Гафний в природе

Хлорирование в настоящее время широко используют в технологии редких металлов для перевода рудных концентратов и некоторых промежуточных продуктов технологии в хлориды, удобные для последующего разделения, очистки и получения металлов. Хлорирование является основным методом, используемым в технологии титана. Хлорируется значительная доля рудных концентратов циркония и гафния, тантала и ниобия, редкоземельных элементов и др. Фторирование применяют в-значительно меньшем масштабе, главным образом для получения фторидов редких металлов из окислов или вторичных металлов с целью их металлотермического или электрохимического восстановления. Хлорирование и фторирование широко используют при переработке комплексных руд и различного рода сложных композиций окислов или металлов, так как различие в температуре плавления и температуре кипения хлоридов и фторидов редких металлов позволяет успешно разделять их и осуществлять их тонкую очистку. На основе процессов хлорирования и фторирования созданы короткие, изящные технологические схемы. Благодаря высокой реакционной способности хлора и фтора процессы хлорирования и фторирования практически осуществляются нацело, и степень перевода исходных материалов в хлориды и фториды колеблется между 98 и 100%. Их огромным преимуществом перед другими методами вскрытия и переработки рудных концентратов и других соединений редких металлов является отсутствие сточных вод и сброса в атмосферу. Создание технологических схем без водных и атмосферных сбросов является эффективной мерой по охране природы. [c.65]

Существенный вклад внесла аналитическая химия в решение такой важной проблемы современной науки, как синтез и изучение свойств трансурановых элементов. Предсказание химических свойств трансурановых элементов оказалось более сложным, чем для элементов, входящих в периодическую систему в ее старых границах, так как не было ясности в распределении новых элементов по группам. Трудности усугублялись и тем, что до синтеза трансурановых элементов торий, протактиний и уран относились соответственно к IV, V и VI группам периодической системы в качестве аналогов гафния, тантала и вольфрама. Неправильное вначале отнесение первого трансуранового элемента № 93 к аналогам рения привело к ошибочным результатам. Химические свойства нептуния (№ 93) и плутония (№ 94) показали их близость не с рением и осмием, а с ураном. Было установлено, что трансурановые элементы являются аналогами лантаноидов, так как у них происходит заполнение электронного 5/- слоя, и, следовательно, строение седьмого и шестого периодов системы Д. И. Менделеева аналогично. Актиноиды с порядковыми номерами 90—103 занимают места под соответствующими лантаноидами с номерами 58—71. Аналогия актиноидов и лантаноидов очень ярко проявилась в ионообменных свойствах. Хроматограммы элюирования трехвалентных актиноидов и лантаноидов были совершенно аналогичны. С помощью ионообменной методики и установленной закономерности были открыты все транс-кюриевые актиноиды. Рекордным считается установление на этой основе химической природы элемента 101 — менделевия, синтезированного в начале в количестве всего 17 атомов. Аналогия в свойствах актиноидов и лантаноидов проявляется также в процессах экстракции, соосаждения и некоторых других. Экстракционные методики, разработанные для выделения лантаноидов, оказались пригодными и для выделения актиноидов. [c.16]

Гафний не имеет собственных минералов и в природе обычно сопутствует цирконию. По химическим свойствам он весьма сходен с цирконием, но отличается от него способностью интенсивно захватывать нейтроны, благодаря чему этот элемент используется в регулирующих и защитных устройствах атомных реакторов. При этом применяют как металлический гафний, так и некоторые его соединения, например, диоксид гафния НЮг последний применяется также при изготовлении оптических стекол с высоким показателем преломления. [c.651]

Определение порядковых номеров элементов по зарядам ядер их атомов позволило установить общее число мест в периодической системе между водородом, имеющим порядковый номер 1, и ураном (порядковый номер 92), считавшимся в то время последним членом периодической системы элементов. Когда создавалась теория строения атома, оставались незанятыми места 43, 61, 72, 75, 85 и 87, что указывало на возможность существования еще неоткрытых элементов. И действительно, в 1922 г. был открыт элемент гафний, который занял место 72 затем в 1925 г. — рений, занявший место 75. Элементы, которые должны занять остальные четыре свободных места таблицы, оказались радиоактивными и в природе не найдены, однако их удалось получить искусственным путем. Новые элементы получили названия технеций (порядковый номер 43), прометий (61), астат (85) и франций (87). В настоящее время все клетки периодической системы между водородом и урано.м заполнены. Однако сама периодическая система не является завершенной (подробнее см. гл. 3). [c.39]

