hafnio savybės. Hafnis – viskas apie retą metalą

Jonizacijos energija
(pirmasis elektronas) 575,2 (5,96) kJ/mol (eV) Elektroninė konfigūracija 4f 14 5d 2 6s 2 Cheminės savybės kovalentinis spindulys 144 val Jonų spindulys (+4e) 78 val Elektronegatyvumas
(pagal Paulingą) 1,3 Elektrodo potencialas 0 Oksidacijos būsenos 4 Paprastos medžiagos termodinaminės savybės Tankis 13,31 / cm³ Molinė šiluminė talpa 25,7 J / ( mol) Šilumos laidumas 23,0 W / ( ) Lydymosi temperatūra 2 503 Lydymosi karštis (25,1) kJ/mol Virimo temperatūra 5 470 Garavimo šiluma 575 kJ / mol Molinis tūris 13,6 cm³/mol Paprastos medžiagos kristalinė gardelė Grotelių struktūra šešiakampė Grotelių parametrai 3,200 c/a santykis 1,582 Debye temperatūra n/a

hf	72
178,49
4f 14 5d 2 6s 2
Hafnis

Hafnis yra sunkus ugniai atsparus sidabriškai baltas metalas, 72-asis periodinės sistemos elementas. Jis buvo atrastas 1923 m. Hafnis buvo ieškomas tarp retųjų žemių elementų, nes nebuvo išaiškinta D. I. Mendelejevo sistemos VI periodo sandara. 1911 metais prancūzų chemikas J. Urbainas paskelbė atradęs naują elementą, kurį pavadino Celtium.

Tiesą sakant, jis gavo mišinį, sudarytą iš iterbio ir liutecio bei nedidelio kiekio hafnio. Ir tik po to, kai N. Bohras, remdamasis kvantiniais mechaniniais skaičiavimais, parodė, kad paskutinis retųjų žemių elementas yra elementas numeris 71, paaiškėjo, kad hafnis yra cirkonio analogas. Remdamiesi Bohro, kuris numatė jo savybes ir valentingumą, išvadomis, 1923 m. Dirkas Kosteris ir György de Hevesy sistemingai išanalizavo Norvegijos ir Grenlandijos cirkonį rentgeno spektroskopijos būdu. Rentgeno spindulių likučių linijų sutapimas po cirkonio išplovimo verdančiais rūgšties tirpalais ir pagal Moseley dėsnį apskaičiuotomis 72-ojo elemento likučių linijomis leido tyrėjams paskelbti apie atradimą elemento, kurį pavadino hafniu miesto, kuriame buvo atradimas, garbei. buvo pagamintas (Hafnia yra lotyniškas Kopenhagos pavadinimas). Po to prasidėjęs ginčas dėl pirmumo tarp J. Urbaino, N. Costerio ir D. Hevesy tęsėsi ilgai. 1949 metais Tarptautinės komisijos patvirtintas ir visur priimtas elemento pavadinimas „hafnis“.

Kvitas

Kadangi hafnis neturi savų mineralų ir yra nuolat siejamas su cirkoniu, jis gaunamas apdorojant cirkonio rūdas (kur jo yra 2,5 % cirkonio masės priemaišų). Pasaulyje per metus vidutiniškai išgaunama apie 70 tonų hafnio, o jo gamybos apimtis proporcinga cirkonio gamybos apimčiai. Įdomi skandžio mineralo – tortveitito ypatybė: jame hafnio yra daug daugiau nei cirkonyje, ir ši aplinkybė labai svarbi apdorojant tortveititą į skandį ir iš jo koncentruojant hafnį.

Pasaulio hafnio ištekliai

99% hafnio kainos 2007 m. vidutiniškai siekė 780 USD už kilogramą / pagal infogeo.ru/metalls

Pasaulio hafnio ištekliai pagal hafnio dioksidą šiek tiek viršija 1 mln. tonų. Šių išteklių paskirstymo struktūra yra maždaug tokia:

Australija - daugiau nei 630 tūkst.

Pietų Afrika – beveik 287 tūkst. tonų,

JAV - šiek tiek daugiau nei 105 tūkst. tonų,

Indija - apie 70 tūkst.

Brazilija – 9,88 tūkst.t.

Didžiąją dalį hafnio žaliavos bazės užsienio šalyse sudaro cirkonis iš pakrančių jūrinių telkinių.

Nepriklausomų ekspertų teigimu, hafnio atsargos Rusijoje ir NVS šalyse yra labai didelės, todėl, vystantis hafnio pramonei, Rusija gali tapti neabejotina lydere pasaulinėje hafnio rinkoje. Šiuo atžvilgiu taip pat verta paminėti labai didelius hafnio išteklius Ukrainoje. Pagrindinius hafnio turinčius mineralus Rusijoje ir NVS sudaro loparitas, cirkonis, baddeleitas ir retųjų metalų šarminiai granitai.

Fizinės savybės

Hafnis turi didelį šiluminio neutronų surinkimo skerspjūvį (apie 10² tvartą), o jo cheminio atitikmens cirkonio surinkimo skerspjūvis yra 2 eilėse mažesnis, apie 2 × 10 -1 tvartą. Šiuo atžvilgiu cirkonis, naudojamas kuriant reaktorių kuro elementus, turi būti kruopščiai išvalytas nuo hafnio. Vienas iš retų natūralių hafnio izotopų, 174 Hf, pasižymi silpnu alfa aktyvumu (pusėjimo laikas 2 × 10 15 metų).

Cheminės savybės

Hafnis, kaip ir tantalas, yra gana inertiška medžiaga, nes paviršiuje susidaro plona pasyvioji oksido plėvelė. Apskritai hafnio cheminis atsparumas yra daug didesnis nei jo analogo cirkonio.

Geriausias hafnio tirpiklis yra vandenilio fluorido rūgštis (HF) arba vandenilio fluorido ir azoto rūgščių mišinys, taip pat vandens regija.

Aukštoje temperatūroje (virš 1000 K) hafnis oksiduojasi ore ir dega deguonimi. Reaguoja su halogenais. Atsparumu rūgštims panašus į stiklą. Kaip ir cirkonis, jis turi hidrofobinių savybių (nesudrėkinamas vandeniu).

Svarbiausi cheminiai junginiai

Dvivalenčiai hafnio junginiai

• HfBr 2 Tai juoda kieta medžiaga, kuri ore savaime užsidega. 400 °C temperatūroje skyla į hafnį ir hafnio tetrabromidą. Gaunamas disproporcuojant hafnio tribromidą vakuume kaitinant.

• Hf(HPO 4) 2- baltos nuosėdos, tirpios sieros ir vandenilio fluorido rūgštyse. Gaunamas apdorojant hafnio (II) druskų tirpalus fosforo rūgštimi.

Trivalenčiai hafnio junginiai

• HfBr 3 yra mėlynai juoda kieta medžiaga. 400 °C temperatūroje neproporcingas dibromidui ir hafnio tetrabromidui. Gaunamas redukuojant hafnio tetrabromidą kaitinant vandenilio atmosferoje arba su metalu aliuminiu.

Keturiavalenčio hafnio junginiai

• HfO2- bespalviai monoklininiai kristalai (tankis - 9,98 g / cm³) arba bespalviai tetragoniniai kristalai (tankis - 10,47 g / cm³). Pastarųjų lydymosi temperatūra yra 2900 °C, jie blogai tirpsta vandenyje, yra diamagnetiniai, turi daugiau bazinių savybių nei ZrO 2 ir pasižymi katalizinėmis savybėmis. Gaunamas kaitinant metalinį hafnį deguonyje arba kalcinuojant hidroksidą, dioksalatą, hafnio disulfatą.

• Hf(OH)4- baltos nuosėdos, kurios ištirpsta pridedant šarmų ir vandenilio peroksido, susidarant perokso-hafniatams. Jis gaunamas giliai hidrolizuojant keturiavalenčio hafnio druskas kaitinant arba apdorojant hafnio (IV) druskų tirpalus šarmais.

• HFF 4- bespalviai kristalai. t pl 1025 ° C, tankis - 7,13 g / cm³. Tirpsta vandenyje. Gaunamas termiškai skaidant junginį (NH 4) 2 azoto sraute 300 °C temperatūroje.

• HfCl 4— balti milteliai, sublimuojantys 317 °C temperatūroje. t pl 432 °C. Gaunamas chlorui veikiant metalinį hafnį, hafnio karbidą arba hafnio(II) oksido ir medžio anglies mišinį.

• HfBr 4- bespalviai kristalai. Sublimuota 322°C temperatūroje. t pl 420 °C. Gaunamas bromo garams veikiant hafnio oksido mišinį, pašildytą iki 500 °C (II) su anglimi.

• HFI 4- geltoni kristalai. Sublimuojasi 427°C temperatūroje ir termiškai disocijuoja 1400°C temperatūroje. Gaunamas hafniui sąveikaujant su jodu 300 °C temperatūroje.

