Hafnium, metaly Hf, isa atomika 72, lanja atômika 178.49, dia metaly tetezamita volondavenona volafotsy mamirapiratra.
Ny Hafnium dia manana isotopes enina voajanahary voajanahary: hafnium 174, 176, 177, 178, 179, ary 180. Ny Hafnium dia tsy mihetsika amin'ny asidra hydrochloric dilute, asidra solifara mando, ary vahaolana alkaline mahery, fa mety levona amin'ny asidra hydrofluoric sy aqua regia. Ny anaran'ny singa dia avy amin'ny anarana latinina hoe Copenhague City.
Tamin'ny 1925, ny mpahay simia Soedoà Hervey sy Koster, mpahay fizika holandey, dia nahazo sira hafnium madio tamin'ny alalan'ny kristaly fractional ny sira complex fluorinated, ary nampihena izany tamin'ny sodium metaly mba hahazoana hafnium metaly madio. Ny hafnium dia misy 0,00045% amin'ny hoditry ny tany ary matetika mifandray amin'ny zirconium amin'ny natiora.
Anaran'ny vokatra: hafnium
Element symbol: Hf
Lanja atomika: 178.49
Karazana singa: singa metaly
Toetra ara-batana:
Hafniumdia metaly volondavenona volafotsy misy famirapiratana metaly; Misy karazany roa ny hafnium metaly: α Hafnium dia variana hexagonal feno feno (1750 ℃) miaraka amin'ny mari-pana fiovana ambony kokoa noho ny zirconium. Ny hafnium metaly dia manana variana allotrope amin'ny hafanana ambony. Ny hafnium metaly dia manana fizarazarana neutron avo lenta ary azo ampiasaina ho fitaovana fanaraha-maso ho an'ny reactors.
Misy karazany roa ny rafitra kristaly: fonosana hexagonal matevina amin'ny hafanana ambany 1300 ℃（ α- Equation); Amin'ny mari-pana mihoatra ny 1300 ℃, dia toratelo mifototra amin'ny vatana (β- Equation). Ny metaly misy plastika izay mihamafy sy mihasimba eo anatrehan'ny loto. Marin-toerana eny amin’ny rivotra, mihamaizina fotsiny ny ety ambonin’ny tany rehefa may. Ny filamenta dia azo arehitra amin'ny lelafon'ny afokasoka. Toetra mitovy amin'ny zirconium. Tsy mihetsiketsika amin'ny rano, asidra mando, na fototra matanjaka izy io, fa mora levona amin'ny aqua regia sy asidra hydrofluoric. Amin'ny ankapobeny amin'ny fitambarana misy valence a + 4. Ny firaka Hafnium (Ta4HfC5) dia fantatra fa manana ny haavony avo indrindra (4215 ℃ eo ho eo).
Firafitry ny kristaly: Hexagonal ny sela kristaly
CAS laharana: 7440-58-6
Fandoroana: 2227 ℃
Mangotraka: 4602 ℃
Toetra simika:
Ny toetra simika amin'ny hafnium dia mitovy amin'ny an'ny zirconium, ary manana fanoherana tsara izy ary tsy mora simba amin'ny vahaolana asidra alkaline; Mora levona amin'ny asidra hydrofluoric mba hamorona complexes fluorinated. Amin'ny hafanana avo, ny hafnium dia afaka mitambatra mivantana amin'ny gaza toy ny oksizenina sy ny azota mba hamoronana oksizenina sy nitrida.
Matetika ny hafnium dia manana valence +4 amin'ny fitambarana. Ny fitambarana lehibe diahafnium oxideHfO2. Misy karazany telo ny hafnium oxide:hafnium oxideazo amin`ny alalan`ny calcination mitohy ny hafnium sulfate sy ny klôro oxide dia monoclinic variant; Ny oksidin'ny hafnium azo avy amin'ny fanafanana ny hydroxide ny hafnium eo amin'ny 400 ℃ dia variana tetragonal; Raha calcined mihoatra ny 1000 ℃ dia azo atao ny variana cubic. Ny fitambarana iray hafa diahafnium tetraklorida, izay akora fototra hanamboarana hafnium metaly ary azo omanina amin'ny alàlan'ny fametahana entona klôro amin'ny fifangaroan'ny oxide hafnium sy karbônina. Ny hafnium tetrachloride dia mifandray amin'ny rano ary mihidy avy hatrany ho lasa ion HfO (4H2O) 2+ tena marin-toerana. Ny ion HfO2+ dia misy amin'ny fitambarana hafnium maro, ary afaka manao kristaly miendrika fanjaitra miendrika fanjaitra hafnium oxychloride HfOCl2 · 8H2O ao anaty vahaolana hafnium tetraklorida misy asidra hydrochloric asidra.
