HafniumTha , meatailt Hf, àireamh atamach 72, cuideam atamach 178.49, na mheatailt gluasaid airgid liath gleansach.
Tha sia isotopan a tha seasmhach gu nàdarra aig Hafnium: hafnium 174, 176, 177, 178, 179, agus 180. Chan eil Hafnium a 'dèiligeadh le searbhag uisge-uisge lag, searbhag sulfarach lag, agus fuasglaidhean làidir alcaileach, ach tha e so-fhuasgladh ann an searbhag uisge-uisge agus aqua regia. Tha an t-ainm eileamaid a’ tighinn bhon ainm Laideann Copenhagen City.
Ann an 1925, fhuair an ceimigear Suaineach Hervey agus an eòlaiche fiosaig Duitseach Koster salann hafnium fìor-ghlan le criostalachadh bloigh de shalainn iom-fhillte fluorinated, agus lughdaich iad e le sodium meatailteach gus hafnium fìor-mheatailt fhaighinn. Tha 0.00045% de sgudal na talmhainn ann an Hafnium agus gu tric bidh e co-cheangailte ri zirconium ann an nàdar.
Ainm toraidh: hafnium
samhla eileamaid: Hf
Cuideam atamach: 178.49
Seòrsa eileamaid: eileamaid mheatailt
Feartan corporra:
Hafniumis e meatailt liath airgid a th’ ann le luster meatailteach; Tha dà sheòrsa de hafnium meatailt ann: tha α Hafnium na chaochladair làn sia-thaobhach (1750 ℃) le teòthachd cruth-atharrachaidh nas àirde na zirconium. Tha caochlaidhean allotrope aig hafnium meatailt aig teòthachd àrd. Tha crois-earrann àrd de sùghadh neutron aig hafnium meatailt agus faodar a chleachdadh mar stuth smachd airson reactaran.
Tha dà sheòrsa de structaran criostail ann: pacadh dùmhail sia-thaobhach aig teòthachd fo 1300 ℃ （ α- Co-aontar); Aig teodhachd os cionn 1300 ℃, tha e ciùbach bodhaig （ β- Co-aontar). Meatailt le plastachd a bhios a 'cruadhachadh agus a' fàs brònach an làthair neo-ionnanachd. Stàbaill san adhar, a-mhàin a 'dorchachadh air an uachdar nuair a thèid a losgadh. Faodar na filamentan a lasadh le lasair gèam. Feartan coltach ri zirconium. Chan eil e a 'freagairt le uisge, searbhagan lag, no bunaitean làidir, ach tha e furasta a thuigsinn ann an aqua regia agus searbhag hydrofluoric. Sa mhòr-chuid ann an todhar le valence + 4. Tha fios gu bheil an ìre leaghaidh as àirde (timcheall air 4215 ℃) aig Hafnium alloy (Ta4HfC5).
Structar criostal: Tha an cealla criostail sia-thaobhach
Àireamh CAS: 7440-58-6
Puing leaghaidh: 2227 ℃
Goil puing: 4602 ℃
Feartan ceimigeach:
Tha feartan ceimigeach hafnium glè choltach ris an fheadhainn aig zirconium, agus tha deagh sheasamh an aghaidh creimeadh agus chan eil e furasta a chreachadh le fuasglaidhean uisgeach searbhag coitcheann; Gu furasta solubhail ann an searbhag hydrofluoric gus iom-fhilltean fluorinated a chruthachadh. Aig teòthachd àrd, faodaidh hafnium cuideachd a dhol còmhla gu dìreach le gasaichean leithid ocsaidean agus nitrigin gus ocsaidean agus nitridan a chruthachadh.
Gu tric tha valence + 4 aig Hafnium ann an todhar. Tha am prìomh mheasgachadhhafnium ogsaidHfO2. Tha trì seòrsaichean eadar-dhealaichte de hafnium oxide ann:hafnium ogsaida gheibhear le bhith a’ calcination leantainneach de hafnium sulfate agus chloride oxide na atharrachadh monoclinic; Tha an hafnium oxide a gheibhear le bhith a’ teasachadh hydroxide hafnium aig timcheall air 400 ℃ na chaochladair tetragonal; Ma tha calcined os cionn 1000 ℃, gheibhear caochladh ciùbach. Tha measgachadh eilehafnium tetrachloride, a tha na stuth amh airson a bhith ag ullachadh hafnium meatailt agus faodar a dheasachadh le bhith ag ath-fhreagairt gas chlorine air measgachadh de hafnium oxide agus carbon. Bidh Hafnium tetrachloride a’ conaltradh ri uisge agus a’ uisgeachadh sa bhad a-steach do ionsan HfO (4H2O) 2+ a tha gu math seasmhach. Tha HfO2 + ions ann am mòran choimeasgaidhean de hafnium, agus faodaidh iad criostalachadh ann an cumadh snàthad hafnium oxychloride hydrated criostalan HfOCl2 · 8H2O ann am fuasgladh hafnium tetrachloride searbhagach searbhagach.
Tha hafnium 4-valent cuideachd buailteach a bhith a’ cruthachadh iom-fhilltean le fluoride, air a dhèanamh suas de K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6, agus (NH4) 3HfF7. Chaidh na toinntean sin a chleachdadh airson sgaradh zirconium agus hafnium.
Stuthan cumanta:
Hafnium dà-ogsaid: ainm Hafnium dioxide; Hafnium dà-ogsaid; Foirmle molecular: HfO2 [4]; Seilbh: Pùdar geal le trì structaran criostail: monoclinic, tetragonal, agus ciùbach. Is e an dùmhlachd 10.3, 10.1, agus 10.43g / cm3, fa leth. Puing leaghaidh 2780-2920K. Goiling puing 5400K. Co-èifeachd leudachaidh teirmeach 5.8 × 10-6 / ℃. Neo-sholabailte ann an uisge, searbhag hydrochloric, agus searbhag nitric, ach solubhail ann an searbhag sulfarach tiugh agus searbhag hydrofluoric. Riochdaichte le lobhadh teirmeach no hydrolysis de choimeasgaidhean leithid hafnium sulfate agus hafnium oxychloride. Stuthan amh airson a bhith a’ dèanamh aloidhean hafnium agus hafnium meatailt. Air a chleachdadh mar stuthan teasairginn, còmhdach an-aghaidh rèidio-beò, agus catalysts. [5] Is e toradh a th’ ann an ìre lùth atamach HfO a gheibhear aig an aon àm nuair a thathar a’ saothrachadh ìre lùth atamach ZrO. A’ tòiseachadh le clorination àrd-sgoile, tha na pròiseasan glanaidh, lughdachadh, agus grùdaireachd falamh cha mhòr co-ionann ris an fheadhainn aig zirconium.
Hafnium tetrachloride: clorid Hafnium (IV), Hafnium tetrachloride Foirmle moileciuil HfCl4 Cuideam moileciuil 320.30 Caractar: Bloc criostalach geal. Mothachail air taiseachd. Soluble ann an acetone agus methanol. Hydrolyze ann an uisge gus hafnium oxychloride (HfOCl2) a thoirt gu buil. Teas gu 250 ℃ agus evaporate. Irritating gu sùilean, siostam analach, agus craiceann.
Hafnium hydroxide: Hafnium hydroxide (H4HfO4), mar as trice an làthair mar hydrated ocsaid HfO2 · nH2O, soluble ann an uisge, furasta soluble ann an inorganic acids, insoluble ann ammonia, agus ainneamh soluble ann an sodium hydroxide. Teas gu 100 ℃ gus hafnium hydroxide a ghineadh HfO (OH) 2. Faodar fuasgladh hafnium hydroxide geal fhaighinn le bhith ag ath-fhreagairt salann hafnium (IV) le uisge ammonia. Faodar a chleachdadh gus todhar hafnium eile a dhèanamh.
Eachdraidh Rannsachaidh
Eachdraidh an lorg:
Ann an 1923, lorg an ceimigear Suaineach Hervey agus an eòlaiche fiosaig Duitseach D. Koster hafnium ann an siorcon a chaidh a thoirt a-mach ann an Nirribhidh agus a’ Ghraonlainn, agus thug iad hafnium air, a thàinig bhon ainm Laideann Hafnia à Copenhagen. Ann an 1925, dhealaich Hervey agus Coster zirconium agus titanium a’ cleachdadh an dòigh air criostalachadh bloighteach de shalainn iom-fhillte fluorinated gus salainn hafnium fìor-ghlan fhaighinn; Agus lughdaich salann hafnium le sodium meatailteach gus hafnium fìor-mheatailt fhaighinn. Dh’ullaich Hervey sampall de ghrunn milligraman de hafnium fìor-ghlan.
Deuchainnean ceimigeach air zirconium agus hafnium:
Ann an deuchainn a rinn an t-Ollamh Carl Collins aig Oilthigh Texas ann an 1998, chaidh a ràdh gum faod gamma irradiated hafnium 178m2 (an isomer hafnium-178m2 [7]) lùth mòr a leigeil ma sgaoil, a tha còig òrdughan meud nas àirde na ath-bheachdan ceimigeach ach trì òrdughan meud nas ìsle na ath-bheachdan niùclasach. [8] Tha an ùine-beatha as fhaide aig Hf178m2 (hafnium 178m2) am measg isotopan fad-beatha co-chosmhail: tha leth-bheatha aig Hf178m2 (hafnium 178m2) de 31 bliadhna, a’ ciallachadh gu bheil rèidio-beò nàdarra de mu 1.6 trillion Becquerels. Tha aithisg Collins ag ràdh gu bheil timcheall air 1330 megajoules ann an aon ghram de Hf178m2 fìor-ghlan (hafnium 178m2), a tha co-ionann ris an lùth a chaidh a leigeil ma sgaoil leis an spreadhadh de 300 cileagram de stuth-spreadhaidh TNT. Tha aithisg Collins a’ nochdadh gu bheil a h-uile lùth san ath-bhualadh seo air a leigeil ma sgaoil ann an cruth X-ghathan no ghathan gamma, a bhios a’ leigeil a-mach lùth aig ìre gu math luath, agus faodaidh Hf178m2 (hafnium 178m2) freagairt fhathast aig dùmhlachdan gu math ìosal. [9] Tha am Pentagon air airgead a riarachadh airson rannsachadh. Anns an deuchainn, bha an co-mheas comharra-gu-fuaim glè ìosal (le mearachdan mòra), agus bhon uairsin, a dh’ aindeoin grunn dheuchainnean le luchd-saidheans bho iomadh buidheann a’ gabhail a-steach Buidheann Sgrùdaidh Phròiseactan Adhartach Roinn Dìon nan Stàitean Aonaichte (DARPA) agus JASON Defence Advisory Buidheann [13], cha b’ urrainn do neach-saidheans sam bith am freagairt seo a choileanadh fo na cumhaichean a thuirt Collins, agus chan eil Collins air fianais làidir a thoirt seachad gus dearbhadh gu bheil am freagairt seo ann, mhol Collins dòigh air sgaoilidhean gamma-ray brosnaichte a chleachdadh airson a leigeil ma sgaoil. lùth bho Hf178m2 (hafnium 178m2) [15], ach tha luchd-saidheans eile air dearbhadh gu teòiridheach nach urrainnear am freagairt seo a choileanadh. [16] Thathas a’ creidsinn gu farsaing anns a’ choimhearsnachd acadaimigeach nach eil Hf178m2 (hafnium 178m2) na stòr lùtha.
Raon tagraidh:
Tha Hafnium glè fheumail air sgàth a chomas dealanan a chuir a-mach, leithid mar a thathas a’ cleachdadh mar filament ann an lampaichean gealbhruthach. Air a chleachdadh mar an catode airson tiùban X-ray, agus bidh aloidhean de hafnium agus tungsten no molybdenum air an cleachdadh mar eleactrothan airson tiùban sgaoilidh àrd-bholtachd. Mar as trice air a chleachdadh ann an gnìomhachas saothrachaidh uèir catode agus tungsten airson X-ghathan. Tha pure hafnium na stuth cudromach ann an gnìomhachas lùth atamach air sgàth a phlastaig, a ghiullachd furasta, an aghaidh teòthachd àrd, agus an aghaidh creimeadh. Tha tar-roinn glacadh neodron teirmeach mòr aig Hafnium agus tha e na shàr-ghiùladair neutron, a dh'fhaodar a chleachdadh mar shlat smachd agus inneal dìon airson reactaran atamach. Faodar pùdar Hafnium a chleachdadh mar ghluasad airson rocaidean. Faodar an catod de phìoban X-ray a dhèanamh ann an gnìomhachas an dealain. Faodaidh aloi Hafnium a bhith mar an ìre dìon air adhart airson nozzles rocaid agus itealain ath-inntrigidh glide, agus faodar Hf Ta alloy a chleachdadh gus stàilinn innealan agus stuthan dìon a dhèanamh. Tha Hafnium air a chleachdadh mar eileamaid cur-ris ann an alloidhean teas-dhìonach, leithid tungsten, molybdenum, agus tantalum. Faodar HfC a chleachdadh mar chur-ris airson aloidhean cruaidh air sgàth cho cruaidh ‘s a tha e agus an ìre leaghaidh. Tha puing leaghaidh 4TaCHfC timcheall air 4215 ℃, ga fhàgail mar an todhar leis a’ phuing leaghaidh as àirde aithnichte. Faodar Hafnium a chleachdadh mar neach-faighinn ann an iomadh siostam atmhorachd. Faodaidh luchd-faighinn Hafnium gasaichean neo-riatanach leithid ocsaidean agus naitridean a tha san t-siostam a thoirt air falbh. Bidh Hafnium gu tric air a chleachdadh mar stuth cur-ris ann an ola uisgeach gus casg a chuir air luaineachd ola uisgeachaidh rè gnìomhachd àrd-chunnart, agus tha feartan làidir an-aghaidh luaineachd aige. Mar sin, tha e air a chleachdadh sa chumantas ann an gnìomhachais ola uisgeach. Ola hydraulic meidigeach.
Tha eileamaid Hafnium cuideachd air a chleachdadh anns na nanoprocessors Intel 45 as ùire. Air sgàth saothrachadh sileacon dà-ogsaid (SiO2) agus a chomas air tiugh a lughdachadh gus coileanadh transistor a leasachadh gu leantainneach, bidh luchd-saothrachaidh pròiseasar a’ cleachdadh silicon dà-ogsaid mar an stuth airson dielectrics geata. Nuair a thug Intel a-steach am pròiseas saothrachaidh 65 nanometer, ged a bha e air a h-uile oidhirp a dhèanamh gus tiugh a’ gheata dielectric dà-ogsaid sileaconach a lughdachadh gu 1.2 nanometers, co-ionann ri 5 sreathan de dadaman, mheudaicheadh duilgheadas caitheamh cumhachd agus sgaoileadh teas nuair a ghluaiseas an transistor. air a lùghdachadh gu meud atom, a 'ciallachadh gu bheil sgudal làithreach agus lùth teas neo-riatanach. Mar sin, ma thèid stuthan gnàthach a chleachdadh agus an tighead a lughdachadh tuilleadh, meudaichidh aoidionachd a ’gheata dielectric gu mòr, A’ toirt sìos teicneòlas transistor gu na crìochan aige. Gus dèiligeadh ris a’ chùis èiginneach seo, tha Intel an dùil stuthan àrd-K nas tiugha (stuthan stèidhichte air hafnium) a chleachdadh mar dielectrics geata an àite sileacon dà-ogsaid, a tha air aoidionachd a lughdachadh còrr is 10 tursan. An coimeas ris a ’ghinealach roimhe de theicneòlas 65nm, tha pròiseas 45nm Intel ag àrdachadh dùmhlachd transistor faisg air dà uair, a’ ceadachadh àrdachadh anns an àireamh iomlan de transistors no lughdachadh ann an meud pròiseasar. A bharrachd air an sin, tha an cumhachd a tha a dhìth airson atharrachadh transistor nas ìsle, a’ lughdachadh caitheamh cumhachd faisg air 30%. Tha na ceanglaichean a-staigh air an dèanamh le uèir copar air a chàradh le k ìosal dielectric, a ’leasachadh èifeachdas gu rèidh agus a’ lughdachadh caitheamh cumhachd, agus tha astar an tionndaidh timcheall air 20% nas luaithe
Sgaoileadh mèinnearach:
Tha pailteas sgudail nas àirde aig Hafnium na meatailtean a thathas a’ cleachdadh gu cumanta leithid biosmat, cadmium, agus airgead-beò, agus tha e co-ionann ann an susbaint ri beryllium, germanium, agus uranium. Tha hafnium anns a h-uile mèinnear anns a bheil zirconium. Tha 0.5-2% hafnium ann an siorcon a thathar a’ cleachdadh ann an gnìomhachas. Faodaidh suas ri 15% hafnium a bhith ann am beryllium zircon (Alvite) ann am mèinn zirconium àrd-sgoile. Tha cuideachd seòrsa de shiorcon metamorphic, cyrtolite, anns a bheil còrr air 5% HfO. Tha cùl-stòran an dà mhèinn mu dheireadh beag agus cha deach gabhail riutha ann an gnìomhachas fhathast. Tha Hafnium air fhaighinn air ais sa mhòr-chuid nuair a thathar a’ dèanamh zirconium.
Tha e ann sa mhòr-chuid de mhèinnean zirconium. [18] [19] A chionn 's gur e glè bheag de shusbaint a tha anns an sgudal. Bidh e gu tric a 'tighinn còmhla ri zirconium agus chan eil mèinn air leth ann.
Modh ullachaidh:
1. Faodar a dheasachadh le lùghdachadh magnesium de hafnium tetrachloride no lobhadh teirmeach de iodide hafnium. Faodar HfCl4 agus K2HfF6 a chleachdadh mar stuthan amh cuideachd. Tha am pròiseas cinneasachadh electrolytic ann an leaghadh NaCl KCl HfCl4 no K2HfF6 coltach ri cinneasachadh electrolytic de zirconium.
2. Tha Hafnium a 'co-fhreagairt le zirconium, agus chan eil stuth amh air leth ann airson hafnium. Is e an stuth amh airson saothrachadh hafnium amh hafnium oxide air a sgaradh rè pròiseas saothrachadh zirconium. Thoir a-mach hafnium oxide a’ cleachdadh roisinn iomlaid ion, agus an uairsin cleachd an aon dòigh ri zirconium gus hafnium meatailt ullachadh bhon hafnium oxide seo.
3. Faodar a dheasachadh le bhith a 'co-teasachadh hafnium tetrachloride (HfCl4) le sodium tro lùghdachadh.
B’ e na dòighean as tràithe airson zirconium agus hafnium a sgaradh criostalachadh bloighteach de shalainn iom-fhillte fluorinated agus frasadh bloigh de phosphates. Tha na dòighean sin duilich a bhith ag obrachadh agus tha iad cuingealaichte ri cleachdadh obair-lann. Tha teicneòlasan ùra airson sgaradh zirconium agus hafnium, leithid grùdaireachd bloigh, toirt a-mach fuasgladh, iomlaid ion, agus sùghadh bloighidh, air nochdadh aon às deidh a chèile, le toirt a-mach fuasglaidh nas practaigeach. Is e an dà shiostam dealachaidh a thathas a’ cleachdadh gu cumanta an siostam thiocyanate cyclohexanone agus an siostam searbhag nitric tributyl phosphate. Tha na toraidhean a gheibhear leis na dòighean gu h-àrd uile hafnium hydroxide, agus gheibhear hafnium oxide fìor-ghlan le calcination. Faodar hafnium fìor-ghlan fhaighinn le dòigh iomlaid ion.
Ann an gnìomhachas, bidh cinneasachadh hafnium meatailt gu tric a’ toirt a-steach an dà chuid pròiseas Kroll agus pròiseas Debor Aker. Tha pròiseas Kroll a’ toirt a-steach lughdachadh hafnium tetrachloride a’ cleachdadh magnesium meatailteach:
2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf
Tha an dòigh Debor Aker, ris an canar cuideachd an dòigh iodization, air a chleachdadh gus spong mar hafnium a ghlanadh agus hafnium meatailt so-ruigsinneach fhaighinn.
5. Tha leaghadh hafnium gu bunaiteach an aon rud ri zirconium:
Is e a 'chiad cheum a bhith a' lobhadh a 'mhèinn, a tha a' toirt a-steach trì dòighean: clorination zircon gus faighinn (Zr, Hf) Cl. A 'leaghadh zircon alcali. Bidh Zircon a’ leaghadh le NaOH aig timcheall air 600, agus còrr air 90% de (Zr, Hf) O a’ cruth-atharrachadh gu Na (Zr, Hf) O, le SiO air a thionndadh gu NaSiO, a tha air a sgaoileadh ann an uisge airson a thoirt air falbh. Faodar Na (Zr, Hf) O a chleachdadh mar am fuasgladh tùsail airson zirconium agus hafnium a sgaradh às deidh a bhith air a sgaoileadh ann an HNO. Ach, tha làthaireachd colloids SiO ga dhèanamh duilich dealachadh tarraing fuasglaidh. Sinter le KSiF agus bog ann an uisge gus fuasgladh K (Zr, Hf) F fhaighinn. Faodaidh am fuasgladh zirconium agus hafnium a sgaradh tro chriostalachadh bloigh;
Is e an dàrna ceum sgaradh zirconium agus hafnium, a dh'fhaodar a choileanadh le bhith a 'cleachdadh dhòighean dealachaidh fuasglaidh fuasglaidh a' cleachdadh siostam hydrochloric acid MIBK (methyl isobutyl ketone) agus siostam HNO-TBP (tributyl phosphate). Chaidh sgrùdadh a dhèanamh o chionn fhada air teicneòlas bloigh ioma-ìre a’ cleachdadh an eadar-dhealachaidh ann an cuideam vapor eadar HfCl agus ZrCl fo chuideam àrd (os cionn 20 àile), a dh’ fhaodas pròiseas clorination àrd-sgoile a shàbhaladh agus cosgaisean a lughdachadh. Ach, air sgàth duilgheadas coirbeachd (Zr, Hf) Cl agus HCl, chan eil e furasta stuthan colbh bloighidh iomchaidh a lorg, agus lughdaichidh e cuideachd càileachd ZrCl agus HfCl, ag àrdachadh cosgaisean glanaidh. Anns na 1970n, bha e fhathast aig ìre deuchainn planntrais eadar-mheadhanach;
Is e an treas ceum clorination àrd-sgoile HfO gus HfCl amh fhaighinn airson lughdachadh;
Is e an ceathramh ceum glanadh HfCl agus lughdachadh magnesium. Tha am pròiseas seo mar an ceudna ri glanadh agus lughdachadh ZrCl, agus is e an toradh leth-chrìochnaichte a tha mar thoradh air spong garbh hafnium;
Is e an còigeamh ceum a bhith a’ falamhachadh hafnium spong amh gus MgCl a thoirt air falbh agus cus magnesium fhaighinn air ais, a’ leantainn gu toradh crìochnaichte de hafnium meatailt sponge. Ma chleachdas an t-àidseant lùghdachaidh sodium an àite magnesium, bu chòir an còigeamh ceum atharrachadh gu bogadh uisge
Modh stòraidh:
Bùth ann an taigh-bathair fionnar agus fionnaraichte. Cùm air falbh bho sradagan agus stòran teas. Bu chòir a bhith air a stòradh air leth bho oxidants, acids, halogens, msaa, agus a 'seachnadh stòradh measgachadh. A’ cleachdadh solais dìon-spreadhaidh agus goireasan fionnarachaidh. Cuir casg air cleachdadh innealan meacanaigeach agus innealan a tha buailteach do shradagan. Bu chòir an raon stòraidh a bhith uidheamaichte le stuthan iomchaidh gus a bhith a’ cumail aoidion.
Ùine puist: Sultain 25-2023