Гафний Hf

Открытие

Гафний — хрестоматийный пример того, как теория направляет открытие. Некоторые химики ожидали, что 72-й элемент окажется ещё одним редкоземельным, но модель атома Нильса Бора предсказывала, что он будет находиться в 4-й группе и походить на цирконий.

В 1923 году в институте Бора в Копенгагене нидерландец Дирк Костер и венгр Дьёрдь де Хевеши, следуя этому предсказанию, исследовали циркониевые руды методом рентгеновской спектроскопии и нашли характерные линии 72-го элемента. Ранее Жорж Урбен заявлял о 72-м элементе под названием «кельтий», но его заявка не подтвердилась. Гафний стал предпоследним открытым элементом со стабильными изотопами; за ним в 1925 году последовал рений.

Происхождение названия

Название происходит от Hafnia — латинского названия Копенгагена, города, где он был найден.

Основные применения

• Регулирующие стержни реакторов: гафний хорошо поглощает тепловые нейтроны и стоек к коррозии в горячей воде, что делает его предпочтительным материалом для регулирующих стержней, особенно в судовых реакторах.
• Очистка циркония: цирконий для оболочек твэлов должен быть почти прозрачен для нейтронов, поэтому из него удаляют гафний; большая часть гафния ядерной чистоты — побочный продукт этой операции.
• Полупроводники: оксид гафния обладает высокой диэлектрической проницаемостью и примерно с 2007 года заменил диоксид кремния в качестве подзатворного диэлектрика в передовых транзисторах. Сегнетоэлектрический оксид гафния изучается для новых типов памяти.
• Сплавы и инструменты: он упрочняет никелевые жаропрочные сплавы и служит наконечником электрода в плазменных резаках.

Изотопы

У природного гафния шесть изотопов, самый распространённый — гафний-180 (около 35%); гафний-174 радиоактивен с чрезвычайно большим периодом полураспада. Вымерший радионуклид гафний-182 (период полураспада около 8,9 миллиона лет) распадается в вольфрам-182, и гафний-вольфрамовая система используется для оценки того, как быстро сформировались ядра Земли и астероидов. Ядерный изомер гафний-178m2 с периодом полураспада около 31 года запасает большое количество энергии и был предметом спорных исследований.

В повседневной жизни

Процессор вашего телефона или ноутбука, скорее всего, содержит слои оксида гафния толщиной всего в несколько атомов. Компактный гафний устойчив, но мелкий порошок может воспламениться на воздухе. Его токсичность обычно считается низкой.