所述铪是一种过渡金属，其化学符号是Hf和具有72的原子序数它是周期表的第4组，作为同源物的钛和锆的第三元件。后者具有许多化学性质，一起位于地壳的矿物中。
寻找ha正寻找锆的位置，因为它是其提取的副产物。这种金属的名称来自拉丁语“ hafnia”，其含义就是哥本哈根的名字，这个城市是在锆石矿物质中发现的，其真正化学性质的争议也因此终结。
金属ha样品。来源：化学元素的高分辨率图像
is是一种金属，它在一般智力中是未被发现的，实际上，很少有人听说过它。即使是在某些化学品中，它也是一种罕见的元素，部分是由于其高昂的生产成本，因为在大多数应用中，锆可以毫无问题地替代它。
这种金属的独特之处在于它是地球上最后发现的最稳定的元素。换句话说，其他发现构成了一系列超重放射性元素和/或人工同位素。
compounds的化合物类似于钛和锆的化合物，主要具有+4的氧化数，例如HfCl 4，HfO 2，HfI 4和HfBr 4。其中一些是有史以来最难熔的材料，以及具有很高耐热性的合金，这些合金也可作为出色的中子吸收剂。
因此，ha在核化学中有很多参与，特别是在压水反应堆方面。
发现
过渡金属或稀土金属
尽管Men门捷列夫的元素周期表自1869年以来就已经预测了existence的存在，但。的发现一直充满争议。
问题在于它位于锆的下方，但与稀土元素：镧系元素在同一时期重合。当时的化学家不知道它是过渡金属还是稀土金属。
法国化学家乔治·乌尔本（Georges Urbain）是neighboring的一种发现，是一种邻近的metal金属，他于1911年声称发现了元素72，他称其为铈，并宣称这是稀土金属。但是三年后，得出的结论是他的结果是错误的，并且他仅分离出镧系元素的混合物。
直到1914年亨利·莫斯利（Henry Moseley）的工作使元素按原子序排列后，和元素72之间的邻域才被证实，这与门捷列夫在最后一个元素位于原子核中时的预言相符。与金属钛和锆属于同一族。
哥本哈根的侦查
1921年，在尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）对原子结构的研究以及对元素72的X射线发射光谱的预测之后，停止了在稀土矿物中寻找这种金属的工作。相反，他将搜索重点放在了锆矿物上，因为这两种元素必须具有多种化学性质。
丹麦化学家Dirk Coster和匈牙利化学家Georg von Hevesy于1923年最终设法识别了Niels Bohr预测的来自挪威和格陵兰的锆石样品中的光谱。在哥本哈根发现后，他们将这座城市的拉丁名称叫作元件72：“哈夫尼亚”，后来又从中得来“'”。
隔离和生产
但是，要分离the原子和锆原子并不是一件容易的事，因为their原子的大小相似且反应方式相同。尽管在1924年设计了分步重结晶方法来获得四氯化ha HfCl 4，但荷兰化学家安东·爱德华·范·阿克尔和扬·亨德里克·德布尔将其还原为ha金属。
为此，使用金属镁对HfCl 4进行还原（Kroll法）：
HfCl 4 + 2 Mg（1100°C）→2 MgCl 2 + Hf
另一方面，从四碘化H HfI 4开始，将其蒸发以在白炽钨丝上进行热分解，并在其上沉积金属ha，以生产出具有多晶外观的棒（结晶棒或Arkel- De Boer工艺）：
HfI 4（1700°C）→Hf + 2 I 2
结构
ambient原子Hf在环境压力下会聚集成紧密六方结构hcp的晶体，金属钛和锆也是如此。这种hcp crystal晶体变成α相，当转变为β相时，在2030 K的温度下保持恒定，其立方结构以bcc为中心。
如果认为热量使晶体“松弛”，因此，Hf原子试图以降低其致密性的方式定位自己，这是可以理解的。这两个阶段足以考虑of的多态性。
同样，它呈现出取决于高压的多态性。α相和β相的压力为1个大气压。当压力超过40 GPa时，ω相呈六角形，但比普通hcp更加致密。有趣的是，当压力继续增加时，密度最小的β相重新出现。
物产
外观
银白色固体，如果具有氧化物和氮化物涂层，则显示暗色调。
摩尔质量
178.49克/摩尔
熔点
2233摄氏度
沸点
4603摄氏度
密度
在室温下：13.31 g / cm 3，密度是锆的两倍
就在熔点：12 g / cm 3
熔化热
27.2 kJ /摩尔
汽化热
648 kJ /摩尔
电负性
鲍林标度1.3
电离能
首先：658.5 kJ / mol（Hf +气态）
秒：1440 kJ / mol（Hf 2+气态）
第三：2250 kJ / mol（Hf 3+气态）
导热系数
23.0瓦/（mK）
电阻率
331nΩ米
莫氏硬度
5.5
反应性
除非金属被抛光并燃烧，在2000°C的温度下放出火花，否则它不易生锈或腐蚀，因为其薄薄的氧化物层可以保护它。从这个意义上讲，它是最稳定的金属之一。实际上，强酸或强碱都不能溶解它。除了氢氟酸和能够氧化它的卤素。
电子配置
atom原子具有以下电子构型：
4f 14 5d 2 6s 2
这与钛和锆属于元素周期表第4组的事实相吻合，因为它在5d和6s轨道上有四个价电子。还要注意，ha不可能是镧系元素，因为它的4f轨道已完全充满。
氧化数
相同的电子构型揭示了atom原子理论上能够作为化合物的一部分失去多少个电子。假设它失去了四个价电子，它将保留为四价阳离子Hf 4+（类似于Ti 4+和Zr 4+），因此氧化数为+4。
实际上，这是其氧化数中最稳定和最常见的。其他不太相关的是：-2（Hf 2-），+ 1（Hf +），+ 2（Hf 2+）和+3（Hf 3+）。
同位素
on在地球上以五种稳定同位素和一种放射性元素存在，并且寿命很长：
- 174 HF（0.16％，为2的平均寿命·10 15年，因此它被认为是几乎稳定）
- 176 HF（5.26％）
- 177 HF（18.60％）
- 178 HF（27.28％）
- 179 HF（13.62％）
- 180 HF（35.08％）
请注意，没有同位素如此丰富，这可以从ha的平均原子质量178.49 amu中反映出来。
在所有the的放射性同位素中，which与天然的add总计为34，最有争议的是178m2 Hf，因为in在其放射性衰变中会释放出伽马射线，因此这些原子可以用作战争武器。 。
应用领域
核反应
is是一种耐潮湿和高温的金属，也是中子的优良吸收剂。由于这个原因，它必须用于中子通过的压水反应堆以及用于核反应堆的控制棒的制造中。核反应堆的控制棒的涂层由超纯锆制成。 。
合金类
原子可以整合其他金属晶体以生成不同的合金。它们的特点是坚韧且耐热，这就是为什么它们打算用于太空应用，例如用于火箭发动机喷嘴的原因。
另一方面，某些合金和固态ha化合物具有特殊的性能。例如其碳化物和氮化物HfC和HfN分别是高耐火材料。碳化钽钽Ta 4 HfC 5，熔点为4215°C，是迄今已知的最耐火材料之一。
催化
metal茂金属用作有机催化剂，用于合成聚合物，如聚乙烯和聚苯乙烯。
风险性
迄今为止，还不清楚Hf 4+离子可能对我们的身体产生什么影响。另一方面，由于它们是天然存在于锆矿物中的，因此人们认为它们不会通过将其盐释放到环境中来改变生态系统。
但是，即使没有医学研究证明ha对健康有害，也建议小心处理ha化合物，即使它们有毒。
real的真正危险在于其固体的细颗粒，当它们与空气中的氧气接触时，它们几乎不能燃烧。
这解释了为什么在抛光时会刮擦其表面并释放出纯金属颗粒，并在2000ºC的温度下释放出燃烧的火花；也就是说，ha具有自燃性，这是唯一具有燃烧或严重灼伤危险的特性。
参考文献
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