тербурзького мінералогічноголабораторії Вернадський і Ненадкевіч напали на слід саме гафнію, але оскількивідкрити його "за всіма правилами" вони не встигли, елемент отримав своєназва не на честь Азії, як пропонував Вернадський, а в честь датської столиці,як побажали Хевеши і Костер, що мали на те повне право.
Що ж являє собою гафній? Мабуть, мало хто зчитачів тримав у руках цей сріблясто-білий блискучий метал. В той же часзапаси його в природі аж ніяк не назвеш мізерними: досить сказати, щогафнію в 25 разів більше, ніж срібла, і в тисячу (!) разів більше, ніж золота. Авже срібло і золото, напевно, бачив кожен. Чим же пояснити такий парадокс?
У всьому винна надзвичайна неуважність гафнію: ​​вінтак розпорошено по білому світу, що на всій землі немає жодного родовища цьогоелемента. Наче тінь, він невідступно слідує за цирконієм: у будь-якому мінераліцирконію є хоч трохи гафнію. Однак лише циркон, в якому на кожні стоатомів цирконію припадає в середньому всього один атом гафнію, може бутивикористаний промисловістю як гафнієвої сировину. Але між "може бутивикористаний "і металевим гафнію лежить довгий і складнийтехнологічний шлях. І ускладнює його не хто інший, як ... цирконій.
Справа в тому, що цирконій і гафній - хімічніблизнюки. "Ось так близнюки, - вправі заперечити допитливий читач. - Аджецирконій був відкритий в 1789 році і, значить, старше гафнію мало не на півторасторіччя. Він йому в пра-пра-прадіда годиться! "І тим не менше рідкісна параелементів може продемонструвати настільки разючу подібність хімічнихвластивостей, яким володіють цирконій і гафній. До цих пір не знайдено реакції, вяку вступав б один з них і не бажав би вступати інший.
Через це подібності хіміки довго не помічали гафній,і тому той виявився значно молодший цирконію. Воно ж ставить на шляхутехнологів, які прагнуть розлучити близнюків, численні "перепони ірогатки ". Ще не так давно для поділу цирконію і гафнію доводилосявиконувати 500 операцій розчинення і кристалізації, заснованих на буквально мікроскопічноюрізниці в розчинності солей цих елементів. Неважко уявити, у щообходилася така процедура. Тому всього якихось півтора десятка роківтому ніхто не займався виробництвом гафнію в промисловий масштабах: потрібенвін був тільки вченим для дослідницьких цілей - їм вистачало декількохкілограмів на рік. Що ж стосується цирконію, який завжди містив домішкигафнію, то великим лихом це не вважалося: "Гафній, так гафній. Хіба вінзаважає цирконію? "
До пори до часу гафній і справді не заважавсвоєму більш маститому побратимові. Цирконій зазвичай використовували яккорозієстійких матеріал, і домішки гафнію, якому боротьба з корозією тежбула цілком по плечу, не ставали ложкою дьогтю. Але коли цирконій отримаввідповідальне призначення - став служити "одягом" уранових стрижнів вядерних реакторах, спорідненість з гафнію могло згубно вплинути на його"Кар'єру". Справа в тому, що, незважаючи на незвичайне подібність цихелементів, по одному питанню їх "думки" принципово розходяться.
"Пропускати або не пропускати нейтрони"? -цю дилему кожен з них вирішує по-своєму: якщо цирконій практично прозорийдля нейтронів, то гафній, навпаки, жадібно їх поглинає. Матеріал, в який"Одягають" уран, не повинен бути перешкодою для ініціаторів ядерноїреакції. Чистий цирконій підходить для цієї мети як не можна краще. Алеприсутність всього лише 2% гафнію погіршує "пропускну здатність"цирконію в 20 разів.
Вчені змушені були серйозно задуматися над проблемоюотримання цирконію так званої реакторної чистоти, тобто практично немістить гафнію (не більше 0,01%). Півтисячі операцій, зрозуміло, невлаштовували промисловість, і наука знайшла вихід: незабаром був розробленийдосить ефективний і економічний спосіб очищення цирконію від гафнію. Гафнійж у вигляді гідроксиду, одержуваного в процесі поділу, спочаткурозглядався як побічний продукт. Однак незабаром ці погляди довелосязмінити: техніці потрібен був і сам гафній, причому для чого б ви думали? Длявикористання в ... ядерних реакторах, де він раніше вважався персоною"Нон-грата".
Жоден реактор не міг би працювати без регулюючихстрижнів, які, будучи нейтрононепроніцаемимі, дозволяють керувати ходомядерної реакції. Коли регулюючі стрижні виведені з активної зони реактора,нейтрони знаходять простір, вони починають швидко "розмножуватися",реакція протікає все енергійніше. Але за нейтронами потрібне око та око. Якщо нестримувати їх "пориви", реактор перетвориться на ... атомну бомбу зівсіма витікаючими звідси наслідками. Щоб цього не сталося, що регулюютьстрижні поглинають надлишкові нейтрони. Ну, а спробуйте знайти кращийпоглинач нейтронів, ніж гафній, та ще з такою відмінною механічноюміцністю, з таким умінням чинити опір корозії і високих температур?
Якщо до початку 50-х років у США було отримано менше 50кілограмів гафнію, то вже через приблизно 10 років щорічне виробництво йогодосягало 60 тонн, причому на порядку денному вже стояло питання про отриманняультрачистої гафнію - без згубних домішок цирконію, що заважає йомупрацювати в ядерній енергетиці.
Як і більшість інших нових матеріалів, гафній покище дуже дорогий: за американськими даними, гафнієвої прокат у кілька разівдорожче срібла. Це, з одного боку, стримує його застосування, а з іншого -пред'являє хімікам і металургам законну вимогу: створити такі способиотримання цього металу, які дозволили б різко знизити його вартість.
Вельми перспективно для цієї мети застосування такзваних іонообмінних смол. Якщо через колонку, що містить ці смоли,пропустити розчин цирконію і гафнію, то на виході в розчині не виявитьсягафнію - він "застрягне" в смолах, а в результаті наступної промивкиколонки кислотою постане очищеною від цирконію.
На гафній починають претендувати різні галузі техніки.Металурги, наприклад, не без підстав вважають, що він може благотворно впливатина механічні властивості інших металів, брати участь у створенніспеціальних жаростійких сталей. Тугоплавкість гафнію (температура плавленняпонад 2200 В° С!) в поєднанні зі здатністю швидко поглинати і віддавати теплороблять його придатним конструкційних матеріалом для деталей реактивнихдвигунів (турбінних лопаток, клапанів, сопів і т. д.). Правда, є одне"Але": гафній декілька важкуватий-вдвічі важче, ніж цирконій, івтричі, ніж титан, а вже з таким легковаговиком, як берилій, і порівнювати недоводиться! У хімічному машинобудуванні цей недолік проявляється в меншіймірою, зате тут високі антикорозійні властивості гафнію можуть бути оцінені погідності. Не можна не сказати про використання гафнію в електротехнічній ірадіотехнічної промисловості. Його застосовують при виготовленні радіоламп,рентгенівських і телевізійних трубок. Добавки діоксиду гафнію до вольфраму різкозбільшують термін служби ниток розжарювання. Інші сполуки гафнію - нітрид іособливо карбід, який плавиться майже при 4000 В° С, безсумнівно займуть почеснемісце в списку особливо заслужених вогнетривких матеріалів.
Кілька років тому на сторінках газет і журналівз'явилося нове слово - "фіаніти". Так вчені Фізичного інститутуімені П. М. Лебедєва Академії наук СРСР (ФІАН) вирішили назвати отримані нимирукотворні дорогоцінні камені - синтетичні монокристали діоксидів цирконіюі гафнію. Гравці всіма кольорами веселки (незначні добавки різнихелементів дозволяють отримувати кристали практично будь-якого забарвлення), фіаніти НЕпоступаються по красі сапфіру, топаз, аквамарин, гранату та іншим чудовимприродним камінню. Але гарна зовнішність - не головне достоїнство фіанітів. Вонипоєднують в собі багато унікальні властивості: високий коефіцієнт заломлення(Майже такий же, як у алмазів), твердість, тугоплавкі, хімічнустійкість. Якщо врахувати до того ж, що фіаніти порівняно недорогі, то станезрозумілою та популярність, яку вони швидко завоювали в світі науки і техніки.З них виготовляють оптичні лінзи, призми, "вікна", здатніпрацювати при високих температурах навіть в хімічно агресивних середовищах. В"Послужному списку" фіанітів...
