Hafnium kaappaa ydinvoimalassa neutroneja
HS 7.3.2006
 |
Pohjoismainen nimi väijyy useiden alkuaineiden nimissä.
Monen alkuaineen löytäjät tulivat Tukholmasta tai Uppsalasta. Ytterbyn pienestä kylästä Tukholman läänissä löydettiin peräti kuusi alkuainetta. Ruotsi oli - ja on - luonnontieteissä supervalta.
Alkuaine 72 eli hafnium yhdisti kolmea pohjoismaata. Ensinnäkin sana Hafnia tarkoittaa Kööpenhaminaa latinaksi.
Hafniumin todisti alkuaineeksi vuonna 1922 unkarilainen kemisti George Charles de Hevesy hollantilaisen Dirk Costerin kanssa. He löysivät aineen - norjalaisesta - malmista, joka oli pääosin alkuaine zirkoniumia (40).
Vaikka kumpikaan löytäjä ei ollut tanskalainen, he nimesivät alkuaineen löytöpaikan mukaan. Kemisteillä oli aikoinaan hyvä syy tulla opiskelemaan juuri Hafniaan.
Fyysikko Niels Bohr näet houkutteli Hafniaan maailman huippuja 1900-luvun ensi vuosikymmeninä. Tanskalainen Bohr oli 1913 kehittänyt mullistavan teorian atomien rakenteesta. Siinä elektronit kiertävät atomin ydintä eri radoilla.
Hevesy ja Coster tutkivat alkuaine zirkoniumia röntgensäteillä. He huomasivat säteiden spektristä, että kivessä piileskeli toinen alkuaine. Bohr ehdotti hafniumille vielä kotoisampaa nimeä daniumia, mutta suostui löytäjien ehdotukseen.
Bohr kertoi maailmalle uudesta alkuaineesta Tukholmassa Nobelien jakotilaisuudessa joulukuussa 1922, kun hän luennoi aiheesta atomin rakenne. Hän oli saanut vahvistuksen uudesta alkuaineesta vain päivä ennen luentoa.
Ruotsalainen kemisti Kars Svanberg oli hafniumin jäljillä jo 1845, kun hän oli löytänyt samaisesta zirkoniumista epäpuhtauksia. Tanskalainen kemisti Julius Thomsen osoitti jo 1895 jaksollisen järjestelmän avulla, että uuden alkuaineen piti olla zirkoniumin kaltainen.
Venäjällä geokemisti Vladimir Vernadskij oli myös aineen jäljillä. Hän nimitti sen Aasian mukaan Asiumiksi. Sodat viivyttivät miehen työtä.
Hafnium piileskeli maankuoressa ihmiskunnalta piilossa pitkään. Sitä oli vaikea erottaa, koska aineella on paljon yhteisiä piirteitä alkuaine zirkoniumin kanssa. Alkuaineilla on lähes samankokoiset atomit. Tavallisesti atomien koko kasvaa, alkuaineen järjestysluvun kasvaessa.
Tämä ei päde hafniumiin ja zirkoniumiin. Hafniumin erottavat zirkoniumista ylimääräiset elektronit hyvin lähellä atomin ydintä.
Hafniumin löytäminen johti siihen, että myös zirkoniumin atomipaino piti määritellä uudelleen. Siitä piti poistaa hafniumin osuus.
Ensi kertaa puhdasta hafniumia tuotettiin 1925. Hafniumia erotettiin zirkoniumista kuumentamalla ainetta volframilangan avulla.
Hafniumia on malmina maaperässä hyvin vähän. Alkuainetta saadaan zirkoniummalmin sivutuotteena. Malmissa sitä on noin viisi prosenttia. Teollisuus tuottaa hafniumia vain alle 50 tonnia vuodessa.
Hafniumia ja sen seoksia käytetään ydinvoimaloissa ja ydinsukellusveneissä. Sitä on säätösauvoissa, jotka säätelevät reaktorin tehoa. Hafnium imee neutroneja jopa 500 kertaa paremmin kuin zirkonium.
Harvinaisena hafnium on kallista. Puolisataa sauvaa maksaa miljoona dollaria.
Hafnium on kiiltävä, hopeamainen, taottava metalli. Se sulaa hyvin korkeissa lämpötiloissa eikä ruostu helposti. Alkuainetta käytetään siksi korkeiden lämpötilojen yhdisteissä ja keramiikassa. Jotkut hafniumyhdisteet sulavat vasta 3 300 asteen lämmössä.
Puuterisena hafnium on pyroforinen, eli se alkaa palaa jopa itsestään ilmassa. Hafnium ei ole myrkyllistä.
Pohjoismaisten nimien määrä kasvaa, kun Alkuaineet-sarja lähenee ykköstä, vetyä.
Pian eteen tulee alkuaine 67, holmium. Sen kantasana on myös kaupunki, Holmia. Holmia on Hafniaakin lähempänä, lauttamatkan päässä.
Suomi ei tässäkään tarinassa päässyt maailmankartalle tai historiaan, kuten muut pohjoismaat. Mutta annas olla . . .
TIMO PAUKKU / Helsingin Sanomat
 |
|
|
Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä