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ハフニウム

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
曖昧さ回避この項目では、元素について説明しています。ハッカー集団については「ハフニウム (ハッカー集団)」をご覧ください。
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ルテチウムハフニウムタンタル
Zr

Hf

Rf
外見
銀灰色
一般特性
名称,記号,番号ハフニウム, Hf, 72
分類遷移金属
,周期,ブロック4,6,d
原子量178.49
電子配置[Xe] 4f14 5d2 6s2
電子殻2, 8, 18, 32, 10, 2(画像
物理特性
固体
密度室温付近)13.31 g/cm3
融点での液体密度12 g/cm3
融点2506K, 2233°C, 4051°F
沸点4876K, 4603°C, 8317°F
融解熱27.2 kJ/mol
蒸発熱571 kJ/mol
熱容量(25°C) 25.73 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa)1101001 k10 k100 k
温度 (K)268929543277367941944876
原子特性
酸化数4, 3, 2(両性酸化物
電気陰性度1.3(ポーリングの値)
イオン化エネルギー第1: 658.5 kJ/mol
第2: 1440 kJ/mol
第3: 2250 kJ/mol
原子半径159 pm
共有結合半径175±10 pm
その他
結晶構造六方晶系
磁性常磁性[1]
電気抵抗率(20°C) 331 nΩ⋅m
熱伝導率(300 K) 23.0 W/(m⋅K)
熱膨張率(25°C) 5.9 μm/(m⋅K)
音の伝わる速さ
(微細ロッド)
(20°C) 3010 m/s
ヤング率78 GPa
剛性率30 GPa
体積弾性率110 GPa
ポアソン比0.37
モース硬度5.5
ビッカース硬度1760 MPa
ブリネル硬度1700 MPa
CAS登録番号7440-58-6
主な同位体
詳細はハフニウムの同位体を参照
同位体NA半減期DMDE(MeV)DP
172Hfsyn1.87 yε0.350172Lu
174Hf0.162%2×1015 yα2.495170Yb
176Hf5.206%中性子104個で安定
177Hf18.606%中性子105個で安定
178Hf27.297%中性子106個で安定
178m2Hfsyn31 yIT2.446178Hf
179Hf13.629%中性子107個で安定
180Hf35.1%中性子108個で安定
182Hfsyn9×106 yβ-0.373182Ta

ハフニウム:hafnium[ˈhæfniəm])は原子番号72の元素元素記号Hfチタン族元素の一つ。

名称

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ニールス・ボーア研究所のあるコペンハーゲンラテン語hafnia が語源。

特徴

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灰色の金属(遷移金属)。常温、常圧で安定な結晶構造は六方最密充填構造 (HCP) で、1760℃〜2230℃の間では体心立方格子。比重は13.31、融点は2222°C沸点は4450°C融点、沸点とも異なる実験値あり)。展性、延性に富む。酸化力のあるに溶けるが、アルカリには溶けない。高温で酸素水素窒素ハロゲンと反応する。原子価は+2価、+3価、+4価(+4価が最も安定)。化学的、物理的性質はジルコニウムに似る。

存在

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天然ではハフニウムはジルコニウムの鉱物(ジルコン)にジルコニウムを置換して存在する。知られているハフニウムの鉱物(ハフニウムがジルコニウムよりも多い鉱物)はハフノンのみである[2][3]が、ジルコンに比べ非常に珍しい。苗木石(岐阜県苗木地方で見出されたもの)は最大7%程度のハフニウムを含む。

ジルコニウムとの分離は極めて難しく、有機溶媒でチオシアン酸ジルコニウムおよびハフニウムを抽出して分離するヘキソン(メチルイソブチルケトン)法と呼ばれる手法が開発された。

用途

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熱中性子吸収断面積が大きく(これはジルコニウムとは逆の性質)、機械的強度融点が高く、化学的にも安定で耐食性に優れることから、原子炉制御棒の材料に利用される。また、酸化ハフニウムは、MOSFETのゲートからのリーク電流対策のための高誘電率 (High-k) 材料として注目されている。

その他、酸化物の沸点がタングステンよりも高いことから、酸化雰囲気下でのプラズマ電極やプラズマアークノズルなどにも用いられる。

また陽極酸化によって鮮やかな発色が得られることから宝飾品にも用いられる。

歴史

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1922年、デンマークのニールス・ボーアは、当時未発見だった72番元素はランタノイドではなくジルコニウムに類似したものだと予言してニールス・ボーア研究所ディルク・コスター英語版ゲオルク・ド・ヘヴェシーにジルコンの分析を提唱。エックス線分析と分別結晶を繰り返すことにより[4]1923年に発見。ハフニウムとジルコニウムは性質がよく似ているため、ジルコニウムとの分離が難しく発見が遅れ、天然元素としては最後から三番目に発見された(二番目はレニウム、最後はフランシウムであり、その後発見された元素は全て合成されたものである)。

ハフニウムの化合物

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同位体

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→詳細は「ハフニウムの同位体」を参照

出典

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[脚注の使い方]
  1. ^Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compoundsArchived 2012年1月12日, at theWayback Machine., in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^Hafnonmindat
  3. ^Chemical Search Hfmindat
  4. ^桜井弘『元素111の新知識』講談社、1998年、299頁。ISBN 4-06-257192-7 

外部リンク

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ウィキメディア・コモンズには、ハフニウムに関連するメディアがあります。
二元化合物
多元化合物
国立図書館
その他
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