Гафний, металл HF, 72 атомдық саны, атом салмағы 178.49, бұл жылтыр күміс сұр түсті металл.
Хафнийдің алты табиғи тұрақты изотоптары бар: HAFNIUM 174, 176, 177, 177, 177, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 179, 170. Элемент атауы Копенгаген қаласының латынша атынан шығады.
1925 жылы швед химия және голландиялық физик Cost Coste таза металл бұйымдарының фракциялық кристалдануымен таза гипний тұзын алды және оны металл металл гипнигін алу үшін металл натриймен азайтты. Хафнийде жер қыртысының 000045% бар және көбінесе табиғатта циркониймен байланысты.
Өнім атауы: Хафний
Элемент белгісі: HF
Атом салмағы: 178.49
Элемент түрі: металл элементі
Физикалық қасиеттері:
Гафнийметалл жылтырлығы бар күміс сұр металл; Металл Хафнийдің екі нұсқасы бар: α Хафний - бұл тығыз оралған нұсқасы (1750 ℃), Цирконийден гөрі жоғары өзгеретін температурасы бар. Металл Хафнийде жоғары температурада аллотроздың нұсқалары бар. Металл Хафнийдің жоғары нейтронды сіңіру көлденең қимасы бар және оларды реакторлар үшін бақылау материалы ретінде пайдалануға болады.
Кристалл құрылымдарының екі түрі бар: 1300 ℃ (α- теңдеуі) төмен температурада алтыбұрышты тығыз қаптама; 1300 ℃ жоғары температурада, бұл денеге негізделген текше (β- теңдеуі). Қоспасы бар және қоспалар болған кезде сынғыштар пайда болатын металл. Әуеде тұрақты, күйіп қалған кезде ғана қараңғыланады. Жігіттер матчтың жалынымен жағуға болады. Цирконийге ұқсас қасиеттер. Бұл суға, сұйылтылған қышқылдарға немесе күшті негіздерге де әсер етпейді, бірақ Aqua Regia және гидрофлуорий қышқылында оңай ериді. Негізінен + 4 валенттілігі бар қосылыстарда. Хафний қорытпасы (TA4HFC5) ең жоғары балқу нүктесі бар екені белгілі (шамамен 4215 ℃).
Кристалл құрылымы: кристалды жасуша - алтыбұрышты
CAS нөмірі: 7440-58-6
Мұғаттау нүктесі: 2227 ℃
Қайнау: 4602 ℃
Химиялық қасиеттері:
Хафнияның химиялық қасиеттері цирконийге өте ұқсас, және оның коррозияға төзімділігі жақсы және жалпы қышқыл алқали алқали сулы шешімдерімен оңай бүлінбейді; Фторланған кешендер құруға гидророф тәрізді қышқылда оңай ериді. Жоғары температурада HAFNIUM сонымен қатар оксидтер мен нитридтерді қалыптастыру үшін оттегі мен азотты сияқты газдармен тікелей үйлеседі.
Хафний көбінесе қосылыстарда + 4 генерациясы бар. Негізгі қосылыс болып табыладыХафний оксидіHFO2. Хафний оксидінің үш түрлі нұсқалары бар:Хафний оксидіГафний сульфатының және хлорид оксидінің үздіксіз кальцийленгенімен алынған моноклиндік нұсқа; Гафний оксиді Хафний гидроксидін шамамен 400 ℃-ді жылыту арқылы алынған цеха Егер 1000 ℃-ден жоғары болса, текше нұсқасын алуға болады. Тағы бір қосылыс болып табыладыХафний Тетрахлорид, бұл металл гипнигін дайындауға арналған шикізат болып табылады және хафний оксиді мен көміртектің қоспасына хлорлы газды рецептпен дайындауға болады. Хафний Тетрахлорид сумен байланысқа түсіп, дереу жоғары деңгейлі HFO (4H2O) 2 + иондарына дейін гидролиздер. HFO2 + иондары көпшіліктің көп қосылыстарында бар және инелер тәрізді гидратталған гидратирленген галерленген хафний оксиклориді HFOCL2 · 8H2O кристалдарын қышқыл қышқылының қышқылындағы қышқыл қышқылы гипний тетрахлориді ерітіндісіндегі кристалдар.
