Реферат: Гафний - история открытия, свойства и применение - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Гафний - история открытия, свойства и применение

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 21 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Министерство образования и науки РФ РЕФЕРАТ «ГАФНИЙ. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ» Даже при беглом взгляде на табл ицу химических элементов на ней нетрудно заметить явный географически й налет: многие ее обитатели получили свои имена в честь различных город ов, стран, континентов. Разумеется, "повезло" далеко не всем географически м названиям. Так, из материков лишь у Европы и Америки есть химические "тез ки". А вот Азия, например, оказалась менее удачливой, чем ее соседки по глоб усу, хотя была весьма "близка к успеху". Вы сами в этом убедитесь, если ознак омитесь с событиями, которые произошли в начале нашего века в Петербурге . Незадолго до первой мировой войны один из работников Минералогической лаборатории привез в Петербург из Забайкалья с полуострова Святой Нос м инерал ортит. В эти годы внимание многих ученых было приковано к проблем е радиоактивности. Поскольку имелись основания предполагать, что в орти те содержится один из наиболее интересных радиоактивных элементов - тор ий, минерал решили подвергнуть химическому анализу. Возглавлявший лабо раторию замечательный геохимик академик В. И. Вернадский поручил эту раб оту своему ученику К. А. Ненадкевичу. Вскоре тому действительно удалось и звлечь из ортита крупицы предполагаемого тория, но ученый не был уверен, что выделил именно торий. По совету Вернадского Ненадкевич определил атомный вес этого элемента. Оказалось, что он равен 178 с десятыми долями, в то время как атомный вес тори я 232. Это означало, что в соответствии с периодическим законом выделенный из ортита элемент должен находиться в таблице Д. И. Менделеева между люте цием и танталом - в клетке 72, которая в то время еще пустовала. Ненадкевич то ржественно объявил Вернадскому: "Мы открыли новый элемент, Владимир Иван ович!" Как ни велико было желание оповестить об этом открытии научный мир, Верн адский все же счел нужным предупредить своего взволнованного ученика: "П одождите радоваться. Это надо сто раз проверить, прежде чем объявлять..." Н о тут же спросил: "Откуда ортит?" - "Из Забайкалья".- "Значит, родом из Азии. Так и назовем его азием". Но, видимо, судьбе было неугодно, чтобы самый большой материк "породнился" с простым химическим элементом. Начавшаяся вскоре первая мировая война, революция, гражданская война отодвигали вопрос об исследовании нового элемента все дальше и дальше, вплоть до того дня, когда... Впрочем, не будем з абегать вперед, а расскажем вам о других событиях, имевших самое прямое о тношение к описываемому элементу. Когда Менделеев "расселил" в таблице все известные химические элементы, то клетка 72 осталась незанятой. Можно было лишь предположить, что атомный вес ее будущего обитателя близок к 180, а сам он, располагаясь под цирконием, должен иметь сходные с ним свойства и в природе находиться в компании с н им. О том, что в циркониевых рудах присутствует какая-то неизвестная примесь , многие химики подозревали и раньше. В XIX веке было опубликовано немало со общений о якобы открытом в минералах циркония новом элементе. Названия э того элемента менялись - остраний, норий, яргоний, нигрий, эвксений, но все они жили чуть дольше мыльных пузырей, потому что тщательная научная пров ерка каждый раз опровергала выводы авторов этих "открытий". Выяснение ли чности "семьдесят второго" в значительной мере осложнялось тем, что к это й клетке таблицы примыкало слева "густонаселенное общежитие", где прожив ало редкоземельное семейство во главе с лантаном. Никто тогда толком не знал, сколько же "редких земель" существует на свете. Вокруг элемента 72 раз бушевались споры. Одни ученые продолжали считать, что он должен быть хим ическим родственником циркония, другие с ними не соглашались, утверждая , что претендент на эту вакансию должен иметь редкоземельное "происхожде ние". В 1895 году датчанин Юлиус Томсен выступил с теоретическим обоснованием пе рвой точки зрения, однако противники и не думали складывать оружие. В нач але XX века стало широко известно имя французского химика Жоржа Урбена. Он внес немалый вклад в изучение редкоземельных металлов, зато элемент 72 вп раве предъявить ему серьезные претензии. И вот почему. В 1907 году Урбен откр ыл лютеций-тот, что занимает в таблице клетку 71 и замыкает правый фланг в с трою лантаноидов. Сам же Урбен считал, что за лютецием должен располагат ься еще один редкоземельный элемент. В 1911 году химик заявил, что в рудах ред ких земель им открыт этот последний представитель семейства лантана, ко торый якобы вправе занять пустующее"помещение" 72. В честь древних племен к ельтов, некогда населявших территорию Франции, Урбен назвал его кельтие м. Спустя два года молодой английский физик Генри Мозли совершил чрезвыча йно важное открытие: он установил, что заряд атомного ядра, или, иными слов ами, порядковый номер элемента, можно определить опытным путем - на основ е исследования его рентгеновских спектров. Когда Мозли подверг рентген оспектральному анализу образец кельтия, он не обнаружил тех линий, котор ые должен был бы дать спектру элемент 72. Мозли сделал вывод: "Нет никакого к ельтия! Элемент Урбена - всего лишь смесь известных редких земель". Однако Урбен не хотел примириться с потерей кельтия и поспешил объяснит ь малоприятные для него результаты опытов Мозли несовершенством прибо ров, которыми тот пользовался. А поскольку осенью 1915 года, сражаясь в рядах британского экспедиционного корпуса на Галлипольском полуострове вбл изи пролива Дарданеллы, Генри Мозли погиб, возразить Урбену он уже не мог. Более того, когда в 1922 году соотечественник Урбена физик А. Довилье провел по его просьбе тщательное исследование и заметил в спектре смеси лантан оидов две едва различимые линии, характерные для элемента 72, кельтий внов ь обрел "права гражданства". Но радость Урбена была недолгой, и "помог" ему в этом знаменитый датский фи зик Нильс Бор. К этому времени электронная теория строения атомов, разра ботанная Бором, уже вполне позволяла создать модель атома любого элемен та. Согласно этой теории, атом элемента 72 никак не мог походить на атомы ре дких земель, а, напротив, должен был походить на атомы элементов четверто й группы - титана и циркония. Итак, на одной чаше весов оказались опыты и рассуждения Урбена, подкрепл енные экспериментом Довилье, на другой - мнение Менделеева, рассуждения Томсена и расчеты Бора, пока еще не подтвержденные практическими работа ми. Так кто же прав? Вскоре ответ был получен. Дали его венгерский химик Дьердь Хевеши и голл андский физик Дирк Костер. Всецело доверяя авторитету Нильса Бора, они п редприняли попытку найти элемент 72 в минералах циркония. В 1923 году им удало сь обнаружить новый элемент в норвежской циркониевой руде, а рентгеносп ектральный анализ показал, что заряд его атомного ядра равен 72. По химичес ким же свойствам он, как и полагали Менделеев, Томсен и Бор, оказался близк им аналогом циркония. Поскольку научная аргументация открытия была без упречной, в периодической системе появилось новое название - гафний. Хев еши и Костер дали ему это имя в честь древнелатинского названия Копенгаг ена (Гафния), где состоялось его рождение. Ошибочность взглядов Урбена и Довилье не вызывала уже сомнений, и кельти ю был вынесен приговор: "Из таблицы элементов исключить. Оставить лишь в а нналах истории химии". И хотя приговор был окончательный и обжалованию н е подлежал, ученые Франции, пытаясь отстоять приоритет своих соотечеств енников, еще четверть века именовали элемент ј 72 "кельтием". Лишь в 1949 году 15-я конференция Международного союза чистой и прикладной химии навсегда "п охоронила" это название. Итак, чаша весов склонилась в пользу теории: периодический закон Менделе ева и электронная модель строения атома Бора торжествовали победу. Но в таком случае, что за слабые линии видел в спектре смеси лантаноидов Дови лье? Неужели, чтобы доказать явно предвзятую точку зрения Урбена, ученый пошел на сделку с совестью? Ничего подобного. Довилье действительно виде л эти линии, и они действительно принадлежали элементу ј 72: ведь иногда в п рироде гафний встречается совместно с редкоземельными металлами. Это и ввело в заблуждение французского физика. Теперь настало время вернуться к началу нашего рассказа. Вы уже поняли, д олжно быть, что в петербургской Минералогической лаборатории Вернадск ий и Ненадкевич напали на след именно гафния, но поскольку открыть его "по всем правилам" они не успели, элемент получил свое название не в честь Ази и, как предлагал Вернадский, а