Нахождение в природе. В природе гафний является постоянным спутником циркония. Он настолько схож с последним, что его присутствие в рудах не было обнаружено до 1923 г. Долгое время 72 элемент не могли открыть, потому что его искали в природных рудах редкоземельных элементов, так как считали его аналогом последних. Исходя из электронной модели атома 72 элемента, Н. Бор впервые указал на его аналогию с цирконием. Вскоре его ученики, занимавшиеся исследованием циркониевых минералов, обнаружили этот элемент, названный ими гафнием. [c.301]

В чем причина того, что в природе гафний постоянно сопровождает цирконий [c.157]

В последние годы экстракция нашла широкое применение для разделения металлов и получения их в состоянии высокой чистоты. Во многих случаях она является единственным методом, который удается применить в промышленном масштабе, например, при очистке металлов, служащих топливом для атомных реакторов. Это относится как к металлам природного происхождения (уран, торий), так и к являющимся продуктами облучения (плутоний). С помощью экстракции разделяются также и другие металлы из семейства актинидов. С успехом решено разделение циркония и гафния, а также тантала и ниобия—металлов, встречающихся в природе всегда парами и, благодаря большому химическому подобию, трудных для разделения другими методами. Экстракцией можно выделить из отбросных продуктов промышленности (шлак, зола, шлам) содержащиеся в них следы различных металлов, имеющих важное техническое применение (германий, индий, церий и др.). [c.424]

Носители неорганической природы. В качестве носителей наиболее часто применяют материалы из стекла, глины, керамики, графитовой сажи, силикагеля, а также силохромы, оксиды металлов. Их можно подвергать химической модификации, для чего носители покрывают пленкой оксидов алюминия, титана, гафния, циркония или обрабатывают органическими полимерами. Основное преимущество неорганических носителей — легкость регенерации. Подобно синтетическим полимерам неорганическим носителям можно придать любую форму и получать их с любой степенью пористости. [c.87]

По распространенности в природе титан, цирконий и гафний очень сильно отличаются друг от друга. Содержание титана в земной коре составляет 0,61 вес. % (он стоит на десятом месте среди элементов), циркония —0,024 вес. %. Гафний уже соответствует названию редкого металла его содержание в земной коре 3,2-10" вес. %. [c.87]

Массовое содержание титана в земной коре составляет 0,6%, что выше содержания меди, свинца или цинка. Цирконий и гафний — распыленные элементы. Гафний в природе обычно сопутствует цирконию. [c.283]

Гафний Н(. Встречается в природе всегда вместе с цирконием. Эти два элемента столь близки между собой по своим свойствам, что могут быть разделены лишь с большим трудом. [c.464]

Нахождение в природе и получение титана, циркония и гафния [c.87]

Уран, протактиний и торий отличаются от своих аналогов по химическим свойствам. Уран, в противоположность хрому, молибдену и вольфраму, не образует карбонильных соединений, а его карбид легко гидролизуется водой (карбиды хрома, молибдена и вольфрама представляют собой твердые сплавы, химически инертные). В отличие от титана, циркония и гафния торий образует легко гидролизующийся карбид, нитрид и гидрид. Уран не встречается в природе вместе с молибденом и вольфрамом, а сопровождается обычно торием и лантаноидами торий в свою очередь содержится [c.285]

ГАФНИЙ (Hafnium, от древнего названия Копенгагена) Hf — химический элемент IV группы 6-го периода периодической системы элементов Д. И. Менделеева, п. н. 72, ат. м. 178,49 природный Г. состоит из шести изотопов. Положение Г. в периодической системе предсказал Д. И. Менделеев задолго до его открытия. Основываясь на выводах Н, Бора о строении атома 72-го элемента, Д. Костер и Г. Хевеши обнаружили этот элемент в минералах циркония и назвали его. Г.— рассеянный элемент, не имеет собственных минералов, в природе сопутствует цирконию (I — 7%). Г.— серебристо-белый металл, т. нл. 2222 30 С чистый Г. очень пластичен и ковок, легко поддается холодной и горячей обработке. По своим химическим свойствам очень близок к цирконию, потому их трудно разделить. В соединениях Г. четырехвалентен. Металлический Г. легко поглощает газы. На воздухе Г. покрывается тонкой пленкой оксида HfOj. При нагревании реагирует с галогенами, а при высоких температурах — с азотом и углеродом, [c.65]

Подгруппа титана. На долю титана приходится около 0,2% от общего числа атомов земной коры, т. е. он является одним из весьма распространенных в природе элементов. Доля циркония составляет 3-10 и гафния — 5-10- %. [c.643]

