Hafnium, Metel HF, rhif atomig 72, pwysau atomig 178.49, yw metel pontio llwyd arian sgleiniog.
Mae gan Hafnium chwe isotop sy'n naturiol sefydlog: HAFNIUM 174, 176, 177, 178, 179, a 180. Nid yw Hafnium yn adweithio ag asid hydroclorig gwanedig, asid sylffwrig gwanedig, ac hydoddiannau alcalïaidd cryf, ond mae'n hydawdd mewn asid hydrofluorig ac Aqua Regia. Daw enw'r elfen o'r enw Lladin o Ddinas Copenhagen.
Ym 1925, cafodd cemegydd Sweden Hervey a ffisegydd o'r Iseldiroedd Koster halen Hafnium pur trwy grisialu ffracsiynol halwynau cymhleth fflworinedig, a'i leihau â sodiwm metelaidd i gael hafnium metel pur. Mae Hafnium yn cynnwys 0.00045% o gramen y Ddaear ac mae'n aml yn gysylltiedig â zirconium ei natur.
Enw'r Cynnyrch: Hafnium
Symbol Elfen: HF
Pwysau Atomig: 178.49
Math o Elfen: Elfen Metelaidd
Priodweddau Ffisegol:
Hafniumyn fetel llwyd arian gyda llewyrch metelaidd; Mae dau amrywiad o hafnium metel: mae α hafnium yn amrywiad hecsagonol wedi'i bacio'n agos (1750 ℃) gyda thymheredd trawsnewid uwch na zirconium. Mae gan Hafnium metel amrywiadau allotrope ar dymheredd uchel. Mae gan Hafnium metel groestoriad amsugno niwtron uchel a gellir ei ddefnyddio fel deunydd rheoli ar gyfer adweithyddion.
Mae dau fath o strwythurau grisial: pacio trwchus hecsagonol ar dymheredd o dan 1300 ℃ （α- hafaliad); Ar dymheredd uwch na 1300 ℃, mae'n hafaliad ciwbig （β-hafaliad). Metel â phlastigrwydd sy'n caledu ac yn mynd yn frau ym mhresenoldeb amhureddau. Yn sefydlog yn yr awyr, dim ond yn tywyllu ar yr wyneb wrth ei losgi. Gellir tanio'r ffilamentau gan fflam gêm. Eiddo tebyg i zirconiwm. Nid yw'n adweithio â dŵr, asidau gwanhau, na seiliau cryf, ond mae'n hawdd ei hydoddi yn Aqua Regia ac asid hydrofluorig. Yn bennaf mewn cyfansoddion â falens+4. Gwyddys mai aloi Hafnium (TA4HFC5) sydd â'r pwynt toddi uchaf (tua 4215 ℃).
Strwythur grisial: Mae'r gell grisial yn hecsagonol
Rhif CAS: 7440-58-6
Pwynt Toddi: 2227 ℃
Berwi: 4602 ℃
Priodweddau Cemegol:
Mae priodweddau cemegol Hafnium yn debyg iawn i briodweddau zirconium, ac mae ganddo wrthwynebiad cyrydiad da ac nid yw'n hawdd ei gyrydu gan doddiannau dyfrllyd alcali asid cyffredinol; Hydawdd yn hawdd mewn asid hydrofluorig i ffurfio cyfadeiladau fflworinedig. Ar dymheredd uchel, gall hafnium hefyd gyfuno'n uniongyrchol â nwyon fel ocsigen a nitrogen i ffurfio ocsidau a nitridau.
Yn aml mae gan Hafnium falens+4 mewn cyfansoddion. Y prif gyfansoddyn ywHafnium ocsidHfo2. Mae yna dri amrywiad gwahanol o hafnium ocsid:Hafnium ocsidAmrywiad monoclinig yw a gafwyd trwy gyfrifo parhaus o sylffad hafnium ac ocsid clorid; Mae'r hafnium ocsid a gafwyd trwy gynhesu hydrocsid hafnium ar oddeutu 400 ℃ yn amrywiad tetragonal; Os caiff ei gyfrifo uwchlaw 1000 ℃, gellir cael amrywiad ciwbig. Cyfansoddyn arall ywTetrachlorid Hafnium, sef y deunydd crai ar gyfer paratoi hafnium metel a gellir ei baratoi trwy ymateb nwy clorin ar gymysgedd o hafnium ocsid a charbon. Mae tetrachlorid Hafnium yn dod i gysylltiad â dŵr ac yn hydrolyzes ar unwaith i ïonau HFO (4H2O) 2+hynod sefydlog. Mae ïonau HFO2+yn bodoli mewn llawer o gyfansoddion o hafnium, a gallant grisialu crisialau Hafnium oxychlorid hydradol HFOCL2 · 8H2O mewn toddiant tetraclorid hafnium asidig asid hydroclorig asid hydroclorig.
Mae Hafnium 4-dalent hefyd yn dueddol o ffurfio cyfadeiladau â fflworid, sy'n cynnwys K2HFF6, K3HFF7, (NH4) 2HFF6, a (NH4) 3HFF7. Defnyddiwyd y cyfadeiladau hyn ar gyfer gwahanu zirconium a hafnium.
Cyfansoddion cyffredin:
Hafnium Deuocsid: Enw Hafnium Deuocsid; Hafnium deuocsid; Fformiwla Foleciwlaidd: HFO2 [4]; Eiddo: Powdr gwyn gyda thri strwythur grisial: monoclinig, tetragonal, a chiwbig. Y dwyseddau yw 10.3, 10.1, a 10.43g/cm3, yn y drefn honno. Pwynt Toddi 2780-2920k. Berwi 5400K. Cyfernod ehangu thermol 5.8 × 10-6/℃. Yn anhydawdd mewn dŵr, asid hydroclorig, ac asid nitrig, ond yn hydawdd mewn asid sylffwrig crynodedig ac asid hydrofluorig. Wedi'i gynhyrchu trwy ddadelfennu thermol neu hydrolysis cyfansoddion fel sylffad hafnium a hafnium oxychlorid. Deunyddiau crai ar gyfer cynhyrchu aloion metel Hafnium a Hafnium. A ddefnyddir fel deunyddiau anhydrin, haenau gwrth ymbelydrol, a chatalyddion. [5] Mae Lefel Ynni Atomig HFO yn gynnyrch a gafwyd ar yr un pryd wrth weithgynhyrchu lefel egni atomig ZRO. Gan ddechrau o glorineiddio eilaidd, mae'r prosesau puro, lleihau a distyllu gwactod bron yn union yr un fath â phrosesau zirconiwm.
Tetrachlorid Hafnium: HAFNIUM (IV) Clorid, Fformiwla Foleciwlaidd Tetrachloride Hafnium Pwysau Moleciwlaidd HFCL4 320.30 Cymeriad: Bloc crisialog gwyn. Sensitif i leithder. Hydawdd mewn aseton a methanol. Hydrolyze mewn dŵr i gynhyrchu hafnium oxychlorid (HFOCl2). Cynheswch i 250 ℃ ac anweddu. Cythruddo i lygaid, system resbiradol, a chroen.
HAFNIUM hydrocsid: Mae Hafnium hydrocsid (H4HFO4), fel arfer yn bresennol fel hfO2 ocsid hydradol · NH2O, yn anhydawdd mewn dŵr, yn hawdd ei hydoddi mewn asidau anorganig, yn anhydawdd mewn amonia, ac anaml yn hydawdd mewn sodiwm hydroxide. Gwres i 100 ℃ I gynhyrchu Hafnium hydrocsid HFO (OH) 2. GWEITHGAREDD HAFNIUM hydrocsid Gellir cael gwaddod trwy adweithio halen hafnium (IV) â dŵr amonia. Gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu cyfansoddion hafnium eraill.
Hanes Ymchwil
Hanes Darganfod:
Ym 1923, darganfu cemegydd Sweden Hervey a'r ffisegydd o'r Iseldiroedd D. Koster Hafnium yn Zircon a gynhyrchwyd yn Norwy a'r Ynys Las, a'i enwi'n Hafnium, a darddodd o'r enw Lladin Hafnia o Copenhagen. Ym 1925, gwahanodd Hervey a Coster zirconium a titaniwm gan ddefnyddio'r dull o grisialu ffracsiynol halwynau cymhleth fflworinedig i gael halwynau hafnium pur; A lleihau halen hafnium â sodiwm metelaidd i gael hafnium metel pur. Paratôdd Hervey sampl o sawl miligram o Hafnium pur.
Arbrofion cemegol ar zirconium a hafnium:
Mewn arbrawf a gynhaliwyd gan yr Athro Carl Collins ym Mhrifysgol Texas ym 1998, honnwyd y gall gama arbelydredig Hafnium 178m2 (yr isomer hafnium-178m2 [7]) ryddhau egni enfawr, sef pum gorchymyn maint yn uwch nag adweithiau cemegol ond tair gorchymyn is na hynny. [8] Mae gan HF178M2 (HAFNIUM 178M2) yr oes hiraf ymhlith isotopau hirhoedlog tebyg: mae gan HF178M2 (hafnium 178m2) hanner oes o 31 mlynedd, gan arwain at ymbelydredd naturiol o oddeutu 1.6 triliwn becquerels. Mae adroddiad Collins yn nodi bod un gram o HF178M2 pur (hafnium 178m2) yn cynnwys oddeutu 1330 megajoules, sy'n cyfateb i'r egni a ryddhawyd gan ffrwydrad 300 cilogram o ffrwydron TNT. Mae adroddiad Collins yn nodi bod yr holl egni yn yr adwaith hwn yn cael ei ryddhau ar ffurf pelydrau-X neu belydrau gama, sy'n rhyddhau egni ar gyfradd gyflym iawn, a gall HF178M2 (hafnium 178m2) barhau i ymateb mewn crynodiadau isel iawn. [9] Mae'r Pentagon wedi dyrannu arian ar gyfer ymchwil. In the experiment, the signal-to-noise ratio was very low (with significant errors), and since then, despite multiple experiments by scientists from multiple organizations including the United States Department of Defense Advanced Projects Research Agency (DARPA) and JASON Defense Advisory Group [13], no scientist has been able to achieve this reaction under the conditions claimed by Collins, and Collins has not provided strong evidence to prove the existence of this reaction, Collins cynnig dull o ddefnyddio allyriadau pelydr gama ysgogedig i ryddhau egni o HF178M2 (Hafnium 178m2) [15], ond mae gwyddonwyr eraill wedi profi'n ddamcaniaethol na ellir cyflawni'r adwaith hwn. [16] Credir yn eang bod HF178M2 (HAFNIUM 178M2) yn y gymuned academaidd yn ffynhonnell ynni
Maes Cais:
Mae Hafnium yn ddefnyddiol iawn oherwydd ei allu i allyrru electronau, fel yr un mor cael ei ddefnyddio fel ffilament mewn lampau gwynias. Defnyddir fel y catod ar gyfer tiwbiau pelydr-X, ac aloion hafnium a thwngsten neu molybdenwm yn cael eu defnyddio fel electrodau ar gyfer tiwbiau rhyddhau foltedd uchel. A ddefnyddir yn gyffredin yn y diwydiant gweithgynhyrchu gwifren catod a thwngsten ar gyfer pelydrau-X. Mae Hafnium pur yn ddeunydd pwysig yn y diwydiant ynni atomig oherwydd ei blastigrwydd, ei brosesu yn hawdd, ymwrthedd tymheredd uchel, ac ymwrthedd cyrydiad. Mae gan Hafnium groestoriad dal niwtron thermol mawr ac mae'n amsugnwr niwtron delfrydol, y gellir ei ddefnyddio fel gwialen reoli a dyfais amddiffynnol ar gyfer adweithyddion atomig. Gellir defnyddio powdr Hafnium fel gyrrwr ar gyfer rocedi. Gellir cynhyrchu catod tiwbiau pelydr-X yn y diwydiant trydanol. Gall Alloy Hafnium wasanaethu fel yr haen amddiffynnol ymlaen ar gyfer noffwyd roced ac awyrennau ail-fynediad glide, tra gellir defnyddio aloi HF TA i gynhyrchu deunyddiau dur offer a gwrthiant. Defnyddir Hafnium fel elfen ychwanegyn mewn aloion sy'n gwrthsefyll gwres, fel twngsten, molybdenwm, a tantalwm. Gellir defnyddio HFC fel ychwanegyn ar gyfer aloion caled oherwydd ei galedwch uchel a'i bwynt toddi. Mae pwynt toddi 4TACHFC oddeutu 4215 ℃, sy'n golygu mai ef yw'r cyfansoddyn gyda'r pwynt toddi uchaf y gwyddys amdano. Gellir defnyddio Hafnium fel getter mewn llawer o systemau chwyddiant. Gall getwyr Hafnium gael gwared ar nwyon diangen fel ocsigen a nitrogen sy'n bresennol yn y system. Defnyddir Hafnium yn aml fel ychwanegyn mewn olew hydrolig i atal anwadaliad olew hydrolig yn anadlu yn ystod gweithrediadau risg uchel, ac mae ganddo briodweddau gwrth-anwadalrwydd cryf. Felly, fe'i defnyddir yn gyffredinol mewn olew hydrolig diwydiannol. Olew hydrolig meddygol.