Ny hafnium 4-valent koa dia mora mamorona complexes misy fluoride, misy K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6, ary (NH4) 3HfF7. Ireo complexes ireo dia nampiasaina mba hanasarahana ny zirconium sy hafnium.
Common compounds:
Hafnium dioxide: anarana Hafnium dioxide; gazy Hafnium; Raikipohy molekule: HfO2 [4]; Fananana: Vovoka fotsy misy rafitra kristaly telo: monoclinic, tetragonal ary cubic. Ny hakitroky dia 10.3, 10.1, ary 10.43g/cm3. Teboka levona 2780-2920K. Teboka mangotraka 5400K. Thermal fanitarana coefficient 5.8 × 10-6 / ℃. Tsy mety levona anaty rano, asidra hydrochloric, ary asidra nitric, fa mety levona amin'ny asidra solifara sy hydrofluoric asidra. Novokarina tamin'ny alàlan'ny famongorana ny hafanana na ny hydrolysis ny fitambarana toy ny hafnium sulfate sy hafnium oxychloride. Akora manta ho an'ny famokarana metaly hafnium sy hafnium alloys. Ampiasaina ho fitaovana refractory, anti-radioactive coatings, ary catalysts. [5] Ny haavon'ny angovo atomika HfO dia vokatra azo miaraka amin'ny famokarana angovo atomika ZrO. Manomboka amin'ny chlorine faharoa, ny dingan'ny fanadiovana, ny fampihenana ary ny distillation banga dia saika mitovy amin'ny an'ny zirconium.
Hafnium tetraklorida: Hafnium (IV) klôro, Hafnium tetrachloride Raikipohy molekiola HfCl4 lanja molekiola 320,30 Toetra: Boky kristaly fotsy. Sensitive amin'ny hamandoana. Mety levona amin'ny acetone sy methanol. Hidrolika anaty rano mba hamokarana hafnium oxychloride (HfOCl2). Afanaina hatramin'ny 250 ℃ ary etona. Mahasosotra ny maso, ny taovam-pisefoana ary ny hoditra.
Hydroxide Hafnioma: Ny hydroxide Hafnioma (H4HfO4), matetika hita amin'ny endrika oksidena HfO2 · nH2O, dia tsy mety levona anaty rano, mora levona amin'ny asidra inorganika, tsy mety levona amin'ny amoniaka, ary mahalana tsy mety levona amin'ny hydroxide sodium. Hafanaina hatramin'ny 100 ℃ mba hamokarana hydroxide hafnium HfO (OH) 2. Ny entona hydroxide hafnioma fotsy dia azo atao amin'ny fametahana sira hafnium (IV) amin'ny rano amoniaka. Azo ampiasaina hamokarana fitambarana hafnium hafa izy io.
Tantaram-pikarohana
Discovery History:
Tamin’ny 1923, i Hervey, mpahay simia soedoà sy D. Koster, mpahay fizika holandey, dia nahita hafnium amin’ny zirkon novokarina tany Norvezy sy Groenlandy, ary nantsoiny hoe hafnium, izay avy amin’ny anarana latina hoe Hafnia any Copenhague. Tamin'ny 1925, Hervey sy Coster nanasaraka zirconium sy titane mampiasa ny fomba fractional crystallization ny fluorinated sira sarotra mba hahazoana madio hafnium sira; Ary ahena ny sira hafnium miaraka amin'ny sodium metaly mba hahazoana hafnium metaly madio. Hervey dia nanomana santionany amin'ny miligrama maromaro amin'ny hafnium madio.
