Hafnium, metal Hf, jimareya atomî 72, giraniya atomê 178,49, metaleke veguhêz a gewr zîv a bibiriqîn e.
Hafnium şeş îzotopên xwezayê yên bi îstîqrar hene: hafnium 174, 176, 177, 178, 179, û 180. Hafnium bi asîda hîdrochlorîk a zirav, asîda sulfurîk a zirav û çareseriyên alkalîn ên bihêz re reaksiyonê nake, lê di asîda hîdrofluorîk û a reaksiyonê de tê çareserkirin. Navê elementê ji navê Latînî ya Bajarê Kopenhagê tê.
Di sala 1925-an de kîmyazanê swêdî Hervey û fîzîknasê hollandî Koster xwêya hafnîyûmê ya safî bi kristalîzasyona fraksîyonel a xwêyên kompleks ên florînkirî bi dest xistin û bi sodyuma metalîk kêm kirin da ku hafnîyûma metala safî bidest bixe. Hafnium %0,00045 ji qalikê dinyayê dihewîne û di xwezayê de pir caran bi zirconiumê ve girêdayî ye.
Navê berhemê: hafnium
Sembola hêmanê: Hf
Giraniya atomî: 178,49
Tîpa hêmanê: hêmana metalîk
Taybetmendiyên fizîkî:
Hafniummetaleke gewr zîv e û bi şewqa metalîk e; Du guhertoyên hefnîyûmê yên metal hene: α Hafnium guhertoyek hexagonal e ku ji nêz ve tê pak kirin (1750 ℃) ku germahiya veguheztinê ji zirkoniumê bilindtir e. Metal hafnium di germên bilind de cûreyên alotrope hene. Metal hafnium xwedan çarçoveyek bilind a neutronê ye û dikare ji bo reaktoran wekî materyalek kontrolê were bikar anîn.
Du celeb strukturên krîstal hene: li germahiyên li jêr 1300 ℃ (a- Wekhevî) pakkirina dendikê ya hexagonal; Di germahiyên jorî 1300 ℃ de, ew navendê laş kubî ye (β- Wekhevî). Metalek bi plastîk ku li ber nepaqijiyan hişk dibe û şikestî dibe. Di hewayê de stabîl, dema ku dişewite tenê li ser rûyê tarî tarî dibe. Fîlm dikarin bi agirê kibrîçê ve bişewitînin. Taybetmendiyên mîna zirconium. Ew bi avê, asîdên hûrkirî, an bazên bihêz re reaksiyonê nake, lê bi hêsanî di aqua regia û asîda hîdrofluorîk de tê çareser kirin. Bi giranî di pêkhateyên bi valence +4 de. Aliya Hafnium (Ta4HfC5) tê zanîn ku xwedan xala helînê ya herî bilind e (nêzîkî 4215 ℃).
Avahiya krîstal: Xaneya krîstal şeşgoşe ye
hejmara CAS: 7440-58-6
Xala helandinê: 2227 ℃
Xala kelandinê: 4602 ℃
Taybetmendiyên kîmyewî:
Taybetmendiyên kîmyewî yên hafnium pir dişibin yên zirconium, û berxwedana wê ya baş a korozyonê heye û ji hêla çareseriyên avî yên alkalî yên asîdê yên gelemperî ve bi hêsanî nayê pelixandin; Di asîdê hîdrofluorîk de bi hêsanî tê çareser kirin ku kompleksên florînkirî çêbike. Di germahiyên bilind de, hafnium dikare rasterast bi gazên wekî oksîjen û nîtrojenê re jî bibe yek û oksît û nîtrîd çêbike.