Defnyddir elfen Hafnium hefyd yn y nanoprocessors Intel 45 diweddaraf. Oherwydd gweithgynhyrchedd silicon deuocsid (SIO2) a'i allu i leihau trwch i wella perfformiad transistor yn barhaus, mae gweithgynhyrchwyr proseswyr yn defnyddio silicon deuocsid fel y deunydd ar gyfer dielectrics gatiau. Pan gyflwynodd Intel y broses weithgynhyrchu 65 nanomedr, er ei bod wedi gwneud pob ymdrech i leihau trwch y dielectric giât silicon deuocsid i 1.2 nanometr, sy'n cyfateb i 5 haen o atomau, byddai anhawster bwyta pŵer ac afradu gwres hefyd yn cynyddu hefyd pan fyddai'r transistor yn cael ei leihau i wastraff ac yn cael ei leihau. Felly, os yw deunyddiau cyfredol yn parhau i gael eu defnyddio a bod y trwch yn cael ei leihau ymhellach, bydd gollyngiad dielectrig y giât yn cynyddu'n sylweddol, gan ddod â thechnoleg transistor i lawr i'w derfynau. Er mwyn mynd i'r afael â'r mater critigol hwn, mae Intel yn bwriadu defnyddio deunyddiau K uchel mwy trwchus (deunyddiau wedi'u seilio ar hafnium) fel dielectrics gatiau yn lle silicon deuocsid, sydd wedi lleihau gollyngiadau yn llwyddiannus fwy na 10 gwaith. O'i gymharu â'r genhedlaeth flaenorol o dechnoleg 65nm, mae proses 45nm Intel yn cynyddu dwysedd transistor bron i ddwywaith, gan ganiatáu cynnydd yng nghyfanswm y transistorau neu ostyngiad yng nghyfaint y prosesydd. Yn ogystal, mae'r pŵer sy'n ofynnol ar gyfer newid transistor yn is, gan leihau'r defnydd o bŵer bron i 30%. Mae'r cysylltiadau mewnol wedi'u gwneud o wifren gopr wedi'i baru â dielectrig K isel, gan wella effeithlonrwydd yn llyfn a lleihau'r defnydd o bŵer, ac mae'r cyflymder newid tua 20% yn gyflymach
Dosbarthiad Mwynau:
Mae gan Hafnium ddigonedd cramennol uwch na metelau a ddefnyddir yn gyffredin fel bismuth, cadmiwm, a mercwri, ac mae'n cyfateb o ran cynnwys i beryllium, germaniwm, ac wraniwm. Mae'r holl fwynau sy'n cynnwys zirconiwm yn cynnwys Hafnium. Mae zircon a ddefnyddir mewn diwydiant yn cynnwys 0.5-2% Hafnium. Gall y zircon beryllium (alvite) mewn mwyn zirconium eilaidd gynnwys hyd at 15% Hafnium. Mae yna hefyd fath o zircon metamorffig, Cyrtolite, sy'n cynnwys dros 5% HFO. Mae cronfeydd wrth gefn y ddau fwyn olaf yn fach ac nid ydynt wedi'u mabwysiadu mewn diwydiant eto. Mae Hafnium yn cael ei adfer yn bennaf wrth gynhyrchu zirconium.
Mae'n bodoli yn y mwyafrif o fwynau zirconiwm. [18] [19] oherwydd ychydig iawn o gynnwys sydd yn y gramen. Mae'n aml yn cydfodoli â zirconiwm ac nid oes ganddo fwyn ar wahân.
Dull Paratoi:
1. Gellir ei baratoi trwy ostwng magnesiwm tetrachlorid hafnium neu ddadelfennu thermol ïodid hafnium. Gellir defnyddio HFCL4 a K2HFF6 hefyd fel deunyddiau crai. Mae'r broses o gynhyrchu electrolytig yn NACL KCL HFCL4 neu K2HFF6 yn toddi yn debyg i broses cynhyrchu zirconiwm electrolytig.
2. Mae Hafnium yn cyd -fynd â zirconium, ac nid oes deunydd crai ar wahân ar gyfer Hafnium. Y deunydd crai ar gyfer gweithgynhyrchu Hafnium yw crai Hafnium ocsid wedi'i wahanu yn ystod y broses o weithgynhyrchu zirconium. Echdynnu hafnium ocsid gan ddefnyddio resin cyfnewid ïon, ac yna defnyddiwch yr un dull â zirconium i baratoi hafnium metel o'r hafnium ocsid hwn.
3. Gellir ei baratoi trwy gyd -wresogi hafnium tetrachloride (HFCL4) gyda sodiwm trwy ostyngiad.
Y dulliau cynharaf ar gyfer gwahanu zirconium a hafnium oedd crisialu ffracsiynol halwynau cymhleth fflworinedig a dyodiad ffracsiynol ffosffadau. Mae'r dulliau hyn yn feichus i weithredu ac maent yn gyfyngedig i ddefnydd labordy. Mae technolegau newydd ar gyfer gwahanu zirconium a hafnium, megis distyllu ffracsiynu, echdynnu toddyddion, cyfnewid ïon, ac arsugniad ffracsiynu, wedi dod i'r amlwg un ar ôl y llall, gydag echdynnu toddyddion yn fwy ymarferol. Y ddwy system gwahanu a ddefnyddir yn gyffredin yw'r system cyclohexanone thiocyanate a'r system asid nitrig ffosffad tributyl. Mae'r cynhyrchion a gafwyd trwy'r dulliau uchod i gyd yn hafnium hydrocsid, a gellir cael Hafnium ocsid pur trwy galchynnu. Gellir cael Hafnium purdeb uchel trwy ddull cyfnewid ïon.
Mewn diwydiant, mae cynhyrchu Hafnium metel yn aml yn cynnwys proses KRoll a phroses Debor Aker. Mae proses KRoll yn cynnwys lleihau tetrachlorid hafnium gan ddefnyddio magnesiwm metelaidd:
2mg+hfcl4- → 2mgcl2+hf
Defnyddir y dull Debor Aker, a elwir hefyd yn ddull ïodization, i buro sbwng fel hafnium a chael hafnium metel hydrin.
5. Mae mwyndoddi hafnium yr un fath yn y bôn â zirconium:
Y cam cyntaf yw dadelfennu'r mwyn, sy'n cynnwys tri dull: clorineiddio zircon i'w gael (Zr, HF) Cl. Alcali yn toddi o zircon. Mae zircon yn toddi gyda NaOH ar oddeutu 600, ac mae dros 90% o (ZR, HF) O yn trawsnewid yn Na (ZR, HF) O, gyda SIO wedi'i drawsnewid yn Nasio, sy'n hydoddi mewn dŵr i'w dynnu. Gellir defnyddio NA (ZR, HF) O fel yr ateb gwreiddiol ar gyfer gwahanu zirconium a hafnium ar ôl cael ei doddi yn HNO. Fodd bynnag, mae presenoldeb SIO Colloids yn ei gwneud yn anodd gwahanu echdynnu toddyddion. Sinter gyda ksif a socian mewn dŵr i gael datrysiad k (zr, hf) f. Gall yr hydoddiant wahanu zirconium a hafnium trwy grisialu ffracsiynol;
Yr ail gam yw gwahanu zirconium a hafnium, y gellir ei gyflawni gan ddefnyddio dulliau gwahanu echdynnu toddyddion gan ddefnyddio system asid hydroclorig MIBK (Methyl Isobutyl Ketone) a system HNO-TBP (ffosffad tributyl). Mae technoleg ffracsiwn aml-gam gan ddefnyddio'r gwahaniaeth mewn pwysau anwedd rhwng HFCL a ZRCL yn toddi o dan bwysedd uchel (uwchlaw 20 atmosffer) wedi'i astudio ers amser maith, a all arbed y broses clorineiddio eilaidd a lleihau costau. Fodd bynnag, oherwydd problem cyrydiad (ZR, HF) CL a HCL, nid yw'n hawdd dod o hyd i ddeunyddiau colofn ffracsiynu addas, a bydd hefyd yn lleihau ansawdd ZRCL a HFCL, gan gynyddu costau puro. Yn y 1970au, roedd yn dal i fod yn y cam profi planhigion canolradd;
Y trydydd cam yw clorineiddio eilaidd HFO i gael HFCL crai i'w leihau;
Y pedwerydd cam yw puro gostyngiad HFCL a magnesiwm. Mae'r broses hon yr un peth â phuro a lleihau ZRCL, a'r cynnyrch lled-orffen sy'n deillio o hyn yw Hafnium sbwng bras;
Y pumed cam yw gwactod distyllu sbwng crai Hafnium i gael gwared ar mgcl ac adfer magnesiwm metel gormodol, gan arwain at gynnyrch gorffenedig o hafnium metel sbwng. Os yw'r asiant lleihau yn defnyddio sodiwm yn lle magnesiwm, dylid newid y pumed cam i drochi dŵr
Dull Storio:
Storiwch mewn warws cŵl ac awyru. Cadwch draw oddi wrth wreichion a ffynonellau gwres. Dylid ei storio ar wahân i ocsidyddion, asidau, halogenau, ac ati, ac osgoi cymysgu storio. Gan ddefnyddio cyfleusterau goleuo ac awyru gwrth-ffrwydrad. Gwahardd defnyddio offer mecanyddol ac offer sy'n dueddol o wreichion. Dylai'r ardal storio fod â deunyddiau addas i gynnwys gollyngiadau.
Amser Post: Medi-25-2023