При увеличении числа связей, образуемых данным ионом металла с соседями, возрастает прочность металла и повышается энтальпия испарения (сублимации). Полинг, рассматривавший структуры решеток металлов с позиций теории ВС, отметил, что прочность металлов возрастает при переходе от металлов, имеющих малое число валентных электронов, к металлам переходного характера с его точки зрения металлы, имеющие частично незаполненные d-зоны, располагают большим числом электронов для осуществления межионных связей, а потому и должны быть прочнее. Энтальпия сублимации, отнесенная к одному электрону, действительно изменяется в ряду металлов от I до V группы таким образом, что ее максимальное значение приходится на титан, цирконий и гафний, а энергия, отнесенная к одному электрону, колеблется в пределах 84—168 кДж/моль, что близко к обычным энергиям химической связи. Необходимо, конечно, учитывать, что распределение энергии по большему числу связей скажется на падении ее значения на одну связь. Значение энтальпии испарения металлов имеет, в общем, тот же порядок, что и у ионных кристаллов, однако проводить сравнения трудно из-за влияния природы анионов. Соответствующие значения для хлоридов калия, натрия, магния лежат в пределах 125—168 кДж/моль, а энтальпия испарения металлического натрия равна 100,3. [c.285]

Фосфаты, как и другие соединения циркония и гафния, имеют полимерную природу, непрерывно меняющийся состав, который в отдельных случаях отвечает стехиометрическим соотношениям. В качестве примера можно рассматривать структуру (для образца с соотношением РоОз Zr = 5 3) такого типа [c.289]

Такое предположение согласуется с некоторой двойственностью природы атомов циркония и гафния, которые принадлежат к элементам, не склонным образовывать ионные связи, а, с другой стороны, значи- [c.293]

Гафний не образует собственных минералов. В природе он является постоянным спутником циркония, причем соотношение (по массе) Hf/Zr колеблется от 0,01 до 0,025. Поэтому как для получения гафния, так и для получения циркония, не содержащего гафния, необходимо решить задачу отделения гафния из продуктов хлорирования сырья либо из соединений циркония, имеющихся в продаже. [c.1420]

Второе подсемейство составляют торий, протактиний и уран. Эти элементы похожи на металлы третьего переходного ряда соответствующих групп — с 4-й по 6-ю, т. е. на гафний, тантал и вольфрам. Аналогия начинается со степеней окисления и включает химию некоторых бинарных соединений, поведение в водных растворах и образование комплексов. Однако по кристаллическим структурам ряда соединений эти элементы близки к лантаноидам, поэтому, в частности, торий в природе встречается в основном совместно с лантаноидами. [c.386]

Для ионов тория (IV) характерно одно- или двухэлектронное необратимое катодное восстановление [681, 684, 1180, 1039, 990, 878]. Согласно полярографическим данным восстановление тория (IV), подобно цирконию и гафнию, часто сопровождается выделением водорода. Исследованы перхлоратные, нитратные и хлорид-ные растворы тория. На полярограммах наблюдается от одной до трех волн, природа которых в большинстве случаев не установлена. Кинетика катодного процесса рассчитана исходя из четырехэлектронного катодного процесса. При таком предположении результаты исследований указывают на квазиобратимый электродный процесс. Значения коэффициентов диффузии диффундирующих ионов тория, рассчитанные из полярографических и потенциометрических данных в ДМСО, разнятся на два порядка. Катодное восстановление тория из водных растворов сводится практически к выделению водорода. [c.91]

Характер восстановления ионов циркония и гафния по данным полярографии очень похож [1179, 893, 1102, 1068, 773, 1039]. В результате плохой растворимости в органических растворителях и трудностей получения в безводном состоянии перхлоратов этих металлов исследовались в основном растворы тетрахлоридов. В зависимости от природы растворителя, фона и концентрация восстанавливающихся частиц происходит ступенчатое восстановление или восстановление непосредственно до металла. Как и в случае титана, нередки обрывы цепи восстановления. Часто хорошо выраженные волны на полярограммах растворов тетрахлоридов циркония и гафния относятся к восстановлению водорода из сольватного окружения ионов этих металлов. Этот процесс особенно характерен для спиртовых растворов [773] и смешанных водно-органических растворов [138, 1039, 1068]. Как правило, электродные процессы носят диффузионный характер и, за небольшим исключением, например обратимые ступени Zr(IV) Zr(III) и Hf(IV) Hf(III) в ДМСО [1101] необратимы. Ступенчатость восстановления Me(V)->Me(I I)-i-Me(II) Me(0) более характерна для циркония. Кинетика катодного восстановления этих металлов не изучена. [c.94]