Hafnium bi gelemperî di pêkhateyan de xwedî valentek +4 e. Kompleksa sereke yeoxide hafniumHfO2. Sê celebên cûda yên oksîdê hafnium hene:oxide hafniumku bi calsination domdar a sulfate hafnium û oksîdê klorîdê ve hatî wergirtin guhertoyek monoklînîk e; Oksîda hafnîyûmê ya ku bi germkirina hîdroksîda hafnîyûmê li dora 400 ℃ tê bidestxistin, guhertoyek tetragonal e; Ger li jor 1000 ℃ were kalsîn kirin, guhertoyek kubî dikare were bidestxistin. Tevliheviyek din etetrachloride hafnium, ku madeya xav e ji bo amadekirina hefnîyûma metal û dikare bi berteka gaza klorê ya li ser tevliheviya oksîta hafnîum û karbonê were amadekirin. Tetrachloride Hafnium bi avê re dikeve têkiliyê û yekser hîdrolîz dike HfO (4H2O) 2+ionên pir bi îstîqrar. Îyonên HfO2+ di gelek pêkhateyên hafniumê de hene, û dikarin oksîklorîdê hafnîyûmê hîdrokirî HfOCl2 · 8H2O krîstalên bi şiklê derziyê di nav çaroxa hafnîyûmê tetrachloride asîdkirî ya hîdroklorîk de krîstalîze bikin.
Hafnium 4-valent di heman demê de mêldarê avakirina kompleksên bi florîdê ye, ku ji K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6, û (NH4) 3HfF7 pêk tê. Ev kompleks ji bo veqetandina zirconium û hafnium hatine bikar anîn.
Têkiliyên hevpar:
Hafnium dîoksît: navê Hafnium dioxide; Hafnium dioxide; Formula molekular: HfO2 [4]; Taybetmendî: Toza spî bi sê strukturên krîstal: monoclinic, tetragonal, û kub. Dendikan bi rêzdarî 10.3, 10.1, û 10.43g/cm3 in. Xala helandinê 2780-2920K. Xala kelandinê 5400K. Rêjeya berfirehbûna germî 5.8 × 10-6 / ℃. Di avê de, asîda hîdrochlorîk û asîda nîtrîk de nayê çareserkirin, lê di asîdê sulfurîk û hîdrofluorîk asîdê de tê çareserkirin. Bi hilweşandina germî an hîdrolîza pêkhateyên wekî hafnium sulfate û hafnium oxychloride têne hilberandin. Materyalên xav ji bo hilberîna hefnîyûmê metal û aligirên hafnîyûmê. Wekî materyalên rezîl, cil û bergên dijî radyoaktîf, û katalîzator têne bikar anîn. [5] Asta enerjiya atomê HfO hilberek e ku dema çêkirina asta enerjiya atomê ZrO bi hevdemî tê wergirtin. Ji klorîna duyemîn dest pê dike, pêvajoyên paqijkirin, kêmkirin, û distilkirina valahiya hema hema bi yên zirconium re yek in.
Tetrachloride Hafnium: Klorîdê Hafnium (IV), Tetrachloride Hafnium Formula molekular HfCl4 Giraniya molekular 320,30 Karaktera: Bloka krîstal a spî. Hesas ji şilbûnê. Di aceton û metanolê de çareser dibe. Di avê de hîdrolîz bikin ku hafnium oxychloride (HfOCl2) hilberînin. Bi germahiya 250 ℃ germ bikin û vemirînin. Çav, pergala respirasyonê û çerm aciz dike.
Hîdroksîdê Hafnium: Hîdroksîdê Hafnium (H4HfO4), bi gelemperî wekî oksîdek hîdrotekirî HfO2 · nH2O heye, di avê de nayê çareser kirin, di asîdên înorganîk de bi hêsanî tê çareser kirin, di ammoniakê de nayê çareser kirin û kêm kêm di hîdroksîdê sodyûmê de jî tê çareser kirin. Germ bikin 100 ℃ da ku hîdroksîdê hafnîyûmê HfO (OH) çêbibe. 2. Barîna hîdroksîda hafnîyûmê ya spî bi reaksiyona xwêya hafnîumê (IV) bi ava amonyak re dikare were bidestxistin. Ew dikare ji bo hilberîna pêkhateyên din ên hafnium were bikar anîn.
Dîroka Lêkolînê
Dîroka Vedîtinê:
Di sala 1923an de kîmyazanê swêdî Hervey û fîzîknasê hollandî D. Koster di zirkona ku li Norwêc û Gronlandê tê hilberandin hafnium keşf kirin û navê wê kirin hafnium, ku ji navê latînî Hafnia ya Kopenhagê derketiye. Di sala 1925-an de, Hervey û Coster zirkonyûm û tîtanyûm ji hev veqetandin û bi rêbaza krîstalîzasyona fraksîyonel a xwêyên kompleks ên florînkirî ji bo bidestxistina xwêyên hafnîyûmê yên safî; Û xwêya hafnîyûmê bi sodyûmê metalîk kêm bikin da ku hafnîyûma metala safî bistînin. Hervey nimûneyek ji çend milîgram hafnîyûma pak amade kir.
Ceribandinên kîmyewî yên li ser zirconium û hafnium:
Di ceribandinek ku ji hêla Profesor Carl Collins ve li Zanîngeha Teksasê di sala 1998-an de hate kirin, hate îdia kirin ku 178 m2 hafnîyûma tîrêjên gamayê (îzomera hafnium-178m2 [7]) dikare enerjiyek pir mezin berde, ku ev yek pênc rêz ji reaksiyonên kîmyayî mezintir e. ji reaksiyonên nukleerî sê rêzên mezinahiyê kêmtir in. [8] Hf178m2 (hafnium 178m2) di nav îzotopên hevdem-dirêj de temenê herî dirêj e: Hf178m2 (hafnium 178m2) xwediyê nîv-jiyana 31 salan e, di encamê de radyoaktîvîteya xwezayî ya bi qasî 1,6 trîlyon Bekerel peyda dibe. Di rapora Collins de tê gotin ku di gramek Hf178m2 ya safî (hafnium 178m2) de bi qasî 1330 megajoul hene, ev jî bi qasî enerjiya ku ji teqîna 300 kîlo teqemeniyên TNT derketiye re ye. Rapora Collins destnîşan dike ku di vê reaksiyonê de hemî enerjî di forma tîrêjên X an tîrêjên gamma de têne berdan, ku enerjiyê bi lezek pir bilez berdide, û Hf178m2 (hafnium 178m2) hîn jî dikare di tansiyonên pir kêm de bertek nîşan bide. [9] Pentagon fon ji bo lêkolînê veqetandiye. Di azmûnê de, rêjeya sînyala-dengê pir kêm bû (bi xeletiyên girîng), û ji hingê ve, tevî gelek ceribandinên zanyarên ji gelek rêxistinan di nav de Ajansa Lêkolînê ya Projeyên Pêşkeftî yên Wezareta Parastinê ya Dewletên Yekbûyî (DARPA) û Şêwirmendiya Parastina JASON Koma [13], tu zanyarî nekariye vê reaksiyonê di bin şert û mercên ku ji hêla Collins ve hatî îdîa kirin bi dest bixe, û Collins delîlên xurt peyda nekiriye ku hebûna vê reaksiyonê îspat bike. Collins rêbazek bikar anîna tîrêjên gammayê yên binavkirî ji bo berdana enerjiyê ji Hf178m2 (hafnium 178m2) [15] pêşniyar kir, lê zanyarên din bi teorîkî îsbat kirin ku ev reaksiyonê nayê bidestxistin. [16] Hf178m2 (hafnium 178m2) bi gelemperî di civata akademîk de tê bawer kirin ku ne çavkaniya enerjiyê ye.
Qada serîlêdanê:
Hafnium ji ber şiyana xwe ya belavkirina elektronan pir bikêr e. Ji bo lûleyên tîrêjê yên rontgenê wekî katod tê bikar anîn, û aligirên hafnium û tungsten an molîbdenê wekî elektrod ji bo lûleyên dakêşana voltaja bilind têne bikar anîn. Bi gelemperî di pîşesaziya çêkirina têlên katod û tungstenê de ji bo tîrêjên X tê bikar anîn. Hafnium Paqij di pîşesaziya enerjiya atomê de ji ber plastîkbûna xwe, hilberandina hêsan, berxwedana germahiya bilind, û berxwedana korozyonê materyalek girîng e. Hafnium xwedan çarçoveyek mezin a girtina neutrona termal e û vegirtinek neutronê ya îdeal e, ku dikare ji bo reaktorên atomê wekî rodeyek kontrolê û amûrek parastinê were bikar anîn. Toza Hafnîyûmê ji bo rokêtan dikare wekî pêvek were bikar anîn. Katodê lûleyên X-ray dikare di pîşesaziya elektrîkê de were çêkirin. Alîgirê Hafnium dikare wekî qata parastinê ya pêşîn ji bo nozeyên rokêtan û balefirên ku ji nû ve têketinê diherikin xizmet bike, di heman demê de alloya Hf Ta dikare ji bo çêkirina pola amûr û materyalên berxwedanê were bikar anîn. Hafnium wekî hêmanek lêzêdekirî di aligirên berxwedêr ên germê de, wekî tungsten, molîbden, û tantal, tê bikar anîn. HfC ji ber serhişkiya xwe ya bilind û xala helandinê dikare wekî lêzêdekerek ji bo alloyên hişk were bikar anîn. Xala helandinê ya 4TaCHfC bi qasî 4215 ℃ e, ku ew dike hevbenda ku xwedan xala helînê ya herî naskirî ye. Hafnium dikare di gelek pergalên enflasyonê de wekî hilberek were bikar anîn. Hilberên Hafnium dikarin gazên nehewce yên wekî oksîjen û nîtrojenê yên di pergalê de hene derxînin. Hafnium bi gelemperî di rûnê hîdrolîk de wekî pêvekek tê bikar anîn da ku pêşî li avdana rûnê hîdrolîk di dema operasyonên xeternak de bigire, û xwedan taybetmendiyên dijberî yên xurt e. Ji ber vê yekê, ew bi gelemperî di rûnê hîdrolîk a pîşesaziyê de tê bikar anîn. petrolê hîdrolîk tibî.
Elementa Hafnium di nanoprosesorên herî dawî yên Intel 45 de jî tê bikar anîn. Ji ber hilberandina dîoksîta silicon (SiO2) û jêhatîbûna wê ya kêmkirina qelewbûnê da ku bi domdarî performansa transîstor baştir bike, hilberînerên pêvajoyê dîoksîta silicon wekî materyalê ji bo dielektrîkên dergehê bikar tînin. Dema ku Intel pêvajoya çêkirina 65 nanometre destnîşan kir, her çend wê her hewil da ku qalindahiya deriyê dîoksîta silicon dielektrîkî dakeve 1.2 nanometre, ku bi qasî 5 qatên atomê ye, dijwariya xerckirina hêzê û belavbûna germê jî dê zêde bibe dema ku transîstor. bi mezinahiya atomê kêm bû, di encamê de bermahiyên heyî û enerjiya germê ya nepêwîst bû. Ji ber vê yekê, ger karanîna materyalên heyî bidome û qalindahî bêtir were kêm kirin, rijandina dielektrîkê ya dergehê dê bi girîngî zêde bibe, teknolojiya transîstorê bigihîne sînorên xwe. Ji bo çareserkirina vê pirsgirêka krîtîk, Intel plan dike ku li şûna silicon dioksîtê, ku bi serfirazî ji 10 qatan lehiyê kêm kiriye, materyalên K-ya bilindtir (materyalên bingeha hafnium) wekî dielektrîkên dergehê bikar bîne. Li gorî nifşa berê ya teknolojiya 65nm, pêvajoya 45nm ya Intel bi qasî du caran tîrêjiya transîstorê zêde dike, ku rê dide zêdekirina hejmara giştî ya transîstoran an kêmkirina qebareya pêvajoyê. Wekî din, hêza ku ji bo veguheztina tranzîstorê hewce dike kêmtir e, mezaxtina hêzê bi qasî 30% kêm dike. Têkiliyên hundurîn ji têla sifir a ku bi k dielektrîkê kêm ve hatî berhev kirin, bi rêkûpêk karîgeriyê baştir dike û xerckirina hêzê kêm dike, û leza guheztinê bi qasî 20% zûtir e.
Dabeşkirina mîneral:
Hafnium ji metalên ku bi gelemperî têne bikar anîn wekî bismut, kadmium, û merkur xwedî pirbûna qalikê pirtir e û di naverokê de bi beryllium, germanium û uranyumê re wekhev e. Hemî mîneralên ku zirkonyûm dihewîne hafnium heye. Zîrkona ku di pîşesaziyê de tê bikaranîn %0,5-2 hafnium heye. Beryllium zircon (Alvite) di kanzaya zirconium ya duyemîn de dikare heya 15% hafnium hebe. Cûreyek zirkona metamorfîk jî heye, cyrtolite, ku ji %5 HfO heye. Rezervên her du madenên paşîn hindik in û hêj di pîşesaziyê de nehatine pejirandin. Hafnium bi giranî di dema hilberîna zirconium de tê derxistin.
Ew di piraniya kanzayên zirconium de heye. [18] [19] Ji ber ku naverokek di qalikê de pir kêm e. Ew pir caran bi zirconium re hevaheng e û madenê wê yê veqetandî tune.
Rêbaza Amadekirinê:
1. Ew dikare bi kêmkirina magnezyûmê ya tetrachloride hafnium an jî hilweşandina germî ya iodide hafnium were amadekirin. HfCl4 û K2HfF6 jî dikarin wekî madeyên xav werin bikar anîn. Pêvajoya hilberîna elektrolîtîkî ya di NaCl KCl HfCl4 an jî K2HfF6 helîna zirkonyûmê de mîna ya hilberîna elektrolîtîk a zirconium e.
2. Hafnium bi zirkonyûmê re bi hev re heye, û ji bo hafnîyûmê madeya xav a cuda tune. Madeya xav a çêkirina hafnîyûmê oksîda hafnîyûmê ya xav e ku di pêvajoya çêkirina zirkonyûmê de tê veqetandin. Oksîdê hafnîyûmê bi rîsîna pevguhertina îyonê derxînin, û dûv re heman rêbazê wekî zirkonium bikar bînin da ku ji vê oksîdê hafnîyûmê metal amade bikin.
3. Ew dikare bi hev germkirina tetrachloride hafnium (HfCl4) bi sodyûmê bi kêmkirinê were amadekirin.
Rêbazên pêşîn ên ji bo veqetandina zirconium û hafnium krîstalîzasyona fraksîyonel a xwêyên kompleks ên florînkirî û barîna perçeyî ya fosfatan bûn. Ev rêbaz ji bo xebitandinê dijwar in û bi karanîna laboratîfê re sînordar in. Teknolojiyên nû yên ji bo veqetandina zirkonyûm û hafnium, mîna distilkirina fraksyonasyonê, derxistina çareserker, veguheztina îyonê, û veguheztina perçebûnê, yek li pey hev derketine, digel ku derxistina çareserker pratîktir e. Du pergalên veqetandinê yên ku bi gelemperî têne bikar anîn pergala cyclohexanone thiocyanate û pergala asîdê nitric a tributyl fosfate ne. Berhemên ku bi rêbazên jorîn têne wergirtin hemî hîdroksîdê hafnium in, û oksîda hafnîyûmê ya paqij dikare bi kelînasyonê were bidestxistin. Paqijiya bilind hafnium dikare bi rêbaza veguheztina ionê were bidestxistin.
Di pîşesaziyê de, hilberîna metal hafnium bi gelemperî hem pêvajoya Kroll û hem jî pêvajoya Debor Aker vedigire. Pêvajoya Kroll kêmkirina tetrachloride hafnium bi karanîna magnesium metalîk ve girêdayî ye:
2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf
Rêbaza Debor Aker, ku wekî rêbaza iodîzasyonê jî tê zanîn, ji bo paqijkirina spongên mîna hafnîyûmê û bidestxistina hefnîyûma metalê ya nerm tê bikar anîn.
5. Hilweşîna hafnium di bingeh de wekî ya zirkonyûmê ye:
Pêngava yekem hilweşandina kanzayê ye, ku sê rêbazan vedihewîne: Klorkirina zirkonê ji bo bidestxistina (Zr, Hf) Cl. helandina alkali ya zircon. Zirkon bi NaOH re li dora 600 dihele, û zêdetirî 90% ji (Zr, Hf) O vediguhere Na (Zr, Hf) O, digel SiO vediguhere NaSiO, ku ji bo jêbirinê di avê de tê helandin. Na (Zr, Hf) O dikare wekî çareya orîjînal ji bo veqetandina zirconium û hafnium piştî ku di HNO de tê hilweşandin were bikar anîn. Lêbelê, hebûna koloidên SiO veqetandina derxistina çareserker dijwar dike. Bi KSiF-ê re şelandin û di avê de bihelînin da ku çareseriya K (Zr, Hf) F bi dest bixin. Çareserî dikare zirconium û hafnium bi krîstalîzasyona perçeyî veqetîne;
Pêngava duyemîn veqetandina zirconium û hafnium e, ku dikare bi karanîna rêbazên veqetandina derxistina çareserker bi karanîna pergala hîdrochloric acid MIBK (methyl isobutyl ketone) û pergala HNO-TBP (tributyl fosphate) were bidestxistin. Teknolojiya dabeşkirina pir-qonaxa ku bi karanîna cûdahiya zexta buharê ya di navbera HfCl û ZrCl de di bin tansiyona bilind de (ji 20 atmosfêran de) dihele, demek dirêj hatî lêkolîn kirin, ku dikare pêvajoya klorîna duyemîn xilas bike û lêçûn kêm bike. Lêbelê, ji ber pirsgirêka korozyonê ya (Zr, Hf) Cl û HCl, ne hêsan e ku meriv materyalên stûna perçebûnê ya maqûl bibîne, û ew ê di heman demê de kalîteya ZrCl û HfCl jî kêm bike, lêçûnên paqijkirinê zêde bike. Di salên 1970-an de, ew hîn di qonaxa ceribandina nebatê ya navîn de bû;
Pêngava sêyem klorandina duyemîn a HfO ye ku ji bo kêmkirinê HfCl ya xav bidest bixe;
Pêngava çaremîn paqijkirina HfCl û kêmkirina magnesium e. Ev pêvajo heman safîkirin û kêmkirina ZrCl ye, û hilbera nîv-qediyayî hafnîyûmê spongê qelew e;
Pêngava pêncemîn ev e ku meriv hafnîyûmê spongeya xav bi valahiya distîne da ku MgCl jê bibe û magnezyûmê metalê yê zêde were vegerandin, û di encamê de hilberek qediyayî ya hefnîyûma metala spongê çêdibe. Ger kargêrê kêmker li şûna magnesiumê sodyûm bikar bîne, divê gava pêncemîn ji bo rijandina avê were guheztin.
Rêbaza hilanînê:
Li depoyek sar û bi hewa hilanîn. Ji çirûsk û çavkaniyên germê dûr bimînin. Pêdivî ye ku ew ji oksîdan, asîd, halojen, hwd. veqetandî were hilanîn û ji berhevkirina hilanînê dûr bixe. Bi kar anîna ronahiyê û tesîsên vehewandina-delîlên teqînê. Bikaranîna amûr û amûrên mekanîzmayî yên ku ji çirûskan re çêdibin qedexe bikin. Divê cîhê hilanînê bi materyalên guncav were saz kirin da ku lehiyan bigire.
Dema şandinê: Sep-25-2023