Гафний (Hf)

Гафний — ковкий металл с ярким серебристым блеском. Его свойства в значительной степени зависят от наличия примесей циркония. Из всех элементов цирконий и гафний являются двумя наиболее трудноразделимыми. Хотя их химия почти идентична, плотность циркония примерно вдвое меньше плотности гафния. Был получен очень чистый гафний, в котором основную примесь составлял цирконий.

Гафний успешно сплавляли с железом, титаном, ниобием, танталом и другими металлами. Карбид гафния — самое тугоплавкое из известных бинарных соединений, а нитрид — самый тугоплавкий из всех известных нитридов металлов (t.пл. 3310C). При 700 degrees C гафний быстро поглощает водород с образованием состава HfH1.86.

Гафний устойчив к концентрированным щелочам, но при повышенных температурах реагирует с кислородом, азотом, углеродом, бором, серой и кремнием. Галогены непосредственно реагируют с образованием тетрагалогенидов.

Название происходит от латинского hafnia, означающего Копенгаген. Элемент под названием целтий был ошибочно объявлен открытым в 1911 году французским химиком Жоржем Урбеном в образцах редкоземельных элементов, пока датский физик Нильс Бор, используя свою теорию электронной конфигурации элементов, не предсказал свойства гафния. Бор утверждал, что гафний не будет редкоземельным элементом, а будет найден в циркониевой руде. Гафний был открыт голландским физиком Дирком Костером и венгерским физиком Георгом фон Хевеши в 1923 году, когда они работали в институте Бора в Копенгагене.

Гафний был открыт Дирком Костером, датским химиком, и Джорджем Чарльзом де Хевеши, венгерским химиком, в 1923 году. Они использовали метод, известный как рентгеновская спектроскопия, для изучения расположения внешних электронов атомов в образцах циркониевой руды. Электронная структура гафния была предсказана Нильсом Бором, и Костер с Хевеши обнаружили соответствующий ей характерный рисунок. Гафний трудно отделить от циркония, и он присутствует во всех его рудах. Его получают теми же методами, которые используются для извлечения циркония.

От Hafinia, латинского названия Копенгагена. За много лет до открытия в 1923 году (приписываемого Д. Костеру и Г. фон Хевеши) считалось, что гафний присутствует в различных минералах и в разных концентрациях. На основании теории Бора ожидалось, что новый элемент будет связан с цирконием.

Окончательно он был идентифицирован в цирконе из Норвегии с помощью рентгеноспектроскопического анализа. Он был назван в честь города, в котором было сделано открытие. Большинство циркониевых минералов содержат 1–5 процентов гафния.

Изначально его отделяли от циркония многократной перекристаллизацией двойных фторидов аммония или калия, проведённой фон Хевеши и Янценом. Металлический гафний впервые был получен ван Аркелем и де Бором пропусканием паров тетраиодида над нагретой вольфрамовой нитью. Почти весь производимый сегодня металлический гафний получают восстановлением тетрахлорида магнием или натрием (процесс Кролла).