ハフニウム

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ルテチウム ハフニウム タンタル
Zr

Hf

Rf
Element 1: 水素 (H), 非金属
Element 2: ヘリウム (He), 希ガス
Element 3: リチウム (Li), アルカリ金属
Element 4: ベリリウム (Be), 卑金属
Element 5: ホウ素 (B), 金属
Element 6: 炭素 (C), 非金属
Element 7: 窒素 (N), 非金属
Element 8: 酸素 (O), 非金属
Element 9: フッ素 (F), ハロゲン
Element 10: ネオン (Ne), 希ガス
Element 11: ナトリウム (Na), アルカリ金属
Element 12: マグネシウム (Mg), 卑金属
Element 13: アルミニウム (Al), 卑金属
Element 14: ケイ素 (Si), 金属
Element 15: リン (P), 非金属
Element 16: 硫黄 (S), 非金属
Element 17: 塩素 (Cl), ハロゲン
Element 18: アルゴン (Ar), 希ガス
Element 19: カリウム (K), アルカリ金属
Element 20: カルシウム (Ca), アルカリ土類金属
Element 21: スカンジウム (Sc), 遷移金属
Element 22: チタン (Ti), 遷移金属
Element 23: バナジウム (V), 遷移金属
Element 24: クロム (Cr), 遷移金属
Element 25: マンガン (Mn), 遷移金属
Element 26: 鉄 (Fe), 遷移金属
Element 27: コバルト (Co), 遷移金属
Element 28: ニッケル (Ni), 遷移金属
Element 29: 銅 (Cu), 遷移金属
Element 30: 亜鉛 (Zn), 卑金属
Element 31: ガリウム (Ga), 卑金属
Element 32: ゲルマニウム (Ge), 金属
Element 33: ヒ素 (As), 金属
Element 34: セレン (Se), 非金属
Element 35: 臭素 (Br), ハロゲン
Element 36: クリプトン (Kr), 希ガス
Element 37: ルビジウム (Rb), アルカリ金属
Element 38: ストロンチウム (Sr), アルカリ土類金属
Element 39: イットリウム (Y), 遷移金属
Element 40: ジルコニウム (Zr), 遷移金属
Element 41: ニオブ (Nb), 遷移金属
Element 42: モリブデン (Mo), 遷移金属
Element 43: テクネチウム (Tc), 遷移金属
Element 44: ルテニウム (Ru), 遷移金属
Element 45: ロジウム (Rh), 遷移金属
Element 46: パラジウム (Pd), 遷移金属
Element 47: 銀 (Ag), 遷移金属
Element 48: カドミウム (Cd), 卑金属
Element 49: インジウム (In), 卑金属
Element 50: スズ (Sn), 卑金属
Element 51: アンチモン (Sb), 金属
Element 52: テルル (Te), 金属
Element 53: ヨウ素 (I), ハロゲン
Element 54: キセノン (Xe), 希ガス
Element 55: セシウム (Cs), アルカリ金属
Element 56: バリウム (Ba), アルカリ土類金属
Element 57: ランタン (La), ランタノイド
Element 58: セリウム (Ce), ランタノイド
Element 59: プラセオジム (Pr), ランタノイド
Element 60: ネオジム (Nd), ランタノイド
Element 61: プロメチウム (Pm), ランタノイド
Element 62: サマリウム (Sm), ランタノイド
Element 63: ユウロピウム (Eu), ランタノイド
Element 64: ガドリニウム (Gd), ランタノイド
Element 65: テルビウム (Tb), ランタノイド
Element 66: ジスプロシウム (Dy), ランタノイド
Element 67: ホルミウム (Ho), ランタノイド
Element 68: エルビウム (Er), ランタノイド
Element 69: ツリウム (Tm), ランタノイド
Element 70: イッテルビウム (Yb), ランタノイド
Element 71: ルテチウム (Lu), ランタノイド
Element 72: ハフニウム (Hf), 遷移金属
Element 73: タンタル (Ta), 遷移金属
Element 74: タングステン (W), 遷移金属
Element 75: レニウム (Re), 遷移金属
Element 76: オスミウム (Os), 遷移金属
Element 77: イリジウム (Ir), 遷移金属
Element 78: 白金 (Pt), 遷移金属
Element 79: 金 (Au), 遷移金属
Element 80: 水銀 (Hg), 卑金属
Element 81: タリウム (Tl), 卑金属
Element 82: 鉛 (Pb), 卑金属
Element 83: ビスマス (Bi), 卑金属
Element 84: ポロニウム (Po), 金属
Element 85: アスタチン (At), ハロゲン
Element 86: ラドン (Rn), 希ガス