Taikymas

Pagrindinės metalinio hafnio panaudojimo sritys yra lydinių gamyba aviacijos ir kosmoso technologijoms, branduolinei pramonei, specialiajai optikai.

• Branduolinės technologijos naudoja hafnio gebėjimą užfiksuoti neutronus, o jo panaudojimas branduolinėje pramonėje yra valdymo strypų, specialios keramikos ir stiklo (oksido, karbido, borido, oksokarbido, disprozio hafnato, ličio hafnato) gamyba. Hafnio diborido ypatybė ir pranašumas yra labai mažas dujų (helio, vandenilio) išsiskyrimas boro „perdegimo“ metu.
• Hafnio oksidas naudojamas optikoje dėl savo terminio stabilumo (mp 2780 °C) ir labai didelio lūžio rodiklio. Didelė hafnio vartojimo sritis yra specialių stiklo rūšių, skirtų šviesolaidiniams gaminiams, gamyba, taip pat ypač aukštos kokybės optiniams gaminiams, veidrodinėms dangoms, įskaitant naktinio matymo prietaisams, termovizoriams gauti. Hafnio fluoridas turi panašią taikymo sritį.
• Hafnio karbidas ir boridas (temp. 3250 °C) naudojami kaip ypač atsparios dilimui dangos ir ypač kietų lydinių gamyboje. Be to, hafnio karbidas yra vienas iš ugniai atspariausių junginių (temp. 3890 °C) ir naudojamas kosminių raketų purkštukų bei kai kurių dujų fazės branduolinių reaktyvinių variklių konstrukcinių elementų gamybai.
• Hafnis pasižymi santykinai maža elektronų darbo funkcija (3,53 eV), todėl iš jo gaminami didelės galios radijo vamzdžių ir elektronų patrankų katodai. Tuo pačiu metu ši kokybė, kartu su aukšta lydymosi temperatūra, leidžia naudoti hafnį gaminant elektrodus, skirtus metalų suvirinimui argone, o ypač elektrodus (katodus), skirtus švelniam plienui suvirinti anglies dioksidu. Tokių elektrodų stabilumas anglies dvideginyje yra daugiau nei 3,7 karto didesnis nei volframo elektrodų. Bario hafnatas taip pat naudojamas kaip veiksmingi katodai, turintys mažai darbo funkcijų.
• Hafnio karbidas smulkiai akyto keramikos gaminio pavidalu gali pasitarnauti kaip itin efektyvus elektronų kolektorius, jeigu nuo jo paviršiaus vakuume išgaruoja cezio-133 garai, tokiu atveju elektronų darbinė funkcija sumažėja iki mažiau nei 0,1-0,12 eV. ir šis efektas gali būti panaudotas kuriant itin efektyvius termoelektrinius generatorius ir galingų joninių variklių dalis.
• Hafnio ir nikelio diborido pagrindu sukurta labai atspari dilimui ir kieta kompozicinė danga, kuri buvo naudojama ilgą laiką.
• Tantalo-volframo-hafnio lydiniai yra geriausi lydiniai degalams tiekti dujų fazės branduoliniuose raketiniuose varikliuose.
• Titano lydiniai, legiruoti su hafniu, naudojami laivų statyboje (laivų variklių dalių gamyboje), o nikelio legiravimas su hafniu ne tik padidina jo stiprumą ir atsparumą korozijai, bet ir smarkiai pagerina suvirinamumą bei suvirinamumo stiprumą.
• Hafnio pridėjimas prie tantalo smarkiai padidina jo atsparumą oksidacijai ore (atsparumas karščiui - 0,4%), o tarnavimo laikas yra 9 kartus ilgesnis, palyginti su grynu hafniu. lydymosi temperatūra gali būti padidinta dar 180 laipsnių (rentgeno procesoriai), o šis efektas gali būti panaudotas kuriant saugius (neradioaktyvius) branduolinius ginklus. Energija, kurią išskiria 1 gramas hafnio-178m2, maždaug atitinka 50 kg TNT. Metastabilus hafnio izomeras gali būti naudojamas kompaktiškiems lazeriams „siurbti“ koviniais tikslais (kai kuriuos hafnio atomus pakeitus 178 m2 Hf, naudojant hafnio oksidą kaip lazerio kristalo komponentą, galima sujungti energijos šaltinį ir spinduliuotę). .

  Taikus šio branduolinio izotopo panaudojimas įdomus tuo, kad jis gali būti naudojamas kaip galingas gama spindulių šaltinis, leidžiantis reguliuoti spinduliuotės dozę (defektoskopija), energijos šaltinis transportavimui, labai talpus energijos akumuliatorius (1 kilogramas yra maždaug atitinka 4,35 tonos benzino).

  Pagrindinė hafnio-178m2 naudojimo problema yra šio branduolinio izomero gamybos sunkumai. Kartu tai yra įprastas atominės elektrinės produktas (atliekos) (panaudotos sugeriančios hafnio strypus). Vadinamojo „hafnio ciklo“ išnaudojimas ir hafnio sektoriaus plėtra didės, nes didėja hafnio naudojimas reaktorių valdymui. Kadangi izomeras kaupiasi šalyse, kuriose išvystyta branduolinė pramonė, taip pat susidarys „hafnio energija“.

  Nuo 1998 iki 2004 m. agentūra DARPA užsiėmė vadinamosios "hafnio bombos" kūrimu 178 m2 Hf izomero pagrindu. Tačiau net ir naudojant didelės galios rentgeno spindulių šaltinius nebuvo įmanoma nustatyti sukelto skilimo poveikio. 2005 metais buvo įrodyta, kad naudojant dabartines technologijas iš hafnio-178m2 branduolio neįmanoma išleisti perteklinės energijos.

Žemės plutoje yra tik keturi gramai hafnio. Vienintelis būdas jį gauti yra apdorojant cirkonio rūdą ir kai kuriuos kitus mineralus. Paprastuose cirkoniuose yra iki 4 procentų hafnio oksido. Norint išgauti šį retą metalą, cirkoniai ištirpinami verdančiose rūgštyse.

Kasyba

Turtingiausia hafnio šalis yra Australija. Čia sutelkta daugiau nei 600 tonų šio metalo. Bendros hafnio atsargos planetoje yra 1000 tonų. Rusijoje taip pat yra daug hafnio – jo yra mineraluose, tokiuose kaip granitas, baddeleitas, loparitas ir kt.

Savybės

Iš išorės hafnis atrodo kaip blizgus metalas su sidabriniu blizgesiu. Hafnis yra labai atsparus ugniai ir turi didelį gebėjimą užfiksuoti šiluminius neutronus.

Hafnis yra gana inertiškas chemiškai. Ant jo paviršiaus susidaro oksido plėvelė, kuri apsaugo ją nuo agresyvios aplinkos poveikio. Geriausia, kad hafnis tirpsta stipriose rūgštyse – azoto, vandenilio fluorido ir vandeniniame vandenyje.

Taikymas

Hafnis buitiniuose prietaisuose praktiškai nenaudojamas. Labai retai galima rasti tvirtų nuolatinių magnetų, pagamintų iš hafnio lydinių. Tačiau kompiuterių, kuriuose veikia „Intel Penryn“ serijos mikroprocesoriai, savininkai turi galimybę rankose laikyti hafnį. Tokie procesoriai, pavyzdžiui, apima Intel Core 2 Duo šeimą. Jie naudoja hafnio junginius kaip dielektriką.

Hafnium buvo plačiai pritaikytas didelės galios radijo vamzdžių gamyboje, raketų variklių purkštukų ir branduolinių reaktorių dalių gamyboje. Hafnio oksidas pasižymi labai aukšta lydymosi temperatūra ir geru lūžio rodikliu – iš jo gaminamas specialių klasių stiklas, skirtas naktinio matymo prietaisams, šviesolaidiniams tinklams ir termovizoriams.

Jei sulydysite tantalo karbidą su hafnio karbidu, gausite ugniai atspariausią lydinį pasaulyje. Jo lydymosi temperatūra viršija 4200 laipsnių. Iš hafnio gaminamos dilimui atsparios kompozitinės dangos, argono suvirinimo elektrodai ir rentgeno veidrodžių atspindinčios dangos.

Pakalbėkime apie kitą keistą hafnio pritaikymą. Hafnio izotopas, vadinamas 178 m2, turi tiek energijos pertekliaus, kad, veikiamas rentgeno spindulių, gali ją sprogti. Tuo pačiu metu iš vieno gramo hafnio-178m2 išsiskiria tiek energijos, kiek išsiskiria sprogstant 50 kilogramų trotilo.

Hafnis buvo aptiktas XX amžiaus pirmoje pusėje, taikant rentgeno spektrinę analizę, tiriant cirkonio mineralą. Hafnio egzistavimą numatė rusų chemikas D.I. Mendelejevas 1870 m., o jo savybes – danų fizikas Nielsas Bohras. Pagal periodinį dėsnį naujasis elementas turėjo būti titano ir cirkonio analogas, jo rasta cirkonyje ir titano mineraluose. Kadangi hafnis buvo aptiktas Danijos teritorijoje, jis buvo pavadintas senovės šios šalies sostinės Hafnijos vardu.

Hafnis yra sunkus, ugniai atsparus, sidabriškai baltas metalas., šaltai apdirbant gerai deformuojasi ir tuo pačiu sukietėja. Hafnio mechanines savybes įtakoja jo gebėjimas absorbuoti dujas perdirbimo metu. Kaitinant tokį metalą, sugertos dujos su juo vyksta cheminė reakcija ir labai pakeičia jo elektrines savybes, padidina elektrinę varžą ir sumažina elektrinės varžos temperatūros koeficientą, kompaktiškas hafnis, kaitinamas ore, pasidengia plėvele. oksidų, kurie vėliau prasiskverbia į metalinį korpusą. Kaitinamas deguonimi, hafnis dega akinamai balta spalva. Azotas su hafniu reaguoja kaip deguonis, tačiau hafnio nitridai yra nestabilūs aukštesnėje nei 1000 °C temperatūroje. Vandenilis, esant temperatūrų diapazonui nuo 300 iki 1000°C, sudaro HfH2 hidridą, kuris visiškai suyra esant aukštesnei nei 1500°C temperatūrai. Dėl šios priemaišos hafnis tampa trapus. Hafnis yra labai atsparus bet kokios koncentracijos ir bet kokios temperatūros druskos ir azoto rūgščių poveikiui. Sodos ir kalio tirpalai neturi įtakos hafniui.

Hafnis yra prastesnis už tantalą atsparumu 60% koncentracijos 100°C temperatūroje vandens, šlapio chloro, geležies trichlorido ir sieros rūgšties tirpalams.
Būdamas cheminis cirkonio dvynys, hafnis smarkiai skiriasi nuo jo neutronų atžvilgiu. Jei grynas cirkonis laisvai praeina pro neutronus, tai hafnis jiems tampa neįveikiama kliūtimi.
Hafnio ir cirkonio cheminių savybių panašumas ir dėl to jų atskyrimo sunkumas yra dėl to, kad hafnio ir cirkonio jonų spinduliai yra beveik vienodi.
Gamtoje hafnio atomų yra 25 kartus daugiau nei sidabro ir 1000 kartų daugiau aukso, tačiau gamtoje jis itin išsisklaidęs, o pramoniniam perdirbimui tinkamų telkinių randama nedaugelyje Žemės rutulio vietų. Sunkumai ekstrahuojant ir išskiriant hafnį iš natūralių junginių yra priežastis, dėl kurios ribojamas jo praktinis naudojimas.

GAVIMAS.

Pagrindinis hafnio gavimo šaltinis yra cirkonio koncentratai, kurių kai kuriose modifikacijose hafnio oksido kiekis siekia 2%. Dėl hafnio ir cirkonio radioaktyvumo skirtumo cirkonio radioaktyvumo laipsnis gali būti minerale esančio hafnio kiekio rodiklis. Cheminėmis savybėmis labai panašių hafnio ir cirkonio atskyrimas atliekamas frakciniu būdu kristalizuojant tirpalus, gautus atidarius cirkonio koncentratus, o hafnio druskos yra veikiamos šiuo procesu. Hafnis koncentruojamas motininiuose tirpaluose su geležimi ir niobiu, kuriuos pašalinus, hafnio fluoridas paverčiamas sulfatu, kalcinuojamas, kad išskirtų HfO2, o kalio sulfato druska pašalinama išplovus. Grynas hafnis gaunamas jodido metodu. Metalinio hafnio gavimo būdai yra tokie patys kaip ir cirkoniui..

TAIKYMAS.

Hafnio junginiai lydosi aukštesnėje temperatūroje nei metalinio hafnio lydymosi temperatūra. Pavyzdžiui, hafnio oksidas lydosi 2800°C temperatūroje, hafnio boridas – 3250°C, hafnio nitridas – 3310°C, hafnio karbidas – 3890°C temperatūroje. Todėl šie junginiai, o ypač hafnio nitridas, sudaro karščiui atsparių lydinių, aukštos temperatūros ugniai atsparių medžiagų pagrindą. Šie junginiai taip pat sudaro kietųjų medžiagų, radijo ir elektrinių lydinių, skirtų bolometrų, rezistorių, terminių katodų ir fluorescencinių lempų medžiagoms gaminti, pagrindą. Tos pačios savybės leidžia naudoti hafnį ir jo junginius elektros lempų kaitinimo siūlams gaminti.
Ne mažiau svarbus buvo hafnio, kartu su cirkoniu, panaudojimas branduoliniuose reaktoriuose. Grynas cirkonis laisvai praleidžia neutronus, hafnis juos vėluoja. Todėl bendras naudojimas, gaminant strypus su branduoliniu kuru, yra sėkminga simbiozė – cirkonis kaip strypų su branduoliniu kuru „drabužiai“, hafnis kaip neutronų stabdiklis ir absorberis.

Hafnis, kaip ir cirkonis, naudojamas cheminių aparatų gamyboje kaip korozijai atspari medžiaga.
Hafnis naudojamas kai kurioms šarminių ir šarminių žemių medžiagoms gaminti, su jomis reaguojant, išstumiant jas iš oksidų.
Hafnio oksidai naudojami stiklo ir keramikos pramonėje, ugniai atsparių medžiagų gamyboje
Palyginti su cirkoniu, kurio savybės tokios pat kaip ir hafnis, jis dėl brangumo naudojamas daug rečiau nei cirkonis.

J/(K mol)

Molinis tūris Paprastos medžiagos kristalinė gardelė Grotelių struktūra

šešiakampė

Grotelių parametrai

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

Požiūris c/a Kitos charakteristikos Šilumos laidumas

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

72
4f 14 5d 2 6s 2

Hafnis- D. I. Mendelejevo periodinės sistemos ilgojo periodo formos 4-osios grupės cheminis elementas (pagal trumpąją periodinės sistemos formą - IV grupės šoninis pogrupis), šeštojo periodo, kurio atominis skaičius 72. žymimas simboliu Hf (lot. Hafnium). Paprasta medžiaga yra sunkus ugniai atsparus sidabriškai baltas metalas.

Vardo atradimo istorija ir kilmė

Hafnio buvo ieškoma tarp retųjų žemių elementų, nes nebuvo išaiškinta D. I. Mendelejevo sistemos 6-ojo periodo struktūra. 1911 metais prancūzų chemikas J. Urbainas paskelbė atradęs naują elementą, kurį pavadino Celtium. Iš tikrųjų jis gavo mišinį, sudarytą iš iterbio, liutecio ir nedidelio kiekio hafnio. Ir tik po to, kai N. Bohras, remdamasis kvantiniais mechaniniais skaičiavimais, parodė, kad paskutinis retųjų žemių elementas yra elementas numeris 71, paaiškėjo, kad hafnis yra cirkonio analogas.

Remdamiesi Bohro, kuris numatė jo savybes ir valentingumą, išvadomis, 1923 m. Dirkas Kosteris ir György de Hevesy sistemingai išanalizavo Norvegijos ir Grenlandijos cirkonį rentgeno spektroskopijos būdu. Rentgeno spindulių likučių linijų sutapimas po cirkonio išplovimo verdančiais rūgšties tirpalais ir pagal Moseley dėsnį 72-ajam elementui apskaičiuotų likučių linijų sutapimas leido tyrėjams paskelbti apie elemento atradimą, kurį jie pavadino hafniu miesto garbei, buvo padarytas atradimas (lat. hafnia Lotyniškas Kopenhagos pavadinimas. Po to prasidėjęs ginčas dėl pirmumo tarp J. Urbaino, N. Costerio ir D. Hevesy tęsėsi ilgai. 1949 metais Tarptautinės komisijos patvirtintas ir visur priimtas elemento pavadinimas „hafnis“.

Kvitas

Vidutinis hafnio kiekis žemės plutoje yra apie 4 g/t. Dėl to, kad hafnyje nėra savų mineralų ir jis nuolat jungiasi su cirkoniu, jis gaunamas apdorojant cirkonio rūdas, kur jo yra 2,5% cirkonio masės (cirkonyje yra 4% HfO 2, baddeleito - 4). -6 % HfO 2). Pasaulyje per metus vidutiniškai išgaunama apie 70 tonų hafnio, o jo gamybos apimtis proporcinga cirkonio gamybos apimčiai. Įdomi skandžio mineralo savybė – tortveititas: jame hafnio yra daug daugiau nei cirkonyje, ir ši aplinkybė labai svarbi apdorojant tortveititą į skandį ir iš jo koncentruojant hafnį.

Pasaulio hafnio ištekliai

99% hafnio kainos 2007 m. vidutiniškai siekė 780 USD už kilogramą (pagal infogeo.ru).

Pasaulio hafnio ištekliai pagal hafnio dioksidą šiek tiek viršija 1 mln. tonų. Šių išteklių paskirstymo struktūra yra maždaug tokia:

• Australija - daugiau nei 630 tūkst.
• Pietų Afrika – beveik 287 tūkst. tonų,
• JAV – kiek daugiau nei 105 tūkst. tonų,
• Indija - apie 70 tūkst.
• Brazilija – 9,88 tūkst.t.

Didžiąją dalį hafnio žaliavos bazės užsienio šalyse sudaro cirkonis iš pakrančių jūrinių telkinių.

Fizinės savybės

Hafnis yra blizgus, sidabriškai baltas metalas, kietas ir atsparus ugniai. Smulkiai išsklaidyta, ji yra tamsiai pilka, beveik juoda; matinis . Tankis normaliomis sąlygomis - 13,31 g / cm3. Lydymosi temperatūra yra 2506 (2233 °C), verda 4876 (4603 °C).

Cheminės savybės

Geriausias hafnio tirpiklis yra vandenilio fluorido rūgštis (HF) arba vandenilio fluorido ir azoto rūgščių mišinys bei aqua regia.

Aukštoje temperatūroje (virš 1000) hafnis oksiduojasi ore, o deguonyje išdega. Reaguoja su halogenais. Atsparumu rūgštims panašus į stiklą. Kaip ir cirkonis, jis turi hidrofobinių savybių (nesudrėkinamas vandeniu).

Svarbiausi cheminiai junginiai

Dvivalenčiai hafnio junginiai

• HfBr 2, hafnio dibromidas yra juoda kieta medžiaga, kuri savaime užsidega ore. 400 °C temperatūroje skyla į hafnį ir hafnio tetrabromidą. Gaunamas disproporcuojant hafnio tribromidą vakuume kaitinant.

Trivalenčiai hafnio junginiai

• HfBr 3 , hafnio tribromidas yra juodai mėlyna kieta medžiaga. 400 °C temperatūroje neproporcingas dibromidui ir hafnio tetrabromidui. Gaunamas redukuojant hafnio tetrabromidą kaitinant vandenilio atmosferoje arba su metalu aliuminiu.

Keturiavalenčio hafnio junginiai

• HfO 2, hafnio dioksidas – bespalviai monoklininiai kristalai (tankis – 9,98 g/cm³) arba bespalviai tetragoniniai kristalai (tankis – 10,47 g/cm³). Pastarieji turi T mp 2900 °C, mažai tirpus vandenyje, diamagnetinis, baziškesnis nei ZrO 2 ir pasižymi katalizinėmis savybėmis. Gaunamas kaitinant metalinį hafnį deguonyje arba kalcinuojant hafnio hidroksidą, dioksalatą, hafnio disulfatą.
• Hf (OH) 4, hafnio hidroksidas – baltos nuosėdos, kurios ištirpsta pridedant šarmų ir vandenilio peroksido ir susidaro perokso-hafniatai. Jis gaunamas giliai hidrolizuojant keturiavalenčio hafnio druskas kaitinant arba apdorojant hafnio (IV) druskų tirpalus šarmais.
• HfF 4 , hafnio tetrafluoridas – bespalviai kristalai. T pl 1025 ° C, tankis - 7,13 g / cm³. Tirpsta vandenyje. Gaunamas termiškai skaidant junginį (NH 4) 2 azoto sraute 300 °C temperatūroje.
• HfCl 4, hafnio tetrachloridas – balti milteliai, sublimuojantys 317 °C temperatūroje. T pl 432 °C. Gaunamas chlorui veikiant metalinį hafnį, hafnio karbidą arba hafnio(II) oksido ir medžio anglies mišinį.
• HfBr 4 , hafnio tetrabromidas – bespalviai kristalai. Sublimuota 322°C temperatūroje. T pl 420 °C. Gaunamas bromo garams veikiant hafnio(II) oksido ir anglies mišinį, pašildytą iki 500 °C.
• HfI 4 , hafnio tetrajodidas – geltoni kristalai. Sublimuojasi 427°C temperatūroje ir termiškai disocijuoja 1400°C temperatūroje. Gaunamas hafniui sąveikaujant su jodu 300 °C temperatūroje.
• Hf (HPO 4) 2, hafnio vandenilio fosfatas – baltos nuosėdos, tirpios sieros ir vandenilio fluorido rūgštyse. Gaunamas apdorojant hafnio(IV) druskų tirpalus fosforo rūgštimi.

Taikymas

Pagrindinės metalinio hafnio panaudojimo sritys yra lydinių gamyba aviacijos ir kosmoso technologijoms, branduolinei pramonei, specialiajai optikai.

• Branduolinėje inžinerijoje išnaudojamas hafnio gebėjimas užfiksuoti neutronus, o jo panaudojimas branduolinėje pramonėje yra valdymo strypų, specialios keramikos ir stiklo (oksido, karbido, borido, oksokarbido, disprozio hafnato, ličio hafnato) gamyba. Hafnio diborido ypatybė ir pranašumas yra labai mažas dujų (helio, vandenilio) išsiskyrimas boro „perdegimo“ metu.
• Hafnio oksidas naudojamas optikoje dėl savo terminio stabilumo (mp 2780 °C) ir labai didelio lūžio rodiklio. Didelė hafnio vartojimo sritis yra specialių stiklo rūšių, skirtų šviesolaidiniams gaminiams, gamyba, taip pat ypač aukštos kokybės optiniams gaminiams, veidrodinėms dangoms, įskaitant naktinio matymo prietaisams, termovizoriams gauti. Hafnio fluoridas turi panašią taikymo sritį.
• Hafnio karbidas ir boridas (temp. 3250 °C) naudojami kaip itin atsparios dilimui dangos ir ypač kietų lydinių gamyboje. Be to, hafnio karbidas yra vienas ugniai atspariausių junginių (temp. 3960 °C) ir naudojamas kosminių raketų purkštukams bei kai kuriems dujų fazės branduolinių reaktyvinių variklių konstrukciniams elementams gaminti.
• Hafnis pasižymi santykinai maža elektronų darbo funkcija (3,53 eV), todėl iš jo gaminami didelės galios radijo vamzdžių ir elektronų patrankų katodai. Tuo pačiu metu ši kokybė, kartu su aukšta lydymosi temperatūra, leidžia naudoti hafnį gaminant elektrodus, skirtus metalų suvirinimui argone, o ypač elektrodus (katodus), skirtus švelniam plienui suvirinti anglies dioksidu. Tokių elektrodų stabilumas anglies dvideginyje yra daugiau nei 3,7 karto didesnis nei volframo elektrodų. Bario hafnatas taip pat naudojamas kaip veiksmingi katodai, turintys mažai darbo funkcijų.
• Hafnio karbidas smulkiai porėto keramikos gaminio pavidalu gali pasitarnauti kaip itin efektyvus elektronų kolektorius, jeigu nuo jo paviršiaus vakuume išgaruoja cezio-133 garai, tokiu atveju elektronų darbinė funkcija sumažėja iki mažiau nei 0,1-0,12 eV. , ir šis efektas gali būti panaudotas kuriant itin efektyvius termoelektrinius generatorius ir galingų jonų variklių dalis.
• Hafnio ir nikelio diborido pagrindu sukurta ir ilgą laiką naudojama labai atspari dilimui ir kieta kompozicinė danga.
• Tantalo-volframo-hafnio lydiniai yra geriausi lydiniai degalams tiekti dujų fazės branduoliniuose raketiniuose varikliuose.
• Titano lydiniai, legiruoti su hafniu, naudojami laivų statyboje (laivų variklių dalių gamyboje), o nikelio legiravimas su hafniu ne tik padidina jo stiprumą ir atsparumą korozijai, bet ir smarkiai pagerina suvirinamumą bei suvirinamumo stiprumą.
• Tantalo hafnio karbidas. Į tantalą pridėjus hafnio, smarkiai padidėja jo atsparumas oro oksidacijai (atsparumas karščiui) dėl to, kad paviršiuje susidaro tanki ir nepralaidi kompleksinių oksidų plėvelė, ir, svarbiausia, ši oksido plėvelė yra labai atspari šilumos pokyčiams (šilumai). šokas). Šios savybės leido sukurti raketų technologijai labai svarbius lydinius (purkštukus, dujinius vairus). Viename geriausių hafnio ir tantalo lydinių raketų purkštukams yra iki 20% hafnio. Taip pat reikėtų pažymėti didelį ekonominį efektą naudojant hafnio-tantalo lydinį gaminant elektrodus, skirtus metalų pjovimui oro-plazmos ir deguonies liepsna. Tokio lydinio naudojimo patirtis (hafnis - 77%, tantalas - 20%, volframas - 2%, sidabras - 0,5%, cezis - 0,1%, chromas - 0,4%) parodė 9 kartus ilgesnį tarnavimo laiką, palyginti su grynu hafniu. .
• Legiravimas su hafniu smarkiai sustiprina daugelį kobalto lydinių, kurie labai svarbūs turbinų konstrukcijoje, naftos, chemijos ir maisto pramonėje.
• Hafnis naudojamas kai kuriuose lydiniuose, skirtuose sunkiems nuolatiniams magnetams iš retųjų žemių (ypač iš terbio ir samariumo).
• Hafnio karbido (HfC, 20 %) ir tantalo karbido (TaC, 80 %) lydinys yra ugniai atspariausias lydinys (temp. 4216 °C). Be to, yra atskirų požymių, kad legiruojant šį lydinį su nedideliu kiekiu titano karbido, lydymosi temperatūra gali būti padidinta dar 180 laipsnių.
• Į aliuminį pridedant 1% hafnio, gaunami tvirti aliuminio lydiniai, kurių metalo grūdelių dydis yra 40-50 nm. Tai ne tik sustiprina lydinį, bet ir pasiekia reikšmingą santykinį pailgėjimą ir padidina galutinį stiprumą šlyties ir sukimo metu, taip pat pagerina atsparumą vibracijai.
• Didelio pralaidumo dielektrikai, kurių pagrindą sudaro hafnio oksidas, per ateinantį dešimtmetį pakeis tradicinį silicio oksidą mikroelektronikoje, todėl lustuose bus galima pasiekti daug didesnį elementų tankį. Nuo 2007 m. hafnio dioksidas naudojamas 45 nm Intel Penryn procesoriuose. Taip pat hafnio silicidas naudojamas kaip didelio skvarbumo dielektrikas elektronikoje. Hafnio ir skandžio lydiniai naudojami mikroelektronikoje, norint gauti specialių savybių turinčias varžines plėveles.
• Hafnis naudojamas aukštos kokybės daugiasluoksniams rentgeno veidrodžiams gaminti.

Perspektyvios taikymo sritys

Periodinė D. I. Mendelejevo cheminių elementų sistema
																		hf
															Uut

Hafnium charakterizuojanti ištrauka

Ji buvo tokia pati, kokią jis pažinojo beveik vaikystėje, o paskui – princo Andrejaus nuotaką. Jos akyse švietė linksmas, klausiantis spindesys; jo veide buvo meili ir keistai išdykusi išraiška.
Pierre'as vakarieniavo ir būtų sėdėjęs visą vakarą; bet princesė Marija buvo pakeliui į Vėlines, ir Pjeras išvyko su jais.
Kitą dieną Pierre'as atvyko anksti, vakarieniavo ir sėdėjo visą vakarą. Nepaisant to, kad princesė Marija ir Nataša akivaizdžiai džiaugėsi sulaukusios viešnios; nepaisant to, kad visas susidomėjimas Pierre'o gyvenimu dabar buvo sutelktas šiuose namuose, iki vakaro jie buvo viską aptarę, o pokalbis nepaliaujamai judėjo nuo vienos nereikšmingos temos prie kitos ir dažnai nutrūkdavo. Pierre'as atsisėdo taip vėlai tą vakarą, kad princesė Marija ir Nataša žiūrėjo vienas į kitą, akivaizdžiai tikėdamiesi, kad jis greitai išeis. Pierre'as tai pamatė ir negalėjo išeiti. Jam pasidarė sunku, nepatogu, bet jis vis sėdėjo, nes negalėjo atsikelti ir išeiti.
Princesė Marija, nenumatydama to pabaigos, pirmoji atsistojo ir, besiskundžianti migrena, pradėjo atsisveikinti.
- Vadinasi, rytoj važiuoji į Peterburgą? Oka pasakė.
- Ne, aš neisiu, - paskubomis, nustebęs ir tarsi įžeistas pasakė Pjeras. - Ne, į Peterburgą? rytoj; Tik neatsisveikinu. Aš pakviesiu komisijas “, - pasakė jis, stovėdamas priešais princesę Maryą, paraudęs ir neišeidamas.
Nataša padavė jam ranką ir išėjo. Princesė Merė, priešingai, užuot išėjusi, susmuko į fotelį ir spinduliuojančiu giliu žvilgsniu griežtai ir įdėmiai pažvelgė į Pierre'ą. Nuovargis, kurį ji akivaizdžiai rodė anksčiau, dabar visiškai išnyko. Ji sunkiai ir ilgai atsiduso, tarsi ruošdamasi ilgam pokalbiui.
Visas Pierre'o sumišimas ir nepatogumas, kai Nataša buvo pašalinta, akimirksniu dingo ir buvo pakeista susijaudinusia animacija. Jis greitai perkėlė kėdę labai arti princesės Marya.
„Taip, aš norėjau tau pasakyti“, – tarė jis, tarsi žodžiais atsakydamas jos žvilgsniu. „Princese, padėk man. Ką turėčiau daryti? Ar galiu tikėtis? Princese, mano drauge, klausyk manęs. Aš viską žinau. Žinau, kad nesu to vertas; Žinau, kad dabar apie tai kalbėti neįmanoma. Bet aš noriu būti jos broliu. Ne, aš nenoriu... Negaliu...
Jis sustojo ir rankomis pasitrynė veidą ir akis.
- Na, štai, - tęsė jis, matyt, stengdamasis kalbėti nuosekliai. Nežinau nuo kada ją myliu. Bet aš mylėjau ją vieną, vieną visą savo gyvenimą ir myliu ją taip, kad neįsivaizduoju gyvenimo be jos. Dabar nedrįstu prašyti jos rankos; bet mintis, kad gal ji gali buti mano ir kad praleisiu sia proga... galimybe... yra siaubinga. Pasakyk man, ar galiu tikėtis? Pasakyk man, ką turėčiau daryti? Miela princese, – pasakė jis po pauzės ir palietė jos ranką, kai ji neatsakė.
„Aš galvoju apie tai, ką tu man sakei“, - atsakė princesė Merė. „Pasakysiu ką. Tu teisus, ką dabar jai pasakyti apie meilę... - sustojo princesė. Ji norėjo pasakyti: dabar jai neįmanoma kalbėti apie meilę; bet ji sustojo, nes trečią dieną iš staiga pasikeitusios Natašos pamatė, kad Nataša ne tik neįsižeis, jei Pierre'as išreikš jai savo meilę, bet ir kad ji tik to nori.
„Dabar neįmanoma jai pasakyti“, – vis tiek pasakė princesė Marya.
„Bet ką man daryti?
„Duok man“, – pasakė princesė Marija. - Aš žinau…
Pjeras pažvelgė į princesės Merės akis.
- Na, gerai... - pasakė jis.
„Žinau, kad ji myli... ji mylės tave“, – pasitaisė princesė Mary.
Nespėjus ištarti šių žodžių, Pierre'as pašoko ir išsigandusiu veidu sugriebė princesę Merę už rankos.
- Kodėl manai? Ar manai, kad galiu tikėtis? Tu manai?!
„Taip, aš taip manau“, – šypsodamasi pasakė princesė Merė. - Parašyk savo tėvams. Ir patikėk man. Kai galėsiu, pasakysiu jai. linkiu to. Ir mano širdis jaučia, kad taip bus.
- Ne, negali būti! Kokia aš laiminga! Bet negali būti... Kokia aš laiminga! Ne, negali būti! - pasakė Pierre'as, bučiuodamas princesės Merės rankas.
– Vykstate į Sankt Peterburgą; geriau. Aš tau parašysiu, pasakė ji.
- Į Peterburgą? Vairuoti? Gerai, taip, eime. Bet rytoj galiu ateiti pas tave?
Kitą dieną Pierre'as atėjo atsisveikinti. Nataša buvo mažiau judri nei senais laikais; bet šią dieną, kartais žiūrėdamas jai į akis, Pierre'as jautė, kad jis dingsta, kad nebėra nei jo, nei jos, bet buvo vienas laimės jausmas. „Tikrai? Ne, negali būti“, – jis pasakė sau kiekvieną jos žvilgsnį, gestą, žodį, pripildžiusį jo sielą džiaugsmo.
Kai, atsisveikindamas su ja, jis paėmė jos ploną, ploną ranką, nevalingai laikė ją šiek tiek ilgiau savo.
„Ar gali būti, kad ši ranka, šis veidas, šios akys, visas moteriško žavesio lobis, man svetimas, ar visa tai amžinai bus mano, pažįstama, tokia pati kaip aš sau? Ne, tai neįmanoma!...
- Atsisveikink, grafe, - garsiai tarė ji. „Labai tavęs lauksiu“, – pašnibždomis pridūrė ji.
Ir šie paprasti žodžiai, juos lydėjęs žvilgsnis ir veido išraiška du mėnesius buvo neišsenkančių Pierre'o prisiminimų, paaiškinimų ir laimingų svajonių tema. „Labai tavęs lauksiu... Taip, taip, kaip ji sakė? Taip, aš tavęs lauksiu. Ak, kokia aš laiminga! Kas yra, kokia aš laiminga! Pierre'as pasakė sau.

