Гафний (Ta) в таблице Менделеева: период, группа, масса

Теория:

Гафний (Hf) в периодической системе: 6‑й период, 4‑я группа (по устаревшей классификации — IV B), атомная масса 178,49 а.е.м.

Занимает положение в 6‑м периоде, что определяет его свойства как тяжелого тугоплавкого переходного металла с высокой коррозионной стойкостью.

Будучи химическим гомологом (аналогом) циркония, он располагается в одной вертикальной группе с ним, обладая поразительным сходством химических свойств из-за лантаноидного сжатия.

В отличие от ртути, гафний обладает плотной кристаллической решеткой и является одним из самых трудно расплавляемых металлов, что делает его незаменимым в ядерной энергетике и аэрокосмической отрасли.

Его нахождение в 4‑й группе (ранее — побочная подгруппа IV группы) задает ключевые параметры:

Наиболее характерную валентность IV.

А также высокую химическую инертность при нормальных условиях благодаря образованию прочной защитной оксидной пленки.

Структура атома подтверждается его электронной формулой (конфигурацией):

[Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s².

На которой наглядно можно определить его положение как d-блочного элемента, находящегося в начале 5d-ряда после лантаноидов.

Гафний в таблице Менделеева можно определить на основании закона периодичности: положение в группе (4 / IV B) и периоде (6‑й), а также порядкового номера / атомный номер (Z = 72).

Содержание страницы

Как определить положение Гафния в Таблице Менделеева

Локация гафния в таблице описывается характеристиками его атомного ядра — его «химическим аттестатом» (паспортом):

Порядковый номер (атомный номер).
Наименование (название) элемента.
Группа (вертикальный ряд, семейство титана).
Период (горизонтальный ряд).
Электронное семейство (гафний — d‑элемент).

Порядковый номер / атомный номер (Z = 72)

Служит уникальным кодом элемента в системе.
В ядре — 72 протона; в нейтральной оболочке — 72 электрона.
Электронное строение: [Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s².

Важно: Наличие заполненного 4f-подуровня перед валентными d-электронами (лантаноидное сжатие) делает радиус атома гафния почти идентичным радиусу циркония, что затрудняет их разделение в природе.

Название и символ

Название: «гафний» (от латинского Hafnia — название Копенгагена, где элемент был открыт).
Символ: Hf.
Примечание: Открыт только в 1923 году Дирком Костером и Дьёрдем де Хевеши с помощью рентгеноспектрального анализа.

Чтобы определить гафний, можно воспользоваться его полной электронной формулой и сложить показатели степени — их сумма будет равна 72.

Группа (4 / IV B)

Расположен в 4‑й группе; по классической классификации — побочная подгруппа IV группы (подгруппа титана).

Химический потенциал:

Валентность гафния: типичная валентность IV.
Степень окисления: +4. Соединения гафния крайне тугоплавки (например, карбид гафния HfC имеет одну из самых высоких температур плавления).

Период (6‑й)

Находится в 6‑м периоде — его электроны распределены по шести энергетическим уровням.

Влияние на свойства:

Высокая плотность: Положение в нижней части таблицы обуславливает значительную плотность (13,31 г/см³).
Поглощение нейтронов: Благодаря структуре ядра гафний обладает огромным сечением захвата тепловых нейтронов, что определяет его использование в регулирующих стержнях реакторов.

Все значения элементов в полной сводной таблице параметров химических элементов (Z, Ar, Группа, Период).

Относительная атомная масса (Ar)

Ar(Hf) ≈ 178,49 а.е.м.
Определение: средневзвешенное значение массы стабильных изотопов гафния.

Все значения для всех элементов можно узнать в таблице атомных масс.

d‑Элемент (электронное семейство)

Застраивающимся является 5d‑подуровнь (5d²).

Специфика блока: Гафний является типичным переходным d-металлом. Его валентные электроны находятся на 5d и 6s подуровнях, что позволяет ему образовывать прочные металлические и ковалентные связи.

Определение энергетических уровней Гафния по Таблице Менделеева

Положение Гафния (Hf) в системе Менделеева — это готовый «паспорт» его внутреннего устройства.

1. 6-й период (Количество этажей)

Гафний находится в шестой строке таблицы. Номер периода определяет число электронных слоев.

Итог: У Гафния 6 энергетических уровней.

2. Список «жильцов» (Распределение электронов)

Атомный номер Гафния — 72. Его 72 электрона распределены по уровням следующим образом:

Hf ) 2 ) 8 ) 18 ) 32 ) 10 ) 2

3. 4-я группа (Химический характер)

Гафний входит в семейство титана и циркония.

d-элемент: Активность определяется недостроенной d-оболочкой.
Место в блоке: Тяжелый аналог циркония (Zr), превосходящий его по тугоплавкости и способности захватывать нейтроны.

Проверка знаний: Как определить гафний по таблице Менделеева

Выберите три верных тезиса, которые однозначно характеризуют Гафний (Hf) в структуре таблицы.

1) Порядковый номер элемента в системе — 72.

2) Расположен в 6-м периоде и 4-й группе (IV B).

3) Является d-элементом с валентностью IV.

4) Находится в побочной подгруппе I группы.

5) Является легким неметаллом.

6) Имеет 4 энергетических уровня.

Показать верные ответы и пояснения

Правильные ответы: 1, 2, 3

1) Номер 72. Определяет положение после лютеция.
2) 6-й период, 4-я группа. Подтверждает его статус тяжелого переходного металла.
3) d-элемент. Указывает на заполнение 5d-орбитали.
4) Ошибка. Гафний в 4-й группе, а не в 1-й.
5) Ошибка. Гафний — тяжелый металл.
6) Ошибка. Период 6-й, значит и уровней 6.

Для полноценного понимания атомного строения, физических свойств и применения, переходите к нашей главной статье: гафний химический элемент.

Часто задаваемые вопросы:

Где находится Гафний в таблице Менделеева?

Гафний расположен в 6-м периоде, 4-й группе (побочная подгруппа IV группы). Атомный номер — 72.

Сколько у него электронных уровней?

У гафния 6 энергетических уровней, так как он находится в 6-м периоде.

Электронная схема: 2, 8, 18, 32, 10, 2.

Почему гафний так похож на цирконий?

Это связано с лантаноидным сжатием: из-за заполнения 4f-подуровня перед гафнием, радиус его атома уменьшается, становясь почти равным радиусу циркония из 5-го периода.