Element 87: フランシウム (Fr), アルカリ金属
Element 88: ラジウム (Ra), アルカリ土類金属
Element 89: アクチニウム (Ac), アクチノイド
Element 90: トリウム (Th), アクチノイド
Element 91: プロトアクチニウム (Pa), アクチノイド
Element 92: ウラン (U), アクチノイド
Element 93: ネプツニウム (Np), アクチノイド
Element 94: プルトニウム (Pu), アクチノイド
Element 95: アメリシウム (Am), アクチノイド
Element 96: キュリウム (Cm), アクチノイド
Element 97: バークリウム (Bk), アクチノイド
Element 98: カリホルニウム (Cf), アクチノイド
Element 99: アインスタイニウム (Es), アクチノイド
Element 100: フェルミウム (Fm), アクチノイド
Element 101: メンデレビウム (Md), アクチノイド
Element 102: ノーベリウム (No), アクチノイド
Element 103: ローレンシウム (Lr), アクチノイド
Element 104: ラザホージウム (Rf), 遷移金属
Element 105: ドブニウム (Db), 遷移金属
Element 106: シーボーギウム (Sg), 遷移金属
Element 107: ボーリウム (Bh), 遷移金属
Element 108: ハッシウム (Hs), 遷移金属
Element 109: マイトネリウム (Mt), 遷移金属
Element 110: ダームスタチウム (Ds), 遷移金属
Element 111: レントゲニウム (Rg), 遷移金属
Element 112: コペルニシウム (Cn), 卑金属
Element 113: ウンウントリウム (Uut), 卑金属
Element 114: フレロビウム (Fl), 卑金属
Element 115: ウンウンペンチウム (Uup), 卑金属
Element 116: リバモリウム (Lv), 卑金属
Element 117: ウンウンセプチウム (Uus), ハロゲン
Element 118: ウンウンオクチウム (Uuo), 希ガス
Hafnium has a hexagonal crystal structure
72Hf
外見
銀灰色
Hf-crystal bar.jpg
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·cm-3
融点での液体密度 12 g·cm-3
融点 2506 K, 2233 °C, 4051 °F
沸点 4876 K, 4603 °C, 8317 °F
融解熱 27.2 kJ·mol-1
蒸発熱 571 kJ·mol-1
熱容量 (25 °C) 25.73 J·mol-1·K-1
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 2689 2954 3277 3679 4194 4876
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-1
第2: 1440 kJ·mol-1
第3: 2250 kJ·mol-1
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-1·K-1
熱膨張率 (25 °C) 5.9 µm·m-1·K-1
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
最安定同位体
詳細はハフニウムの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
172Hf syn 1.87 y ε 0.350 172Lu
174Hf 0.162% 2×1015 y α 2.495 170Yb
176Hf 5.206% 中性子104個で安定
177Hf 18.606% 中性子105個で安定
178Hf 27.297% 中性子106個で安定
178m2Hf syn 31 y IT 2.446 178Hf
179Hf 13.629% 中性子107個で安定
180Hf 35.1% 中性子108個で安定
182Hf syn 9×106 y β- 0.373 182Ta

ハフニウム: hafnium)は原子番号72の元素元素記号Hf

概要[編集]

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[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。

用途[編集]

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、酸化環境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[編集]

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)。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[編集]

同位体[編集]

出典[編集]

  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ Hafnon mindat
  3. ^ Chemical Search Hf mindat
  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[編集]