Andrana simika amin'ny zirconium sy hafnium:
Tamin'ny andrana nataon'ny Profesora Carl Collins tao amin'ny Oniversiten'i Texas tamin'ny 1998, dia nilaza fa ny gamma hafnium 178m2 (ny isomer hafnium-178m2 [7]) dia afaka mamoaka angovo goavana, izay dimy litatra ambony noho ny fanehoan-kevitra simika. ambaratonga telo ambany noho ny fanehoan-kevitra nokleary. [8] Hf178m2 (hafnium 178m2) no manana ny androm-piainana lava indrindra amin'ireo isotope maharitra maharitra mitovy amin'izany: Hf178m2 (hafnium 178m2) dia manana antsasaky ny androm-piainana 31 taona, ka miteraka radioactivity voajanahary eo amin'ny 1,6 trillion Becquerels eo ho eo. Ny tatitry ny Collins dia milaza fa ny grama iray amin'ny Hf178m2 (hafnium 178m2) madio dia misy 1330 megajoules eo ho eo, izay mitovy amin'ny angovo navoakan'ny fipoahan'ny TNT 300 kilao. Ny tatitry ny Collins dia manondro fa ny angovo rehetra ao anatin'io fanehoan-kevitra io dia mivoaka amin'ny endriky ny taratra X na gamma, izay mamoaka angovo amin'ny hafainganam-pandeha faran'izay haingana, ary ny Hf178m2 (hafnium 178m2) dia mbola afaka mihetsika amin'ny fifantohana ambany dia ambany. [9] Nanokana vola hanaovana fikarohana ny Pentagon. Tamin'ny andrana, dia ambany dia ambany ny tahan'ny signal-to-noise (miaraka amin'ny fahadisoana lehibe), ary nanomboka teo, na dia teo aza ny fanandramana maro nataon'ny mpahay siansa avy amin'ny fikambanana maro, anisan'izany ny United States Department of Defense Advanced Projects Research Agency (DARPA) sy JASON Defense Advisory. Vondrona [13], tsy nisy mpahay siansa nahavita izany fanehoan-kevitra izany teo ambanin'ny fepetra nambaran'i Collins, ary i Collins dia tsy nanome porofo matanjaka hanaporofoana ny fisian'io fanehoan-kevitra io, Collins dia nanolotra fomba fampiasana Nandrisika ny famotsorana taratra gamma hamoaka angovo avy amin'ny Hf178m2 (hafnium 178m2) [15], fa ny mpahay siansa hafa dia nanaporofo ara-teorika fa tsy azo atao izany fihetsika izany. [16] Hf178m2 (hafnium 178m2) dia inoan'ny ankamaroan'ny fiarahamonina akademika fa tsy loharanon-kery.
saha fampiharana:
Tena ilaina ny Hafnium noho ny fahafahany mamoaka elektronika, toy ny ampiasaina ho filamenta amin'ny jiro mirehitra. Ampiasaina ho toy ny cathode ho an'ny fantsona X-ray, ary ny alloys ny hafnium sy tungstène na molybdène dia ampiasaina ho electrodes ho an'ny fantsona fivoahana mahery vaika. Matetika ampiasaina amin'ny cathode sy tungstène tariby orinasa mpamokatra entana ho an'ny X-ray. Ny hafnium madio dia fitaovana manan-danja amin'ny indostrian'ny angovo atomika noho ny plastika, ny fanodinana mora, ny fanoherana ny hafanana ary ny fanoherana ny harafesina. Ny Hafnium dia manana fizarazarana fakan-tsarimihetsika mafana amin'ny neutron lehibe ary mpitsikilo neutron tsara indrindra, izay azo ampiasaina ho tsorakazo fanaraha-maso sy fitaovana fiarovana ho an'ny reactor atomika. Ny vovony Hafnium dia azo ampiasaina ho toy ny propellant amin'ny balafomanga. Ny cathode amin'ny fantsona X-ray dia azo amboarina amin'ny indostrian'ny herinaratra. Ny firaka Hafnium dia azo ampiasaina ho sosona fiarovana ho an'ny nozzles balafomanga sy fiaramanidina miditra indray, raha ny firaka Hf Ta kosa dia azo ampiasaina amin'ny fanamboarana fitaovana vy sy fitaovana fanoherana. Hafnium dia ampiasaina ho singa fanampiny amin'ny firaka mahatohitra hafanana, toy ny tungstène, molybdène ary tantalum. HfC dia azo ampiasaina ho additive ho an'ny alloy mafy noho ny hamafin'ny avo sy ny levona. Ny tanjaky ny 4TaCHfC dia eo amin'ny 4215 ℃ eo ho eo, ka mahatonga azy io ho fitambarana manana teboka mitsonika avo indrindra. Hafnium dia azo ampiasaina ho toy ny getter amin'ny rafitra fisondrotry ny vidim-piainana maro. Hafnium getters dia afaka manala entona tsy ilaina toy ny oksizenina sy azota hita ao amin'ny rafitra. Hafnium dia matetika ampiasaina ho toy ny additive amin'ny menaka hydraulic mba hisorohana ny volatilization ny hydraulic menaka mandritra ny asa mampidi-doza, ary manana mahery anti volatility fananana. Noho izany, amin'ny ankapobeny dia ampiasaina amin'ny menaka hydraulic indostrialy. menaka hydraulic fitsaboana.