в честь датской столицы, как пожелали Хевеш и и Костер, имевшие на то полное право. Что же представляет собой гафний? Видимо, мало кто из читателей держал в р уках этот серебристо-белый блестящий металл. В то же время запасы его в пр ироде отнюдь не назовешь скудными: достаточно сказать, что гафния в 25 раз больше, чем серебра, и в тысячу (!) раз больше, чем золота. А уж серебро и золот о, наверное, видел каждый. Чем же объяснить такой парадокс? Во всем виноват а чрезвычайная рассеянность гафния: он так распылен по белу свету, что на всей земле нет ни одного месторождения этого элемента. Словно тень, он не отступно следует за цирконием: в любом минерале циркония есть хоть немно го гафния. Однако лишь циркон, в котором на каждые сто атомов циркония при ходится в среднем всего один атом гафния, может быть использован промышл енностью как гафниевое сырье. Но между "может быть использован" и металли ческим гафнием лежит длинный и сложный технологический путь. И усложняе т его не кто иной, как... цирконий. Дело в том, что цирконий и гафний - химическ ие близнецы. "Вот так близнецы, - вправе возразить дотошный читатель.- Ведь цирконий был открыт в 1789 году и, значит, старше гафния чуть ли не на полтора столетия. Он ему в пра-пра-прадедушки годится!" И тем не менее редкая пара э лементов может продемонстрировать столь поразительное сходство химич еских свойств, каким обладают цирконий и гафний. До сих пор не найдено реа кции, в которую вступал бы один из них и не желал бы вступать другой. Из-за этого сходства химики долго не замечали гафний, и поэтому тот оказа лся значительно моложе циркония. Оно же ставит на пути технологов, стрем ящихся разлучить близнецов, многочисленные "препоны и рогатки". Еще не та к давно для разделения циркония и гафния приходилось выполнять 500 операц ий растворения и кристаллизации, основанных на буквально микроскопиче ской разнице в растворимости солей этих элементов. Нетрудно представит ь, во что обходилась такая процедура. Поэтому всего каких-нибудь полтора десятка лет назад никто не занимался производством гафния в примышленн ых масштабах: нужен он был только ученым для исследовательских целей - им хватало нескольких килограммов в год. Что же касается циркония, который всегда содержал примеси гафния, то большой бедой это не считалось: "Гафни й, так гафний. Разве он мешает цирконию?" До поры до времени гафний и в самом деле не мешал своему более маститому с обрату. Цирконий обычно использовали как коррозионностойкий материал, и примеси гафния, которому борьба с коррозией тоже была вполне по плечу, н е становились ложкой дегтя. Но когда цирконий получил ответственное наз начение - стал служить "одеждой" урановых стержней в ядерных реакторах, ро дство с гафнием могло губительно повлиять на его "карьеру". Дело в том, что, несмотря на необыкновенное сходство этих элементов, по одному вопросу и х "мнения" принципиально расходятся. "Пропускать или не пропускать нейтр оны"? - эту дилемму каждый из них решает по-своему: если цирконий практичес ки прозрачен для нейтронов, то гафний, наоборот, жадно их поглощает. Матер иал, в который "одевают" уран, не должен быть препятствием для инициаторов ядерной реакции. Чистый цирконий подходит для этой цели как нельзя лучше . Но присутствие всего лишь 2% гафния ухудшает "пропускную способность" цир кония в 20 раз. Ученые вынуждены были всерьез задуматься над проблемой получения цирк ония так называемой реакторной чистоты, т. е. практически не содержащего гафния (не более 0,01%). Полтысячи операций, разумеется, не устраивали промышл енность, и наука нашла выход: вскоре был разработан достаточно эффективн ый и экономичный способ очистки циркония от гафния. Гафний же в виде гидр оокиси, получаемой в процессе разделения, поначалу рассматривался как п обочный продукт. Однако вскоре эти взгляды пришлось изменить: технике по требовался и сам гафний, причем для чего бы вы думали? Для использования в ... ядерных реакторах, где он прежде считался персоной "нон-грата". Ни один реактор не мог бы работать без регулирующих стержней, которые, бу дучи нейтрононепроницаемыми, позволяют управлять ходом ядерной реакци и. Когда регулирующие стержни выведены из активной зоны реактора, нейтро ны обретают простор, они начинают быстро "размножаться", реакция протека ет все энергичнее. Но за нейтронами нужен глаз да глаз. Если не сдерживать их"порывы", реактор