekom rada nuklearnih reaktora. Otkrivena su i druga korisna svojstva ovog metala. Kao rezultat toga, tijekom 10 godina, proizvodnja hafnija porasla je s 40 kg godišnje na 60 tona.

72. kemijski element ima visoku mehaničku čvrstoću, karakterizira ga otpornost na toplinu i niz drugih korisnih svojstava. Stoga, osim za nuklearnu energiju, hafnij se koristi za;

• proizvodnja posebno čvrstih i toplinski postojanih legura u metalurgiji;
• proizvodnja mikrosklopova i elektroničkih uređaja;
• u proizvodnji rendgenskih i televizijskih cijevi;
• nanošenje zaštitnih premaza protiv korozije;
• proizvodnja elektroda u žaruljama sa žarnom niti;
• u raketnoj tehnici koristi se legura hafnija i tantala;
• u kemijskoj proizvodnji, kao metal otporan na kiseline, lužine i druge kemijski aktivne tvari.

Visoka čvrstoća i gustoća hafnijevog materijala pridonijeli su njegovoj upotrebi u optici i primjenama u zrakoplovstvu. 90% kemijskog elementa br. 72 danas se koristi u nuklearnoj energetici za izradu zaštitnih elemenata.

Međutim, visoka cijena hafnija ograničava njegovu široku upotrebu i najčešće se koristi kao tanki zaštitni premaz na površini jeftinijih metala. Visoka cijena ovih metala objašnjava se radnim intenzitetom njegove proizvodnje, kao i relativno malim i raspršenim rezervama u zemljinoj kori.

Geografija rudarenja cirkona

Uobičajeni sadržaj hafnijevog dioksida u cirkonima ne prelazi 2%, a samo najbogatija nalazišta u Nigeriji mogu sadržavati do 5% ovog minerala. Obalna morska plićaka u raznim zemljama svijeta i sedimenti riječnog dna karakteriziraju visoki sadržaj cirkonijevih ruda koje sadrže hafnij. U Ruskoj Federaciji, nalazišta cirkona razvijena su u planinama Khibiny na Uralu.

Statistike o globalnoj proizvodnji govore o količinama od 50-60 tona metalnog hafnija i 2,5 tona cirkonija.

Tehnologije industrijske proizvodnje hafnija

Polazni materijali za proizvodnju hafnija su mineralne cirkonijeve rude i, prije svega, ZrSiO 4, u kojem je prisutno do 2% metala, prema uvjetima proizvodnje, može se zamijeniti atomima hafnija.

Tehnologija koja se koristi za proizvodnju metala hafnija i cirkonija je mljevenje minerala i njihovo miješanje s materijalom koji sadrži ugljik kao što je grafit. Nakon toga se takva smjesa dovodi u ložište zagrijano na 1800˚ C bez dovoda čistog zraka za izgaranje. Istovremeno, hafnij i cirkonij s ugljičnom prašinom stvaraju karbide i spremni su za daljnju tehničku obradu, ali odvojeno.

Zatim se dobiveni materijali ponovno usitnjavaju, ubacuju u osovinsku peć i zagrijavaju na 500˚C u prisutnosti plinovitog klora kako bi se formirali spojevi hafnija, cirkonijevog tetraklorida i koristili za dobivanje čistih metala kao rezultat frakcijske kristalizacije.

Zapravo, sav današnji proizvedeni hafnij rezultat je povezane obrade sirovine kako bi se dobio čisti cirkonij za podršku reaktorskim tehnologijama u nuklearnoj energiji. U ovom slučaju, za dobivanje 1 kg hafnija, prerađuje se oko 50 kg cirkonija. Stoga ukupne količine proizvodnje ovih metala izravno ovise o količinama proizvodnje cirkonija.

Cijena hafnija na svjetskom tržištu

Svjetsko vodstvo u proizvodnji hafnija danas drže američke tvrtke Western Zirconium i Allegheny Technologies te francuski Cezus. Oni mogu značajno utjecati na cijenu ovog metala na svjetskom tržištu, koja danas u prosjeku iznosi oko 710 USD/kg.

U Rusiji se hafnij može kupiti u obliku limova, žica, šipki, odljevaka ili praha. U svom čistom obliku ovaj materijal nije tako široko rasprostranjen i najčešće se koristi u obliku posebnih legura ili kemijskih spojeva.