Определение порядковых номеров элементов по зарядам ядер их атом ш позволило установигь общее число мест в периодической системе между водородом, имеющим порядковый номер 1, и ураном (порядковый номер 92), считавшимся в то время последним членом периодической системы элементов. Когда создавалась теория строения атома, оставались незанятыми места 43, 61, 72, 75, 85 и 87, что указывало па возможность сун1ествования еще неоткрытых элементов. И действительно, в 1922 г. был открыт элемент гафний, который занял место 72 затем в 1925 г. — рений, занявший место 75. Элементы, которые должны занять остальные четыре свободных места таблицы, оказались радиоактивными и в природе [c.61]

Оба эти металла применяются в атомных реакторах. Цирконий отличается высоким сопротивлением коррозии и действию нейтронов и не подвергается изменениям во время облучения. Поэтому цирконий применяется для защиты топлива в атомных реакторах и накладывается в виде рубашки на пруты металлического урана, которые вводятся внутрь реактора. Совершенно противоположные свойства у гафния, который хороига абсорбирует нейтроны и поэтому является хорошим замедлителем. Так как оба металла, как правило, в природе встречаются вместе, то их приходится разделять. При этом возникают затруднения, связанные с большим сходством этих металлов по свойствам. Разделение их обычными химическими методами практически невозможно. Промышленное решение этого вопроса основывается на физических процессах, главным образом на экстракции органическими жидкостями из водных солянокислых или азотнокислых растворов [468, 471, 485]. [c.445]

Содержание циркония в земной коре невелико, а гафний является редким металлом. Цирконий встречается в природе главным образом в виде диоксида и силикатов. Скопления [шрнониевых минералов очень редки. Гафний очень рассеян, собственных минералов не образует, а сопутствует, как правило, цир-конто. Цирконий и гафнии получают восстаиовлсиием тетрахлоридоо магнием. [c.275]

IV группы 5-го периода периодической системы элементов Д. И. Менделеева, п. н. 40, ат. м. 91,22. Открыт Ц. в 1789,г. М, Клапротом. В состав природного Ц. входят пять стабильных изотопов, известны 14 радиоактивных изотопов. В природе распространепы главным образом минералы циркон ZrSi04 и бадде-леит ZrOa. Все природные минералы Ц. имеют примесь гафния. Ц.— металл серебристо-белого цвета с характерным блеском, т. пл. 1852° С. Химически чистый металл исключительно ковок и пластичен. В соединениях проявляет степень окисления -f-4. Ц, очень устойчив против коррозии в химически агрессивных средах. Ц., очищенный от гафния, находит применение как конструкционный материал в ядерной энергетике, электровакуумной технике (как геттер), в металлургии как легирующий металл, в химическом машиностроении. Из диоксида Ц. и циркона изготовляют огнеупорные материалы, керамику, эмали и особые сорта стекла. [c.285]

Подгруппа титана включает элементы титан, цирконий и гафний. По распространению в природе на первом месте стоит титан, содержание которого в земной коре составляет 0,61 масс.%. Главными минералами титана являются титаномагнетиты РеИОв пРез04 и рутил [c.125]

Лантаноиды обычно встречаются в природе вместе, иногда совместно с иттрием, лантаном, скандием, торием, гафнием, цирконием, ниобием, танталом и др. Общее весовое содержание лантаноидов и лантана не превышает 0,01%. И все же можно указать целый ряд минералов, в которых встречаются и превалируют те или другие элементы — лантаноиды. Такими минералами являются силикаты и фосфаты церия и других элементов и соответствующие соли иттриевых земель (см. ниже). Первые называются цери-товыми минералами, а вторые иттриевыми. Всего известно до 180 минералов, содержащих лантаноиды. [c.276]

В 1921 г. Нильс Бор показал, что элемент Z = 72, существование которого предсказано Д. И. Менделеевым в 1870 г., должен. иметь строение атома, аналогичное цирконию (eoZr 2.8.18.10.2 и 72Э — 2.8. 18. 32. 10. 2), а потому искать его следует среди минералов циркония. Следуя этому, в 1922 г. венгерский химик Д. Хевеши и голландский физик Д. Костер в циркониевой руде методом рентгеноспектрального анализа открыли элемент Z = 72, назвав его гафнием (от латинского названия г. Копенгагена — места открытия элемента). Это был величайший триумф теории строения атома иа основе строения атома предсказано нахождение элемента в природе. [c.39]

Распространение в природе и получение. Природные смеси титана и циркония содержат по пять изотопов, а гафния — шесть. Наиболее распространенные изотопы, % (мае.) 22 1 73,98, iSZr 51,46 и " Н 35,22. [c.409]