превратится в... атомную бомбу со всеми вытекающими отс юда последствиями. Чтобы этого не произошло, регулирующие стержни погло щают избыточные нейтроны. Ну, а попробуйте найти лучший поглотитель нейт ронов, чем гафний, да еще с такой отличной механической прочностью, с таки м умением сопротивляться коррозии и высоким температурам? Если к началу 50-х годов в США было получено менее 50 килограммов гафния, то уже спустя при мерно 10 лет ежегодное производство его достигало 60 тонн, причем на повест ке дня уже стоял вопрос о получении ультрачистого гафния - без губительн ых примесей циркония, мешающего ему работать в ядерной энергетике. Как и большинство других новых материалов, гафний пока еще очень дорог: п о американским данным, гафниевый прокат в несколько раз дороже серебра. Это, с одной стороны, сдерживает его применение, а с другой - предъявляет х имикам и металлургам законное требование: создать такие способы получе ния этого металла, которые позволили бы резко снизить его стоимость. Весьма перспективно для этой цели применение так называемых ионообмен ных смол. Если через колонку, содержащую эти смолы, пропустить раствор ци ркония и гафния, то на выходе в растворе не окажется гафния-он "застрянет" в смолах, а в результате последующей промывки колонки кислотой предстан ет очищенным от циркония. На гафний начинают претендовать различные области техн ики. Металлурги, например, не без основания считают, что он может благотво рно влиять на механические свойства других металлов, принимать участие в создании специальных жаростойких сталей. Тугоплавкость гафния (темпе ратура плавления свыше 2200 0 С!) в сочетании со способностью быстро поглощать и отдавать тепло делают его подходящи м конструкционным материалом для деталей реактивных двигателей (турби нных лопаток, клапанов, сопел и т. д.). Правда, есть одно "но": гафний несколько тяжеловат - вдвое тяжелее, чем цирконий, и втрое, чем титан, а уж с таким легк овесом, как бериллий, и сравнивать не приходится! В химическом машиностр оении этот недостаток проявляется в меньшей мере, зато здесь высокие ант икоррозионные свойства гафния могут быть оценены по достоинству. Нельзя не сказать об использовании гафния в электротех нической и радиотехнической промышленности. Его применяют при изготов лении радиоламп, рентгеновских и телевизионных трубок. Добавки двуокис и гафния к вольфраму резко увеличивают срок службы нитей накаливания. Др угие соединения гафния- нитрид и особенно карбид, который плавится почти при 4000 0 С, несомненно займут почетное мес то в списке особо заслуженных огнеупорных материалов. Несколько лет наз ад на страницах газет и журналов появилось новое слово -"фианиты". Так учен ые Физического института имени П. Н. Лебедева Академии наук СССР (ФИАН) реш или назвать полученные ими рукотворные драгоценные камни - синтетическ ие монокристаллы двуокисей циркония и гафния. Играющие всеми цветами ра дуги (незначительные добавки различных элементов позволяют получать к ристаллы практически любой окраски), фианиты не уступают по красоте сапф иру, топазу, аквамарину, гранату и другим чудесным природным камням. Но кр асивая внешность - не главное достоинство фианитов. Они сочетают в себе м ногие уникальные свойства: высокий коэффициент преломления (почти тако й же, как у алмазов), твердость, тугоплавкость, химическую стойкость. Если учесть к тому же, что фианиты сравнительно недороги, то станет понятной т а популярность, которую они быстро завоевали в мире науки и техники. Из ни х изготовляют оптические линзы, призмы, "окна", способные работать при выс оких температурах даже в химически агрессивных средах. В "послужном спис ке" фианитов почетное место занимает их работа в качестве лазерных матер иалов. И все же ядерная энергетика, потребляющая сегодня свы ше 90% производимого в мире гафния, видимо, долгие годы еще будет монополис том в расходовании этого металла. Что ж: быть одним из важнейших материал ов в одной из важнейших областей современной техники - этому, пожалуй, мог ут позавидовать многие другие металлы. (С. И. Венецкий "О редких и рассеянных")
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Михаил Боярский на уроке геометрии рисовал пара-пара-параболы.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Гафний - история открытия, свойства и применение", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru