ハフニウム

英

hafnium、Hf

WordNet

1. a grey tetravalent metallic element that resembles zirconium chemically and is found in zirconium minerals; used in filaments for its ready emission of electrons (同)Hf, atomic number 72

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1. ハフニウム(金属元素;原子記号は『Hf』)
2. hafnium の化学記号

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2016/06/21 23:09:40」(JST)

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ルテチウム ← ハフニウム → タンタル Zr ↑ Hf ↓ Rf 72Hf 周期表
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
族, 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
相	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	2506 K, 2233 °C, 4051 °F
沸点	4876 K, 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) 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
	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
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
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（英: hafnium）は原子番号72の元素。元素記号は 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。酸化力のある酸に溶けるが、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

熱中性子の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、原子炉の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

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・ボーア研究所のディルク・コスターとゲオルク・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のラテン語名 hafnia が語源。

ハフニウムの化合物

• 炭化ハフニウム (HfC)
  • 炭化タンタルハフニウム (Ta_xHf_1-xC_y)
• ケイ酸ハフニウム(IV) (HfSiO₄)
• 酸化ハフニウム(IV) (HfO₂) - 高誘電率ゲート絶縁膜
• フッ化ハフニウム(IV) (HfF₄) - フッ化ガラスの材料
• 塩化ハフニウム(IV) (HfCl₄)

同位体

詳細は「ハフニウムの同位体」を参照

出典

外部リンク

• 岐阜県苗木地方の希元素鉱物
• ハフニウムを用いたプラズマトーチ

Japanese Journal

• COBAND実験に用いるHf-STJの開発研究 (超伝導エレクトロニクス)

• 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117(223), 1-4, 2017-10-04
• NAID 40021374074

• 共鳴吸収法を用いたアブレーションプルーム中の粒子の膨張挙動 : チタンとハフニウムの中性原子の挙動比較

• JAEA-research 2017(8), 巻頭1-2,1-26, 2017-08
• NAID 40021330135

• 冥王代ジルコンのハフニウム・ジルコニウム同位体学：初期地球分化過程への制約

• 日本地球化学会年会要旨集 64(0), 163, 2017
• NAID 130006198664

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