Pierre'o sieloje dabar neatsitiko nieko panašaus į tai, kas nutiko jai panašiomis aplinkybėmis per piršlybą su Helen.
Jis nekartojo, kaip tada su skausminga gėda, ištartų žodžių, nesakė sau: „Ai, kodėl aš to nepasakiau ir kodėl, kodėl tada pasakiau „je vous aime“? “ [Aš tave myliu] Dabar, priešingai, jis pakartojo kiekvieną jos žodį, savo, vaizduotėje su visomis veido detalėmis, šypsena ir nenorėjo nieko atimti ar pridėti: norėjo tik pakartoti. Dabar nebuvo jokių abejonių, ar tai, ką jis padarė, buvo gerai, ar blogai, dabar nėra jokio šešėlio. Tik viena baisi abejonė jam kartais kirbėjo. Ar visa tai sapne? Ar princesė Mary klydo? Ar aš per daug išdidi ir arogantiška? Aš tikiu; ir staiga, kaip ir turėtų nutikti, princesė Marya jai pasakys, o ji nusišypsos ir atsakys: „Kaip keista! Jis buvo teisus, neteisus. Ar jis nežino, kad jis yra vyras, tik vyras, o aš?.. Aš esu visiškai kitoks, aukštesnis.
Tik ši abejonė dažnai kildavo Pjerui. Jis taip pat nekūrė jokių planų. Jam atrodė taip neįtikėtinai artėjanti laimė, kad kai tik tai atsitiko, toliau nieko negalėjo būti. Viskas baigėsi.
Džiaugsminga, netikėta beprotybė, kuriai Pierre'as laikė save nepajėgiu, jį užvaldė. Visa gyvenimo prasmė, ne jam vienam, o visam pasauliui, jam atrodė, yra tik jo meilė ir jos meilės jam galimybė. Kartais visi žmonės jam atrodė užsiėmę tik vienu dalyku – savo būsima laime. Jam kartais atrodydavo, kad jie visi džiaugiasi taip pat, kaip jis pats, o šį džiaugsmą tik stengėsi nuslėpti, apsimesdami užsiėmę kitais interesais. Kiekviename žodyje ir judesyje jis matė savo laimės užuominas. Sutiktus žmones jis dažnai nustebindavo reikšmingu, išreiškiamu slaptu sutikimu, linksmais žvilgsniais ir šypsenomis. Tačiau kai suprato, kad žmonės gali nežinoti apie jo laimę, iš visos širdies jų gailėjosi ir pajuto norą kaip nors jiems paaiškinti, kad visa, ką jie daro, yra visiška nesąmonė ir dėmesio nevertos smulkmenos.
Kai jam buvo pasiūlyta tarnauti arba kai buvo kalbama apie bendrus valstybės reikalus ir karą, manant, kad nuo tokio ar tokio įvykio baigties priklauso visų žmonių laimė, jis klausėsi nuolankiai, užuojauta šypsodamasis ir nustebino žmones, kalbėjo su juo keistomis pastabomis. Tačiau ir tie žmonės, kurie Pierre'ui atrodė supratę tikrąją gyvenimo prasmę, tai yra jo jausmą, ir tie nelaimingi žmonės, kurie akivaizdžiai to nesuprato - visi žmonės šiuo laikotarpiu jam atrodė tokioje ryškioje gyvenimo šviesoje. jame spindintis jausmas, kad be menkiausių pastangų jis iš karto, susitikęs su bet kuriuo žmogumi, pamatė jame viską, kas gera ir verta meilės.
Nagrinėdamas mirusios žmonos reikalus ir dokumentus, jis nejautė jos atminimo, išskyrus gailestį, kad ji nepažino tos laimės, kurią jis žino dabar. Princas Vasilijus, dabar ypač didžiuodamasis gavęs naują vietą ir žvaigždę, jam atrodė jaudinantis, malonus ir apgailėtinas senis.
Vėliau Pierre'as dažnai prisimindavo šį laimingos beprotybės laiką. Visi sprendimai, kuriuos jis pats padarė apie žmones ir aplinkybes per šį laikotarpį, jam išliko amžinai teisingi. Jis ne tik kad vėliau neatsisakė šių požiūrių į žmones ir daiktus, bet, priešingai, vidinėse abejonėse ir prieštaravimų metu griebėsi požiūrio, kurį turėjo tuo metu beprotybės metu, ir šis požiūris visada pasirodė teisingas.
„Galbūt, – pagalvojo jis, – tada atrodžiau keistas ir juokingas; bet tada nebuvau toks piktas, kaip atrodė. Atvirkščiai, tada buvau protingesnė ir įžvalgesnė nei bet kada ir supratau viską, ką gyvenime verta suprasti, nes... buvau laiminga.
Pierre'o beprotybė buvo ta, kad jis, kaip ir anksčiau, nelaukė asmeninių priežasčių, kurias jis vadino žmonių dorybėmis, norėdamas juos mylėti, o meilė perpildė jo širdį, ir jis, be jokios priežasties mylėdamas žmones, neabejotinai. priežasčių, dėl kurių buvo verta juos mylėti.

Nuo to pirmo vakaro, kai Nataša, po Pierre'o išvykimo, su džiugiai pašaipiai šypsodamasi pasakė princesei Maryai, kad jis tikrai, na, tikrai iš vonios, ir apsiaustas, ir trumpi kirpimai, nuo tos akimirkos kažkas paslėpto ir nežinomo. jai, bet nenugalimas pabudo Natašos sieloje
Viskas: veidas, eisena, žvilgsnis, balsas – viskas joje staiga pasikeitė. Netikėta sau – gyvybės galia, viltys laimės iškilo ir pareikalavo pasitenkinimo. Nuo pat pirmo vakaro Nataša atrodė, kad pamiršo viską, kas jai nutiko. Nuo tada ji niekada nesiskundė savo padėtimi, nepratarė nė žodžio apie praeitį ir nebebijojo kurti linksmų ateities planų. Ji mažai kalbėjo apie Pierre'ą, bet kai princesė Merė jį paminėjo, jos akyse nušvito seniai užgesęs spindesys, o lūpos supūtė keista šypsena.
Natašoje įvykęs pokytis iš pradžių nustebino princesę Merę; bet kai ji suprato jo prasmę, šis pasikeitimas ją nuliūdino. „Ar gali būti, kad ji taip mažai mylėjo savo brolį, kad galėjo taip greitai jį pamiršti“, – svarstė princesė Mary, kai ji viena galvojo apie įvykusius pokyčius. Tačiau būdama su Nataša ji ant jos nepyko ir nepriekaištavo. Pabudusi gyvybės galia, užvaldžiusi Natašą, akivaizdžiai buvo tokia nesustabdoma, tokia netikėta jai pačiai, kad princesė Marija Natašos akivaizdoje pajuto neturinti teisės jai priekaištauti net savo sieloje.
Nataša pasidavė naujam jausmui su tokia pilnatve ir nuoširdžiai, kad nesistengė nuslėpti, kad dabar jai ne liūdna, o džiaugsminga ir linksma.
Kai po naktinio pasiaiškinimo su Pierre'u princesė Mary grįžo į savo kambarį, Nataša ją pasitiko ant slenksčio.
- Jis pasakė? Taip? Jis pasakė? – pakartojo ji. Ir džiaugsmingas, ir kartu apgailėtinas, prašantis atleidimo už savo džiaugsmą, Natašos veido išraiška sustojo.
„Norėjau klausytis prie durų; bet aš žinojau, ką tu man pasakysi.
Kad ir kaip suprantama, kad ir kaip palietė princesę Marya žvilgsnis, kuriuo į ją žiūrėjo Nataša; kad ir kaip jai būtų gaila matydama jos susijaudinimą; bet Natašos žodžiai pirmąją minutę įžeidė princesę Merę. Ji prisiminė savo brolį, jo meilę.
„Bet ką daryti! ji negali kitaip“, – pagalvojo princesė Marya; ir liūdnu ir kiek griežtu veidu perdavė Natašai viską, ką jai buvo sakęs Pjeras. Išgirdusi, kad jis vyksta į Peterburgą, Nataša nustebo.
- Į Peterburgą? – lyg nesuprasdama pakartojo ji. Tačiau pažvelgusi į liūdną princesės Merės veido išraišką, ji atspėjo savo liūdesio priežastį ir staiga apsipylė ašaromis. - Marie, - pasakė ji, - išmokyk mane, ką daryti. Bijau būti kvaila. Ką tu pasakysi, aš padarysiu; išmokyk mane…
- Tu myli jį?
- Taip, - sušnibždėjo Nataša.
- Ko tu verki? Džiaugiuosi už tave“, – sakė princesė Marya, atleisdama Natašos džiaugsmą už tas ašaras.
„Greitai tai nebus. Tik pagalvok, kokia bus laimė, kai būsiu jo žmona ir tu ištekėsi už Nicolas.
„Nataša, aš paprašiau tavęs apie tai nekalbėti. Mes pakalbėsime apie tave.
Jie tylėjo.
- Bet kam važiuoti į Peterburgą! - staiga pasakė Nataša, o pati skubiai atsakė: - Ne, ne, būtina ... Taip, Marie? Taigi jums reikia...

Nuo 12 metų praėjo septyneri metai. Sujaudinta istorinė Europos jūra nuslūgo prie savo krantų. Atrodė tylu; bet paslaptingos jėgos, kurios judina žmoniją (paslaptingos, nes jų judėjimą reglamentuojantys dėsniai mums nežinomi) tęsė savo veikimą.
Nepaisant to, kad istorinės jūros paviršius atrodė nejudantis, žmonija judėjo taip pat nenutrūkstamai, kaip ir laiko judėjimas. Susidarė ir iširo įvairios žmonių sankabų grupės; buvo parengtos valstybių kūrimosi ir irimo priežastys, tautų judėjimai.
Istorinė jūra, kitaip nei anksčiau, buvo nukreipta gūsiais iš vienos pakrantės į kitą: ji kunkuliavo gelmėse. Istorinės figūros, ne kaip anksčiau, buvo nešamos bangomis iš vienos pakrantės į kitą; dabar jie tarsi sukosi vienoje vietoje. Istorijos veikėjai, kurie anksčiau vadovavo kariuomenei, atspindėjo masių judėjimą karų, kampanijų, mūšių įsakymais, dabar atspindi virtantį judėjimą politiniais ir diplomatiniais sumetimais, įstatymais, traktatais ...
Istorikai šią istorinių asmenų veiklą vadina reakcija.
Apibūdindami šių istorinių asmenybių veiklą, kurios, jų nuomone, buvo jų vadinamos reakcijos priežastis, istorikai juos griežtai smerkia. Visi garsūs to meto žmonės, nuo Aleksandro ir Napoleono iki mme Stael, Photius, Schelling, Fichte, Chateaubriand ir kt., yra griežtai teisiami ir yra pateisinami arba smerkiami, atsižvelgiant į tai, ar jie prisidėjo prie pažangos ar reakcijos.
Rusijoje, pagal jų aprašymą, šiuo laikotarpiu taip pat įvyko reakcija, o pagrindinis šios reakcijos kaltininkas buvo Aleksandras I – tas pats Aleksandras I, kuris pagal jų pačių apibūdinimus buvo pagrindinis liberalo kaltininkas. jo valdymo ir Rusijos išgelbėjimo įsipareigojimai.
Tikroje rusų literatūroje, nuo moksleivio iki išsilavinusio istoriko, nėra žmogaus, kuris nemestų akmeniu į Aleksandrą I už jo neteisingus veiksmus šiuo jo valdymo laikotarpiu.
„Jis turėjo padaryti tą ir tą. Šiuo atveju jam sekėsi gerai, šiuo atveju – blogai. Jis gerai elgėsi savo valdymo pradžioje ir 12 metų; bet jis pasielgė blogai, suteikdamas konstituciją Lenkijai, sukūręs Šventąjį aljansą, suteikęs valdžią Arakčejevui, skatindamas Golicyną ir mistiką, tada padrąsinęs Šiškovą ir Fotijų. Jam sekėsi blogai, buvo užsiėmęs priekinėje kariuomenės dalyje; jis pasielgė blogai, tvarkydamas Semjonovskio pulką ir pan.
Reikėtų užpildyti dešimt lapų, kad būtų surašyti visi priekaištai, kuriuos jam daro istorikai, remdamiesi turimomis žiniomis apie žmonijos gėrį.
Ką reiškia šie kaltinimai?
Patys veiksmai, už kuriuos istorikai pritaria Aleksandrui I, kaip antai: liberalūs valdymo įsipareigojimai, kova su Napoleonu, jo 12-aisiais parodytas tvirtumas ir 13-ųjų metų kampanija, išplaukia ne iš to paties. šaltiniai – kraujo, auklėjimo, gyvenimo sąlygos, kurios padarė Aleksandro asmenybę tokia, kokia ji buvo – iš kurių išplaukia tie veiksmai, dėl kurių jį kaltina istorikai, tokie kaip: Šventasis aljansas, Lenkijos atkūrimas, XX a. ?
Kokia šių kaltinimų esmė?
Tuo, kad toks istorinis asmuo kaip Aleksandras I yra, žmogus, stovėjęs aukščiausiame įmanomo žmogaus galios lygyje, tarsi visų į jį susitelkusių istorinių spindulių akinamos šviesos židinyje; žmogus, kuris buvo patyręs tų stipriausių įtakų intrigų, apgaulės, meilikavimo, savęs apgaudinėjimo pasaulyje, kurie neatsiejami nuo valdžios; žmogus, kuris jautė ant savęs, kiekvieną savo gyvenimo minutę, atsakomybę už viską, kas įvyko Europoje, ir ne sugalvotą, o gyvenantį, kaip ir kiekvienas žmogus, su savo asmeniniais įpročiais, aistromis, gėrio, grožio, tiesos siekiais – tai šis žmogus prieš penkiasdešimt metų ne tik nebuvo doras (istorikai dėl to nepriekaištauja), bet ir neturėjo tų požiūrių į žmonijos gėrį, kokį turi dabar profesorius, nuo mažens besiverčiantis mokslu, yra knygų, paskaitų skaitymas ir šių knygų bei paskaitų kopijavimas į vieną sąsiuvinį.
Bet net jei darytume prielaidą, kad Aleksandras I klydo prieš penkiasdešimt metų, žiūrėdamas į tautų gėrį, turime nevalingai manyti, kad istorikas, kuris taip pat teisia Aleksandrą, po kurio laiko paaiškės. būti nesąžiningu savo požiūriu į tai, kas yra žmonijos gėris. Ši prielaida yra tuo natūralesnė ir reikalingesnė, nes, sekant istorijos raidą, matome, kad kiekvienais metais, su kiekvienu nauju rašytoju, požiūris į tai, kas yra žmonijos gėris, keičiasi; taip, kad tai, kas atrodė gera po dešimties metų, atrodo esanti bloga; ir atvirkščiai. Be to, tuo pat metu istorijoje aptinkame visiškai priešingų požiūrių į tai, kas buvo blogis, o kas buvo gėris: vieni Lenkijai duoti konstitucija ir Šventasis Aljansas yra įskaityti, kiti priekaištauja Aleksandrui.
Neįmanoma pasakyti apie Aleksandro ir Napoleono veiklą, kad ji buvo naudinga ar žalinga, nes negalime pasakyti, kam ji naudinga, o kam žalinga. Jeigu kam nors ši veikla nepatinka, vadinasi, ji nemėgsta tik todėl, kad nesutampa su jo ribotu supratimu, kas yra gera. Ar mano tėvo namų Maskvoje išsaugojimas 12-aisiais metais, ar rusų kariuomenės šlovė, ar Sankt Peterburgo ir kitų universitetų klestėjimas, ar Lenkijos laisvė, ar Rusijos galia, ar Europos pusiausvyra. , arba tam tikra europietiška šviesa – pažanga, turiu pripažinti, kad kiekvieno istorinio žmogaus veikla, be šių tikslų, turėjo ir kitų man bendresnių ir neprieinamų tikslų.
Bet tarkime, kad vadinamasis mokslas turi galimybę sutaikyti visus prieštaravimus ir turi nekintamą gėrio ir blogio matą istoriniams asmenims ir įvykiams.
Tarkime, kad Aleksandras galėjo padaryti viską kitaip. Tarkime, kad jis, jį kaltinančių, išpažįstančių galutinį žmonijos judėjimo tikslą, paliepimu galėjo disponuoti pagal tautiškumo, laisvės, lygybės ir pažangos programą (atrodo, jokia kita), kurią jam duos dabartiniai kaltintojai. Tarkime, kad ši programa būtų buvusi įmanoma ir parengta, o Aleksandras būtų pasielgęs pagal ją. Kas tada būtų atsitikę su visų tų žmonių, kurie priešinosi tuometinei valdžios krypčiai, veikla – veiklai, kuri, pasak istorikų, yra gera ir naudinga? Šios veiklos nebūtų; nebūtų gyvenimo; nieko nebūtų.
Jei manysime, kad žmogaus gyvenimą gali valdyti protas, tada gyvybės galimybė bus sunaikinta.

Jei daroma prielaida, kaip daro istorikai, kad didieji žmonės veda žmoniją į tam tikrus tikslus, kurie yra arba Rusijos didybė, arba Prancūzija, arba Europos pusiausvyra, arba revoliucijos idėjų sklaida, ar bendra pažanga, ar bet kas. yra, istorijos reiškinių neįmanoma paaiškinti be atsitiktinumo ir genialumo sąvokų.

Stiprus, kietas ir ugniai atsparus sidabro baltumo cheminis elementas. Pirmą kartą metalinį hafnį, kaip cheminį elementą, 1923 m. Danijos sostinėje atrado fizikai Kosteris ir Khivesis, išplovus metalinį cirkonį verdančiomis rūgštimis iš Norvegijos cirkonio rūdos.

Likusios cheminės medžiagos, gautos perdirbant, buvo kruopščiai ištirtos ir kuri parodė, kad gauto rentgeno spindulių difrakcijos paveikslo linijos absoliučiai tiksliai sutapo su apskaičiuotais ir laukiamais tada nežinomo elemento Nr. 72 rezultatais. kurio egzistavimą išpranašavo Mendelejevas. Atrastą metalą buvo pasiūlyta pavadinti hafniu, priskirtu 4-ajai grupei ir periodinėje sistemoje žymimas simboliu Hf.

Detalesniais tyrimais nustatyta, kad šio cheminio elemento cirkonio junginiuose yra visada, tačiau laisvos formos gamtoje praktiškai nėra. Tuo pačiu metu neseniai atrasto metalo cheminės savybės yra visiškai identiškos elemento Nr.40 - cirkonio - savybėms.

Tais pačiais 1923 m. mokslininkams pirmą kartą pavyko išskirti metalinį hafnį, kurio grynumas siekė 99%. Tolesnė plėtra leido rasti kelis skirtingus hafnio ir cirkonio atskyrimo būdus, tačiau visi jie pasirodė nepakankamai veiksmingi ir tuo metu nebuvo praktiški.

Situacija su atskira cirkonio ir hafnio gamyba ėmė keistis vystantis branduolinei energetikai. Fizinės cirkonio savybės gali užtikrinti veiksmingą neutronų absorbciją, o hafnio priemaišos sumažina šiuos rodiklius daugiau nei 20 kartų. Todėl iš pradžių šių dviejų cheminių elementų atskyrimas buvo atliktas siekiant padidinti cirkonio grynumą, o hafnio hidroksidas buvo šalutinis produktas ir iš pradžių nesidomėjo gamintojais ir metalurgais.

Fizinės elemento savybės

Ugniai atsparaus hafnio lydymosi temperatūra yra 2222ºC, o virimo temperatūra – 5400ºC. Jo tankis yra 13,31 g/cm 3 . Dėl šių fizinių savybių hafnis plačiai naudojamas gaminant didelio stiprumo ir karščiui atsparias medžiagas metalurgijoje, taip pat kaip legiravimo priedas gaminant naujas stiprias, termiškai stabilias ir nerūdijančias medžiagas.

Grynas metalas yra kalus ir gali būti karštas ir šaltas apdirbimas, gerai suvirinamas ir gali būti naudojamas ypač svarbių metalinių konstrukcijų, mazgų ir dalių gamybai.

Lydiniai, kuriuose naudojamas hafnis

Savo išvaizda ir atsparumu korozijai hafnio ir cirkonio metalų lydiniai savo savybėmis nenusileidžia sidabrui, tačiau yra daug už jį pigesni. Dėl šios priežasties medžiaga buvo gana plačiai pritaikyta elektrotechnikoje ir elektronikoje.

Tokių lydinių ir junginių naudojimas suvirinimo įrangos gamybai ir metalo pjovimui labai pailgina tarnavimo laiką ir pagerina ruošinio apdirbimo kokybę.

Titanas, legiruotas su hafniu ir jo lydiniais, naudojamas svarbiausių laivų variklių komponentų gamybai, išgaunant aukštos kokybės suvirinimo siūles ir gerinant metalų atsparumą korozijai. Į aliuminį pridėjus tik 1 % šio metalo, galima gauti lengvų ir labai tvirtų lydinių.

Hafnis naudojamas kuriant sunkius nuolatinius magnetus iš retųjų žemių medžiagų. Jis naudojamas gaminant daugiasluoksnes aukštos kokybės veidrodines medžiagas techniniams poreikiams ir moksliniams tyrimams.

Šiandien plėtojama hafnio panaudojimas didelių apkrovų akumuliatorių, kurie galės pakeisti 2–3 tonas benzino kiekvienam elektros energijos šaltinio svorio kilogramui, gamybai.

Taikymo sritis

XX amžiaus viduryje buvo nustatyti šeši esami hafnio izotopai, kurių kiekvienas turi savo gebėjimą sugerti spinduliuotę. Šis cheminis elementas pradedamas naudoti absorberių strypų gamybai, kai veikia branduoliniai reaktoriai. Buvo atrastos ir kitos naudingos šio metalo savybės. Dėl to hafnio gamyba per 10 metų išaugo nuo 40 kg/metus iki 60 tonų.

72-asis cheminis elementas pasižymi dideliu mechaniniu stiprumu, atsparumu karščiui ir daugybe kitų naudingų savybių. Todėl, be branduolinės energijos, naudojamas hafnis;

• ypač stiprių ir karščiui atsparių lydinių gamyba metalurgijoje;
• mikroschemų ir elektroninių prietaisų gamyba;
• rentgeno ir televizijos vamzdžių gamyboje;
• apsauginių dangų nuo korozijos padengimas;
• elektrodų gamyba kaitrinėse lempose;
• raketų technologijoje naudojamas hafnio ir tantalo lydinys;
• chemijos gamyboje, kaip metalas, atsparus rūgštims, šarmams ir kitoms chemiškai aktyvioms medžiagoms.

Didelis hafnio medžiagos stiprumas ir tankis prisidėjo prie jos naudojimo optikoje ir erdvėlaiviuose. 90% cheminio elemento Nr.72 šiandien sunaudojama branduolinėje energetikoje, apsaugos elementų gamybai.

Tačiau didelė hafnio kaina riboja platų jo naudojimą ir dažniausiai naudojamas kaip plona apsauginė danga ant pigesnių metalų paviršiaus. Didelę šių metalų kainą lemia jų gamybos sudėtingumas, taip pat palyginti mažos ir išsibarsčiusios atsargos žemės plutoje.

Cirkono kasybos geografija

Įprastas hafnio dioksido kiekis cirkonyje neviršija 2%, o tik turtingiausiuose Nigerijos telkiniuose gali būti iki 5% šio mineralo. Didelis cirkonio rūdos, turinčios hafnio, kiekis aptinkamas įvairių pasaulio šalių pakrančių jūros seklumose ir upių dugno nuosėdose. Rusijos Federacijoje cirkonio telkiniai kuriami Urale, Hibinuose.

Statistiniai duomenys apie pasaulinį gamybos lygį praneša apie 50–60 tonų metalinio hafnio ir 2,5 tonos cirkonio.

Pramoninės hafnio gamybos technologijos

Žaliava hafniui gauti yra mineralinės cirkonio rūdos ir, visų pirma, ZrSiO 4 , kuriame metalo yra iki 2 %, pagal gamybos sąlygas gali būti pakeistas hafnio atomais.

Pagal metalinio hafnio ir cirkonio gavimo technologiją mineralai susmulkinami ir sumaišomi su anglies turinčia medžiaga, pavyzdžiui, grafitu. Po to toks mišinys tiekiamas į krosnį, įkaitintą iki 1800˚C, neduodant švaraus degimo oro. Tuo pačiu metu hafnis ir cirkonis su anglies dulkėmis sudaro karbidus ir yra paruošti tolesniam techniniam apdorojimui, tačiau atskirai.

Tada gautos medžiagos vėl susmulkinamos, sukraunamos į šachtinę krosnį ir kaitinamos iki 500˚C esant chloro dujoms, kad susidarytų hafnio, cirkonio tetrachlorido junginiai ir panaudojami gryniems metalams gauti dėl frakcinės kristalizacijos.

Tiesą sakant, iki šiol visas pagamintas hafnis yra susijusio žaliavų apdorojimo rezultatas, siekiant gauti gryną cirkonį, kad būtų galima naudoti branduolinės energijos reaktorių technologijas. Tuo pačiu metu apdorojama apie 50 kg cirkonio, kad būtų gauta 1 kg hafnio. Todėl bendra šių metalų gamyba tiesiogiai priklauso nuo cirkonio gavybos apimties.

Hafnio kaina pasaulinėje rinkoje

Pasaulyje hafnio gamyboje šiandien pirmauja Amerikos kompanijos Western Zirconium ir Allegheny Technologies, taip pat prancūzų Cezus. Jie gali labai paveikti šio metalo kainą pasaulinėje rinkoje, kuri šiandien vidutiniškai siekia apie 710 USD/kg.

Rusijoje hafnio galima nusipirkti metalo lakšto, vielos, strypo, liejinių ar miltelių pavidalu. Gryna forma ši medžiaga nėra plačiai paplitusi ir dažniausiai naudojama specialių lydinių arba cheminių junginių pavidalu.