4-Валентті Хафний сонымен қатар, фторлы, k3hff6, k3hff7, (NH4) 2HFF6 және (NH4) (NH4) (NH4) (NH4) 3HFF7 және (NH4) Бұл кешендер цирконий мен Хафний бөлу үшін пайдаланылды.
Жалпы қосылыстар:
Хафний диоксиді: Гафний диоксиді атауы; Хафний диоксиді; Молекулалық формула: HFO2 [4]; Меншік: үш кристалды құрылымы бар ақ ұнтақ: моноклиндік, тетромал және текше. Тығыздығы 10,3, 10.1, және 10.43g / см3, сәйкесінше. 2780-2920K балқыту нүктесі. Қайнау 5400K. Жылу кеңею коэффициенті 5.8 × 10-6 / †. Суда, тұз қышқылымен, тұз қышқылымен және азот қышқылымен, бірақ концентрацияланған күкірт қышқылымен және гидрофтор қышқылымен ериді. Гафний сульфаты және Хафний оксихлориді сияқты қосылыстардың термиялық ыдырауы немесе гидролизі өндіріледі. Металл Хафний мен Хафний қорытпаларын өндіруге арналған шикізат. Отқа төзімді материалдар, радиоактивті жабындар және катализаторлар ретінде қолданылады. [5] Атом энергиясы деңгейі HFO - бұл AtoM Energy Desply Zro шығарған кезде бір уақытта алынған өнім. Екінші хлорлаудан бастап тазарту, азайту және вакуумдық дистилляция процестері циркониймен бірдей.
Хафний Тетрахлорид: Хафний (IV) хлориді, Хафний тетрачлорид Молекулалық формула HFCL4 молекулалық салмақ 320.30 Мінезі: Ақ кристалды блок. Ылғалға сезімтал. Ацетон мен метанолда ериді. Гафний оксихлоридін алу үшін судағы гидролиз (HFOCL2). 250 ℃ және буландырыңыз. Көзге, тыныс алу жүйесіне және теріге тітіркендіреді.
Гафний гидроксиді: әдетте гафний гидроксиді (H4HFO4), әдетте, гидратталған оксид ретінде, суда ерімейді, бей-изогент қышқылдарында оңай еріген, аммиакта ерімейді және натрий гидроксидінде сирек ериді. Hafnium гидроксиді HFO (OH) 2-ге дейін heat heat дейін жылытыңыз, Hafnium (IV) аммиак суымен тұзды алу арқылы ақ гафний гидроксиді тұнбасын алуға болады. Оны басқа гафний қосылыстарын шығару үшін пайдалануға болады.
Зерттеу тарихы
Табу тарихы:
1923 жылы Швеция химияшысы Херви және Голландиялық физик Д. Костер Норвегияда және Гренландияда өндірілген цирконда Хафний тапты және ол Хафнийді Латпний деп атады, олар Копенгагеннің Хафниядан шыққан Хафний деп атады. 1925 жылы Hervy және CORTER таза гафний тұзын алу үшін флювинатталған кешенді тұздардың фракциялық кристалдану әдісімен цирконий мен титанмен бөлінді; Және таза металл гафний алу үшін металл натрийімен гафний тұзын азайтыңыз. Херви бірнеше миллиграмм таза гафнийдің үлгісін дайындады.
Цирконий және Хафнийдегі химиялық эксперименттер:
1998 жылы Техас университетінде профессор Карл Карлиндер жүргізген тәжірибесінде гамма-сәулелендірілген Гафна 178 м2 (изомер Хафний-178М2 [7]) гафнийдің (7]) химиялық реакцияларға қарағанда бес тапсырыс бере алады, бұл химиялық реакциялардан, бірақ ядролық реакциялардан гөрі үш тапсырыс. [8] HF178M2 (Hafnium 178M2) ұқсас ұзақ өмір сүру ұзақтығы бар: HF178M2 (HAFNIUM 178M2) 31 жыл ішінде, нәтижесінде шамамен 1,6 трлн Беккерлерден тұрады. Коллинзаждың есебінде таза HF178M2 (Hafnium 178m2) шамамен 1330 мегажоуль бар, ол шамамен 1330 мегажоуль, ол 300 келі жарылғыш заттардың жарылысымен шығарылған энергияға тең. Коллинзалардың есебі бұл реакциядағы барлық энергия редуалды немесе гамма-сәулелер түрінде шығарылғанын білдіреді, олар энергияны өте тез босатады, ал HF178M2 (Hafnium 178m2), ал HF178M2 (Hafnium 178m2) өте төмен концентрацияға реакция жасай алады. [9] Пентагонда зерттеулерге қаражат бөлінді. Экспериментте шуылға қатысты арақатынас өте төмен болды (маңызды қателіктермен), содан кейін бірнеше ұйымның және Джейсонның қорғаныс кеңесіне және Коллиндтердің көптеген тәжірибелеріне қарамастан, ешқандай ғалымдар осы реакцияның бар екендігіне сенімді бола алмады, алаяқтар коллинз индукцияланған гамма сәулесін қолдану әдісін ұсынды HF178m2-ден энергия шығаратын шығарындылар (Хафний 178 м2) [15], бірақ басқа ғалымдар бұл реакцияға қол жеткізуге болатындығы туралы теориялық түрде дәлелденді. [16] HF178M2 (Хафний 178 м2) академиялық қоғамдастыққа энергия көзі болмауы керек
Қолдану өрісі:
Хафний электрондар шығару қабілетіне байланысты өте пайдалы, мысалы, электрондар сияқты, мысалы, қыздыру лампаларында қолданылады. Рентген түтіктері үшін катод ретінде пайдаланылады, ал гафний мен вольфрам немесе молибденнің қорытпалары жоғары вольтты разряд түтіктері үшін электродтар ретінде қолданылады. Катод және вольфрам сымдарында рентген сәулелерінде жиі қолданылады. Таза Хафний - бұл оның икемділігі, оңай өңдеу, жоғары температураға төзімділігі және коррозияға төзімділігі арқасында атом энергетикасындағы маңызды материал. Хафнийде үлкен термиялық нейтронды лақтырады және идеалды нейтронды сіңіргіш болып табылады, оны басқарудың өзегі және атомдық реакторларға арналған қорғаныс құралы ретінде пайдалануға болады. Хафний ұнтағын зымыранға арналған пропеллер ретінде пайдалануға болады. Рентген түтіктерінің катодты электр саласындағы өндірілуі мүмкін. Хафний қорытпасы зымыранның саңылаулары мен сырғанауды қайта қабылдауға бағытталған қорғаныс қабаты ретінде қызмет ете алады, ал HF TA Cloy Cloy-ді болат және төзімді материалдарды өндіру үшін пайдалануға болады. Хафний вольфрам, молибден және тантал сияқты ыстыққа төзімді қорытпаларда қосымша элемент ретінде қолданылады. HFC-ді қатты қорықпалар үшін қосымша ретінде қолдануға болады, ол жоғары қаттылық пен балқу нүктесіне байланысты. 4TACHFC балқу нүктесі шамамен 4215 ℃, оны ең танымал балқыту нүктесімен қосады. Хафнийді көптеген инфляциялық жүйелерде қолдануға болады. Гафнийдің графтері жүйеде оттегі мен азотты сияқты қажет емес газдарды алып тастай алады. Хафний көбінесе гидравликалық майға қосымша ретінде қолданылады, сондықтан гидравликалық майдың тәуекелі кезінде гидравликалық май құюына жол бермейді және құбылмалылыққа қарсы қасиеттерге ие. Сондықтан ол жалпы өндірістік гидравликалық майда қолданылады. Медициналық гидравликалық май.
Хафний элементі сонымен қатар Intel 45 нанопроцессорларында да қолданылады. Кремний диоксидінің (SiO2) өндіру мүмкіндігіне және оның қалыңдығын азайтуға қабілетті және оның қалыңдығын азайтуға мүмкіндік бере отырып, транзисторлы өнімді үздіксіз жетілдіруге, процессор өндірушілері Gate DieleCtrics материалы ретінде кремний диоксидін пайдаланады. Intel 65 нанометрді өндіру процесін енгізген кезде, ол кремний диоксидтерінің диэлектрлік диэлектриктерінің қалыңдығын 5 қабатқа дейін, энергияны тұтыну мен жылу таратудың қиындауы, сонымен қатар транзистор атом мөлшеріне дейін азайтылды, нәтижесінде ағымдағы қалдықтар мен қажетсіз жылу энергиясы пайда болды. Осылайша, егер ағымдағы материалдар қолданылса және қалыңдығы одан әрі азаяды, ал қалыңдығы одан әрі азаяды, қақпаның ағуы транзистор технологиясын өз лимиттеріне едәуір арттырады. Осы сыни мәселені шешу үшін Intel жоғары K материалдарын (Hafnium негізіндегі материалдар) 10 еседен астам ағып кеткен кремний диоксидінің орнына қақпа диэлектриктері ретінде пайдалануды жоспарлап отыр. 65NM технологиясымен салыстырғанда Intel-тің 45NM процесі транзистордың тығыздығын екі есе, транзисторлардың жалпы санының жалпы санының өсуіне немесе процессордың көлемінің азаюына мүмкіндік береді. Сонымен қатар, транзисторды коммутациялау үшін қажетті қуат азаяды, қуатты тұтынуды 30% -ға азайтады. Ішкі қосылыстар төмен k dielectric және су шығынымен жұпталған мыс сымнан жасалған, тиімділігі мен қуатты азайту және коммутация жылдамдығы шамамен 20% құрайды
Минералды бөлу:
Хафнийдің көп мөлшерде қаныққан молдығына ие, мысалы, висмут, кадмий және сынап, және бериллий, Германия және уранға тең. Құрамында цирконий бар барлық минералдар құрамында гафний бар. Өнеркәсіпте қолданылатын цирконның құрамында 0,5-2% гафний бар. Орта цирконий кендеріндегі бериллий цирконы (альвит) 15% -ға дейін гафнийден тұрады. Сондай-ақ, метаморфты цирконның түрі, киртолит бар, оның құрамында 5% HFO бар. Соңғы екі минералдың қоры аз және әлі де өнеркәсіпте қабылданған жоқ. Хафний негізінен цирконий өндірісі кезінде қалпына келтіріледі.
Ол көптеген цирконий кендерінде бар. [18] [19] Себебі, қыртыста аз ғана зат бар. Ол көбінесе циркониймен бірге және бөлек кен жоқ.
Дайындау әдісі:
1. Оны Хафний тетрахлорид немесе Хафний йодидінің жылу ыдысы магнийді азайту арқылы дайындалуы мүмкін. HFCL4 және K2HFF6 шикізаты ретінде де қолданыла алады. NACL KCL4 немесе K2HFF6 балқымасындағы электролиттік өндіріс процесі цирконийдің электролиттік өндірісіне ұқсас.
2 Хафний өндіретін шикізат - бұл цирконийді өндіру барысында бөлінген шикі гафний оксиді. Ион алмасу шайырын пайдаланып гафний оксиді шығарып, содан кейін осы Гафний оксидінен металл гипнигін дайындау үшін цирконий сияқты бірдей әдісті қолданыңыз.
3
Цирконий мен Хафнийді бөлудің алғашқы әдістері фосфаттардың фосфаттарының флюсленген күрделі тұздарының фракциялық кристалдануы және фосфаттардың фракциялық жауын-шашыны болды. Бұл әдістер жұмыс істеуге ыңғайлы және зертханалық пайдаланумен шектеледі. Айналдыруды дистилляция, еріткіш экстракция, ион алмасу, ион алмасу, ион алмасу және фракция адсорбциясы сияқты бөлудің жаңа технологиялары бір-бірінен кейін пайда болды, еріткіш экстракциясы практикалық. Екі кеңейтілген бөлу жүйесі - циклогексанонның циклогендік жүйесі және трибутиль фосфаты азот қышқылы жүйесі. Жоғарыда аталған әдістермен алынған өнімдердің барлығы гафний гидроксиді, ал таза Хафний оксиді болып табылады. Hafnium-ді жоғары тазалық ион алмасу әдісімен алуға болады.
Өнеркәсіпте металл гипноз өндірісі көбінесе Kilrol процесі де, Debrol процесі де, Debor Aker процесін де қамтиды. KERLLED процесі металл магнийді қолдана отырып, Хафний тетрахлоридті азайтуды қамтиды:
2MG + HFCL4- → 2MGCL2 + HF
Сондай-ақ, йодтау әдісі деп аталатын Debos Aker әдісі гафний сияқты губканы тазарту және икемді металл гипния алу үшін қолданылады.
5. Хафний балқыту негізінен циркониймен бірдей:
Бірінші қадам - руданың ыдырауы, ол үш әдісті қамтиды: цирконның хлорлануы (ZR, ZR, HF) CL. Цирконды алкали ерітеді. Zircon 600-ге жуық, ал 90% -дан астамы (ZR, ZR, HF) O 90% -дан астамы NA (ZR, HF) o-ға айналады, SiO-мен, SiO-мен суда суда еріген. Na (ZR, HF) O алу үшін қолдануға болады, ол HOLO-да ерігеннен кейін цирконий мен Хафнийді бөлу үшін қолдануға болады. Алайда, Sio коллоидтарының болуы еріткішті алуды қиындатады. Ksif және k (zr, hf) f ерітіндісін алу үшін суға суға батырыңыз. Шешім цирконий мен Хафнийді бөлшек кристалдану арқылы бөле алады;
Екінші қадам - бұл цирконий мен Хафнийдің бөлінуі, оны MIBK (метил изобутил Кетон) жүйесі және HNO-TBP (Tributyl фосфаты) жүйесі арқылы еріткішті бөлу әдістерін қолдану арқылы қол жеткізуге болады. Жоғары қысымды (20 атмосфера) арасындағы будың қысымының айырмашылығын қолдана отырып, көп сатылы фракциялау технологиясы жоғары деңгейде оқытылды, бұл жалпы хлорлау процесін сақтайды және шығындарды азайтады. Алайда, (ZR, HF) CL және HCL коррозия проблемаларына байланысты, тиісті фракциялық баған материалдарын табу оңай емес, сонымен қатар ол ZRCL және HFCL сапасын төмендетеді, сонымен бірге тазарту шығындарын арттыру. 1970 жылдары ол әлі де аралық өсімдіктерді сынау сатысында болды;
Үшінші қадам - HFO-ның жалпы хлорлануы, шикі HFCL алу үшін;
Төртінші қадам - HFCL және магнийді азайтуды тазарту. Бұл процесс ZRCL тазарту және азайтумен бірдей, ал алынған жартылай фабрикаттардан жасалған өнім дөрекі гофний;
Бесінші қадам - MGGCL-ді жою және магнийді кетіру үшін шикі гафнийдің бесінші қадамы, себебі губка металл гафнийінің дайын өніміне әкеледі. Егер төмендететін агент магнийдің орнына натрийді қолданса, бесінші қадам судың батырылуына ауыстырылуы керек
Сақтау әдісі:
Салқын және желдетілетін қоймада сақтаңыз. Ұшқындар мен жылу көздерінен аулақ болыңыз. Оны бөлек тотықтырғыштардан, қышқылдардан, галогендерден және т.б. сақтау керек және сақтауды болдырмау керек. Жарылысқа төзімді жарықтандыру және желдету қондырғыларын пайдалану. Ұшқындарға бейім механикалық жабдықтар мен құралдарды пайдалануға тыйым салынады. Сақтау алаңы ағып кетуі үшін қолайлы материалдармен жабдықталуы керек.
POST TIME: SEP-25-2023