Спутник циркония

72. Гафний — Hafnium (Hf)

Серебро и золото, хотя и не химически чистые, видел каждый. Но спросите у кого-нибудь о гафнии, и большинство ответит, что ни гафния, ни его соединений они не видели. А между тем атомов гафния в природе в 25 раз больше, чем серебра, и в 1000 раз больше, чем золота. В чем же дело, почему мы не сталкиваемся с гафнием? Ответ очень простой: гафний — элемент весьма распыленный. Пригодные для промышленной переработки месторождения имеются в немногих пунктах земного шара.

В 1922 г. Ж. Урбен после многолетних работ с «редкими землями» выделил новый элемент. В честь населявших некогда территорию современной Франции древних племен, кельтов, новый элемент был назван кельтием. Выяснилось, что химические свойства нового элемента не соответствовали тем, которые он должен был иметь, соответственно месту в периодической системе элементов — 72. Исходя из периодического закона Д. И. Менделеева, химик Г. Хевеши и физик Д. Костер, отыскивая аналог циркония, естественно, искали его в минералах, заключающих последний. И действительно, в первом же минерале, подвергнутом исследованию, — норвежском цирконите — они открыли новый элемент с помощью излучения рентгеновского спектра (1923 г.). В честь древнего названия столицы Дании — Гафниа — открытый элемент назвали гафнием. Впоследствии было установлено, что гафний всегда сопутствует цирконию не только в естественных минералах, но и различных искусственно полученных препаратах. Кельтий же оказался смесью уже известных элементов редкоземельной группы. Трудность выделения гафния из природных соединений является причиной, ограничивающей его практическое использование.

Сходство химических свойств гафния и циркония и в связи с этим трудность их разделения обусловлены тем, что радиусы ионов циркония и гафния практически равны.

Гафний в два раза тяжелее циркония, плавится при более высокой температуре (2230 °C), чем цирконий. Не менее интересен такой ряд температур плавления: окись гафния — 2912°, борид гафния — 3250°, нитрид гафния — 3310 °C, карбид гафния — 3890 °C; именно поэтому нитриды тугоплавких металлов, в том числе гафния, представляют основу жаропрочных сплавов, высокотемпературных огнеупоров, твердых материалов, сплавов радио- и электротехнического назначения (болометров, резисторов, термокатодов).