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ハフニウム

ハフニウム: hafnium)は原子番号72の元素元素記号Hf

概要

チタン族元素の一つ。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、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。

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[1][2]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

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。

歴史

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English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[3]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)。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。

ハフニウムの化合物

同位体

出典

  1. Hafnon mindat
  2. Chemical Search Hf mindat
  3. 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


テンプレート:ハフニウムの化合物