Гафний Hf (лат. Hafnium, от древнего названия Копенгагена — Hafnia). Г.— элемент IV группы 6-го периода периодич. системы Д. И. Менделеева, п. и. 72, атомная масса 178,49. Положение Г. в периодической системе было предсказано Д. И. Менделеевым. Д. Костер и Г. Хевеши в 1923 г. обнаружили Г. в норвежской руде. Г.— типичный рассеянный элемент. Он не образует собственных минера.яов и в природе сопутствует цирконию. Г.— серебристо-белый металл. Чистый Г. пластичен, легко поддается холодной и горячей обработке. По химическим свойствам сходен с цирконием. В соединениях проявляет степень окисления-(-4. Металлический Г. на воздухе покрывается пленкой оксида НГОг.При нагревании реагирует с галогенами, а при высоких температурах с азотом и углеродом, образуя тугоплавкие HfN и Hf . Растворяется в плавиковой и концентрированной серной кислоте. Водные растворы солей Г. легко гидролизуются. Применяется Г. для изготовления катодов электронных ламп, нитей ламп накаливания, жаростойких железных и никелевых сплавов, в атомной технике и др. [c.36]

Гафний — еще более рассеян в природе, собственных минералов не образует, но присутствует в циркониевых минералах. Например, в бадделеите н цирконе содержание гафния достигает2% (мае.) от количества ЦИрК01ШЯ. [c.409]

Минералы. Руды. Месторождения. Обогащение руд Л итан — один из наиболее распространенных элементов. (По данным Д. П. Виногра-дова в земной коре (без океана и атмосферы) содержится 0,6% титана по распространенности он занимает десятое место.1/Среди металлов, имеющих значение в качестве конструкционных материалов, он уступает по распространенности только алюминию, железу, магнию. Титан, как и его аналоги цирконий и гафний,— литофильный элемент, т. е. обладает большим сродством к кислороду. Содержится в осадочных породах известняке, песчанике, глинистых породах и сланцах. Еще больше его в магматических породах гранитах и особенно в базальтах. Встречается в природе в виде двуокиси, титанатов, ти-тано-ниобатов и сложных силикатов. Известно более 60 минералов, в состав которых входит титан. В его минералах часто содержатся редкоземельные элементы, цирконий и торий. [c.243]

Последний щелочный элемент (франций) начинает седьмой период. Этот элемент не представлен в природе и был искусственно синтезирован. Валентный электрон этого элемента находится в 75-состоянии. Седьмой элемент заполняется подобно шестому. Внешние оболочки бария и актиния подобны таковым бария (радия) и лантана (актиния). Соответственно лантанидам существует четырнадцать актинидов, завершаемых 103 элементом — лауренсием. Электронные оболочки синтезированного в СССР 104 элемента подобны оболочке гафния, а оболочка 106 элемента, также синтезированного в СССР, подобна оболочке вольфрама. В последнее время в СССР был синтезирован 107 элемент. Седьмой период должен завершиться на 118 элементе, который должен быть аналогом радона. [c.319]

Элементы подгруппы титана в природе. Получение и применение. Наиболее распространен в природе титан содержание его в земной коре составляет 63% (масс.). По распространенности он занимает седьмое место среди металлов. Циркония и гафния в земной коре значительно меньше 2-10 и 3,2-10 % (масс.) соответственно. Важнейшими минералами, содержащими титан, являются рутил Т1О2 и ильменит РеТЮз. Цирконий входит в состав циркона 2г5Ю4 и бадделеита 2г02. Гафний в незначительных количествах встречается в минералах циркония. [c.462]

Это находит подтверждение в наблюдающемся отличии в поведении тория по сравнению с элементами подгруппы титана [953, 1898, 1920, 2019], что выражается, например, в нарушении закономерности изменения величин удельных весов и температур плавления при переходе от титана к торию. Заметны также различия в химическом составе и свойствах их гидридов, нитридов и кapбидoJB и некоторых других соединений. Кроме того, весьма показательным в смысле принадлежности тория к ряду актиноидов является его нахождение в природе совместно с ураном и р. з. э., а не с цирконием и гафнием. [c.9]

Понятия редкоземельные элементы и лантаноиды часто путают. Между тем это не одно и то же. Лантаноиды — это элементы, заряды ядер которых имеют промежуточные значения между зарядами ядер лантана и гафния. К ним относятся 14 элементов церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций. В число редкоземельных элемеитов входят помимо перечисленных еще три элемента скандий, иттрий и лантан. Это объединение 17 элементов под оЗщим названием удобно потому, что скандий, нттрий н лантаи очень похожи по своим химическим свойствам на лантаноиды. Поэтому н в природе все 17 элемеитов обычно ьстречаются в д l x и тех же рудах. [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология