Hafnium, Logam HF, nomer atom 72, bobot atom 178.49, minangka logam transisi abu-abu Perak Shiny.
Hafnium duwe enem isotop sing alami: Hafnium 174, 176, 179, 179, lan 180. Hafnium ora ditrapake kanthi asam sulfatik, nanging larut ing asam sulfatik sing kuwat, nanging larut ing asam sulfatik sing cair, nanging larut ing asam hydrofluoric lan aqua regia. Jeneng unsur asale saka jeneng Latin saka Copenhagen City Copenhagen.
Ing taun 1925, kimoi Swedia lan Kostri fisik Walanda entuk uyah uyah murni kanthi kristal fractional saka uyah kompleks fluorinated, lan suda karo sodium logam kanggo entuk hafnium logam murni. Hafnium ngemot 0.00045% kerak bumi lan asring digandhengake karo zirconium ing alam.
Jeneng Produk: Hafnium
Simbol unsur: hf
Bobot atom: 178.49
Tipe unsur: Unsur metalik
Properties fisik:
Hafniumyaiku logam abu-abu salaka kanthi lambung logam; Ana rong varian hafnium logam: α Hafnium minangka varian hexagonal sing rapet (1750 ℃) kanthi suhu transformasi sing luwih dhuwur tinimbang zirconium. Logam Hafnium duwe varian allotrope ing suhu sing dhuwur. Logam Hafnium duwe bagean penyerapan neutron sing dhuwur lan bisa digunakake minangka bahan kontrol kanggo reaktor.
Ana rong jinis struktur kristal: kemasan hexagonal kandhel ing suhu ing ngisor 1300 ℃ (persamaan); Ing suhu ing ndhuwur 1300 ℃, minangka kubik kubik (β- persamaan). Logam kanthi plastik sing angel lan dadi kasar ing ngarsane impurities. Stabil ing udhara, mung peteng ing permukaan nalika diobong. Filamen kasebut bisa diganggu dening geni sing cocog. Properti padha karo zirconium. Ora reaksi karo banyu, dilute asam, utawa dhasar sing kuwat, nanging gampang larut ing asam aqua regia lan asam hidrofluoric. Utamane ing senyawa kanthi valence a + 4. Hafnium Alloy (ta4hfc5) dikenal duwe titik leleh paling dhuwur (udakara 4215 ℃).
Struktur kristal: sel kristal yaiku hexagonal
Nomer CAS: 7440-58-6
Titik Lelting: 2227 ℃
Giling Point: 4602 ℃
Properties Kimia:
Properti kimia saka Hafnium meh padha karo zirconium, lan nduweni resistensi karat sing apik lan ora gampang dipotong kanthi asam umum asam alkali; Gampang larut ing asam hidrofluorik kanggo mbentuk kompleks fluorinated. Ing suhu sing dhuwur, Hafnium uga bisa langsung gabung karo gas kayata oksigen lan nitrogen kanggo mbentuk oksida lan nitrides.
Hafnium asring duwe valence + 4 ing senyawa. Senyawa utama yaikuHafnium OxsidaHfo2. Ana telung macem-macem varian saka hafnium oksida:Hafnium Oxsidadipikolehi kanthi kretane terus-terusan sulfat lan klorida oksida yaiku varian monoclinic; Oxide hafnium sing dipikolehi kanthi pemanasan hidroksida saka hafnium udakara 400 ℃ minangka varian tetragonal; Yen diisi ndhuwur 1000 ℃, varian kubik bisa dipikolehi. Senyawa liyane yaikuHafnium Tetrachloride, yaiku bahan mentah kanggo nyiapake hafnium logam lan bisa disiapake kanthi nanggepi gas klorin kanthi campuran hafnium oksida lan karbon. Hafnium Tetrachloride reco sesambungan karo banyu lan kanthi hidrolisis ing HFO (4H2O) 2 + ion. Ion Hfo2 ana ing pirang-pirang senyawa Hafnium, lan bisa kristal kanthi bentuk jarum hafnium oxychloride hfocl2 · 8h2o kristal ing asam hidroklorik larutan acid acid acid acid acid acid acid age ageamed.
4-Valent Hafnium uga gampang mbentuk kompleks kanthi fluorida, kalebu K2hff6, K3hff7, (NH4) 2hff6, lan (NH4) 3hff7. Komplek iki wis digunakake kanggo pamisahan zirconium lan hafnium.
Senyawa Umum:
Hafnium Dioksida: NAMA HAFIUM DIOXIDE; Hafnium dioksida; Formula molekuler: hfo2 [4]; Properti: bubuk putih kanthi telung struktur kristal: monoclinic, tetragonal, lan kubik. Kapadhetan kasebut 10,3, 10.1, lan 10.43g / cm3, masing-masing. Titik Lelting 2780-80920K. Gelang titik 5400k. Koefisi ekspansi termal 5.8 × 10-6 / ℃. Ora larut ing banyu, asam hidroklorat, lan asam nitrat, nanging larut ing asam sulfat sing musatake lan asam hidrofluoric. Diprodhuksi dening dekomposisi termal utawa hidrolisis senyawa kayata hafnium sulfat lan hafnium oxychloride. Bahan mentah kanggo produksi hafnium logam lan aloi hafnium. Digunakake minangka bahan refractory, lapisan radioaktif Counter, lan katalis. [5] Tingkat energi atom HFO minangka produk sing dipikolehi bebarengan nalika nggawe tingkat energi atom. Miwiti saka klorinon sekunder, proses panyucian, pengurangan, lan distilasi vakum meh padha karo zirconium.
Hafnium Tetrachloride: Hafnium (IV) klorida, rumus molekultium hafnium hfcl4 molekular bobot 320.30 Watak: kristal kristal putih. Sensitif kanggo kelembapan. Larut ing aseton lan metanol. Hydrozyze ing banyu kanggo ngasilake hafnium oxychloride (hfocl2). Panas kanggo 250 ℃ lan nguap. Ngganggu mata, sistem pernapasan, lan kulit.
Hafnium hidroksida: hafnium hidroksida (h4hfo4), biasane ana oxide hfo2 · nh2o, ora larut ing banyu, ora larut ing amonia, lan jarang larut ing sodium hidroksida. Panas nganti 100 ℃ kanggo ngasilake HFInium hidroksida hfo (oh) 2. Putih hafnium hidroksida putih bisa dipikolehi kanthi reaksi uyah uyah hafnium (iv) karo banyu amonia. Bisa digunakake kanggo ngasilake senyawa hafnium liyane.
Sajarah riset
Sejarah Penemuan:
Ing taun 1923, kismis Swedia D. Kostri nemokake Hafnium ing Zircal sing diprodhuksi ing Norwegia lan Greenland, sing asale saka basa Latin Hafnia saka Copenhagen. Ing taun 1925, Hervey lan Coster Dipisahake Zirconium lan Titanium nggunakake metode kristal fractional saka uyah kompleks fluorated kanggo entuk uyah uyah murni; Lan nyuda uyah hafnium kanthi sodium logam kanggo entuk hafnium logam murni. Hervey nyiapake conto sawetara miligram saka hafnium murni.
Eksperimen kimia ing Zirconium lan Hafnium:
Ing eksperimen sing ditindakake dening Profesor Carl Collins ing Universitas Texas ing taun 1998, dikandhakake Gamma sing ora nyenengake, yaiku limang pesenan sing gedhe banget tinimbang reaksi kimia nanging telung pesenan sing luwih gedhe tinimbang reaksi nuklir. [8] hf178m2 (hafnium 178m2) duwe angkatan sing paling dawa ing antarane Isotop sing paling dawa: hf178m2 (hafnium 178m2) duwe radioaktivitas alami udakara 1,6 triliunel. Laporan Collins nyatakake salah sawijining gram saka HF178m2 (Hafnium 178m2) ngemot udakara 1330 megajoules, sing padha karo energi bledosan saka 300 kilogram. Laporan Collins nuduhake yen kabeh energi ing reaksi iki dibebasake ing sinar X utawa sinar gamma, sing ngeculake energi kanthi tingkat sing cepet banget, lan HFNIUM 178m2) isih bisa reaksi ing konsentrasi banget. [9] Pentagon wis menehi dana kanggo riset kanggo riset. Ing eksprimen kasebut, rasio sinyal-swara sithik banget (kanthi kasalahan sing penting), lan wiwit ana pirang-pirang eksperiminasi (Darpa) lan Collins durung nyedhiyakake bukti sing dituntut dening Collins kanggo mbuktekake eksistensi iki Reaksi, Collins sing ngusulake cara nggunakake emisi sinar getih gamma sing nduwe pengaruh saka HF178M2 (Hafnium 178m2) [15], nanging para ilmuwan liyane ora bisa dirampungake. [16] hf178m2 (hafnium 178m2) umume dipercaya ing komunitas akademik supaya ora dadi sumber energi
Lapangan Aplikasi:
Hafnium banget migunani amarga kemampuan kanggo ngetokake elektron, kayata sing digunakake minangka filamen ing lampu pijar. Digunakake minangka katodhe kanggo tabung sinar-X, lan wesi saka hafnium lan tungstenum utawa molibdenum digunakake minangka elektrods kanggo tabung lumayan voltase dhuwur. Umum digunakake ing industri manu-bahan katod lan tungsten kanggo sinar X. Hafnium murni minangka bahan penting ing industri energi atom amarga plastik, pangolahan gampang, resistensi suhu dhuwur, lan resistensi karat. Hafnium duwe bagean salib teenron termal sing gedhe lan minangka penyerapan neutron sing cocog, sing bisa digunakake minangka rod kontrol lan piranti protèktif kanggo reaktor atom. Bubuk hafnium bisa digunakake minangka propellant kanggo roket. Cathode saka tabung sinar x bisa diprodhuksi ing industri listrik. Aloi Hafnium bisa dadi lapisan pelindung maju kanggo muncung roket lan ngluncurake pesawat maneh, dene wesi HF ta bisa digunakake kanggo nggawe bahan baja lan bahan resistensi. Hafnium digunakake minangka unsur aditif ing wesi tahan panas, kayata tungsten, molibdenum, lan tantalum. HFC bisa digunakake minangka tambahan kanggo wesi hard amarga kekerasan lan titik lebur. Titik lebur 4tachfc udakara 4215 ℃, dadi senyawa kanthi titik leleh sing paling dhuwur. Hafnium bisa digunakake minangka getter ing sistem inflasi. Getter Hafnium bisa ngilangi gas sing ora perlu kayata oksigen lan nitrogen sing ana ing sistem kasebut. Hafnium asring digunakake minangka aditif ing lenga hidraulik kanggo nyegah vololumezation minyak hidrolis sajrone operasi hibraulik sajrone operasi berisiko tinggi, lan duwe sifat-sifat anti volatilitas sing kuwat. Mula, umume digunakake ing lenga hidraulik ing industri. Minyak hidraulik medis.
Unsur Hafnium uga digunakake ing Intel Intel 45 Nanoprocessor. Amarga pabrik saka silikon dioksida (sio2) lan kemampuane kanggo nyuda kekandelan supaya terus nambah pagelaran transistor, produsen prosesor nggunakake silikon dioksida minangka bahan kanggo gate dielektrik. Nalika Intel ngenalake 65 proses manufaktur nanometer, sanajan wis entuk upaya kanggo nyuda kekandelan gate gatra dioktrik silikida nganti 1.2 lapisan atom, sing padha karo transistors, nyebabake energi panas sing saiki lan energi panas sing ora perlu. Mula, yen bahan saiki terus digunakake lan ketebalan luwih suda, bocor saka gapura dielectrik bakal tambah akeh, nggawa teknologi transistor kanthi watesan. Kanggo ngrampungake masalah kritis iki, Intel ngrancang nggunakake bahan bakar sing luwih thicker (bahan adhedhasar Hafnium) minangka dielektrik Gate tinimbang silikida dioksida kanthi luwih saka 10 kali. Dibandhingake karo Generasi Generasi 65nM Teknologi sadurunge, proses intel 45nm nambah kapadhetan transistor kanthi meh kaping pindho, saéngga nambah jumlah transistor utawa pengurangan volume prosesor. Kajaba iku, kekuwatan sing dibutuhake kanggo ngalih transistor yaiku konsumsi daya ngisor, nyuda 30%. Sambungan internal digawe saka kawat tembaga sing dipasangake karo rendle k kurang, lancar nambah efisiensi lan nyuda panggunaan daya, lan kacepetan ngalih udakara 20% luwih cepet 20% luwih cepet 20% luwih cepet
Distribusi Mineral:
Hafnium duwe akeh keruwetan sing luwih dhuwur tinimbang logam sing umum kayata bismuth, Cadmium, lan merkurial, lan padha karo konten menyang beryllium, germanium, lan uranium. Kabeh mineral sing ngemot zirconium ngemot hafnium. Zircon digunakake ing industri ngemot 0,5-2% Hafnium. Beryllium Zircon (Alvite) ing biji Zirconium sekunder bisa ngemot nganti 15% Hafnium. Ana uga jinis ziramorfik metamorf, cyrtolite, sing ngemot luwih saka 5% hfo. Cadangan saka loro mineral sing terakhir isih cilik lan durung diadopsi ing industri. Hafnium utamane dibalekake sajrone produksi zirconium.
Ana ing biji zirconium sing paling zirconium. [18] [19] Amarga ana konten sing sithik banget ing lemah ndhuwur. Asring dadi sesambungan karo zirconium lan ora duwe biji sing kapisah.
Cara Persiapan:
1. Bisa disiapake nyuda magnesium saka hafnium tetrachloride utawa penguraian termal saka iodida hafnium. HFCL4 lan K2Hff6 uga bisa digunakake minangka bahan mentah. Proses produksi elektrolitik ing Nacl KCL HFCL4 utawa K2Hff6 cair padha karo produksi elektrolit ing zirconium.
2 .. Kelembapan Hafnium karo Zirconium, lan ora ana bahan mentah sing kapisah kanggo Hafnium. Bahan mentah kanggo ngasilake hafnium yaiku mentah hafnium oxide sing dipisahake sajrone proses manufaktur zirconium. Ekstrak hafnium oksida nggunakake ion Exchange resin, banjur gunakake cara sing padha karo Zirconium kanggo nyiapake hafnium logam saka iki hafnium oksida.
3 .. Bisa disiapake dening Co Pemanas Hafnium Tetrachloride (HFCL4) kanthi sodium liwat pengurangan.
Cara wiwitan kanggo misahake Zirconium lan hafnium minangka kristal fraksi fractional saka uyah kompleks lan udan fitra fosfat. Cara kasebut rumit kanggo operate lan diwatesi mung laboratorium. Teknologi anyar kanggo misahake Zirconium lan hafnium, kayata distilasi fraksi, ekstraksi pelarut, ekstrak ion, lan adsorption fraksi, wis entuk ekstraksi pelarut luwih praktis. Loro sistem pamisahan sing biasa digunakake yaiku sistem cycloChexanone thicyanate lan sistem asam nitrat tributyl. Produk sing dipikolehi dening cara ing ndhuwur kabeh yaiku Hafnium hidroksida, lan oksida hafnium murni bisa dipikolehi kanthi kretega. Hafnium murni gedhe bisa dipikolehi kanthi cara ijol-ijolan ion.
Ing industri, produksi hafnium logam asring melu proses kolrole lan proses pengecer debor. Proses kolroll nyakup pengurangan hafnium tetrachloride nggunakake magnesium metalik:
2mg + hfcl4- → 2mgcl2 + hf
Cara pengasingan debor, uga dikenal minangka cara iodisi, digunakake kanggo ngresiki spony kaya Hafnium lan entuk hafnium logam sing bisa dilalekake.
5. Mambu hafnium biasane padha karo zirconium:
Langkah pertama yaiku bosok saka biji, sing kalebu telung cara: klorinasi zircon kanggo entuk (ZR, HF) Cl. Alkali Melting Zircon. Zircon cair karo Naoh udakara 600, lan luwih saka 90% saka (ZR, HF) O Transforms Into Nasio, sing larut ing banyu kanggo mbusak. NA (ZR, HF) O bisa digunakake minangka solusi asli kanggo misahake zirconium lan hafnium sawise bubar ing HNO. Nanging, anané koloid sio soro nggawe pemisahan ekstraksi pelarut sing angel. SINTER DENGAN KSIF lan rendhem ing banyu kanggo entuk solusi K (ZR, HF). Solusi kasebut bisa misahake zirconium lan hafnium liwat kristalisasi fraktional;
Langkah kapindho yaiku pemisahan zirconium lan hafnium, sing bisa digayuh nggunakake cara pamisahan ekstraksi pelarut hydrochloric nggunakake sistem asam hidroklorik (sistem hno-tbp (tributyl (tributyl fosfat). Teknologi fraksi-brain bedhil macem-macem nggunakake prabédan ing jero hfcl lan zrcl ing tekanan dhuwur (ndhuwur 20 atmosperes) wis suwe diteliti, sing bisa ngirit proses klorine sekunder lan nyuda biaya. Nanging, amarga masalah korosi (ZR, HF) CL lan HCL, nanging ora gampang golek bahan kolom pita sing cocog, lan uga bakal nyuda kualitas ZRLCL, tambah akeh biaya purifikasi. Ing taun 1970-an, isih ana ing tahap tes tegak;
Langkah katelu yaiku klorasi sekunder HFO kanggo entuk HFCL sing bisa nyuda;
Langkah kaping papat yaiku pemurnian HFCL lan pengurangan magnesium. Proses iki padha karo pemurnian lan pengurangan zrcl, lan produk semi-rampung semi-asil yaiku hafnium span sing asor;
Langkah kaping lima yaiku kanggo vacuum sing ora bisa dicopot mgcl lan mbalekake magnesium sing berlebihan, nyebabake produk logam sponge. Yen suda agen nggunakake sodium tinimbang magnesium, langkah kaping lima kudu diganti dadi kecemplung banyu
Cara Panyimpenan:
Simpen ing gudang sing adhem lan apik. Aja adoh saka sparks lan sumber panas. Sampeyan kudu disimpen kanthi kapisah saka oksidan, asam, halogen, lsp, lan supaya nyegah panyimpenan. Nggunakake fasilitas lampu jeblugan lan bukti-fasilitas. Nglarang panggunaan peralatan lan alat mekanik sing gampang diobong. Wilayah panyimpenan kudu dilengkapi karo bahan sing cocog kanggo ngemot bocor.
Wektu Pos: Sep-25-2023