Ny singa Hafnium dia ampiasaina amin'ny Intel 45 nanoprocessors farany. Noho ny famotehana ny gazy silisiôma (SiO2) sy ny fahafahany mampihena ny hateviny mba hanatsarana hatrany ny fahombiazan'ny transistor, ny mpanamboatra processeur dia mampiasa dioksida silisiôma ho fitaovana ho an'ny dielectrics vavahady. Rehefa nampidirin'i Intel ny fizotran'ny famokarana 65 nanometer, na dia nanao ny ezaka rehetra aza izy mba hampihenana ny hatevin'ny vavahadin'ny dioksida silisiôma amin'ny 1.2 nanometers, mitovy amin'ny atôma 5 sosona, dia hitombo ihany koa ny fahasarotan'ny fanjifana herinaratra sy ny fiparitahan'ny hafanana rehefa mitombo ny transistor. nahena ho toy ny atoma iray, ka niteraka fako ankehitriny sy angovo hafanana tsy ilaina. Noho izany, raha mbola ampiasaina ny fitaovana ankehitriny ary mihena bebe kokoa ny hateviny, dia hitombo be ny fivoahan'ny dielectric vavahady, Mampidina ny teknolojia transistor amin'ny fetrany. Mba hamahana ity olana goavana ity, Intel dia mikasa ny hampiasa fitaovana K avo kokoa (fitaovana mifototra amin'ny hafnium) ho toy ny dielectrics vavahady fa tsy dioksida silisiôma, izay nampihena in-10 mahery ny fivoahana. Raha ampitahaina amin'ny teknôlôjia 65nm teo aloha, ny dingana 45nm an'ny Intel dia mampitombo ny haavon'ny transistor efa ho indroa, mamela ny fitomboan'ny isan'ny transistor na ny fampihenana ny habetsaky ny processeur. Ankoatra izany, ny hery ilaina amin'ny transistor switch dia ambany, mampihena ny fanjifana herinaratra efa ho 30%. Ny fifandraisana anatiny dia vita amin'ny tariby varahina miaraka amin'ny dielectric k ambany, manatsara ny fahombiazany ary mampihena ny fanjifana herinaratra, ary ny hafainganam-pandehan'ny fihodinana dia 20% haingana kokoa.
Fizarana mineraly:
Ny hafnium dia manana crustal avo kokoa noho ny metaly mahazatra toy ny bismuth, cadmium ary mercury, ary mitovy amin'ny votoaty amin'ny beryllium, germanium ary uranium. Ny mineraly rehetra misy zirconium dia misy hafnium. Zircon ampiasaina amin'ny indostria dia misy 0.5-2% hafnium. Ny zircon beryllium (Alvite) ao amin'ny akora zirconium faharoa dia mety misy hatramin'ny 15% hafnium. Misy ihany koa ny karazana zircon metamorphic, cyrtolite, izay misy mihoatra ny 5% HfO. Kely ny tahirim-bolan’ireo mineraly roa farany ireo ary tsy mbola azo ampiasaina amin’ny indostria. Hafnium no tena sitrana mandritra ny famokarana ny zirconium.
Misy amin'ny ankamaroan'ny akora zirconium izy io. [18] [19] Satria kely dia kely ny votoaty ao amin'ny crust. Matetika izy io dia miara-miaina amin'ny zirconium ary tsy misy akora manokana.
Fomba fanomanana:
1. Azo omanina amin'ny alàlan'ny fampihenana ny magnesium ny tetrachloride hafnium na ny fanimbana ny hafnium iodide amin'ny hafanana. HfCl4 sy K2HfF6 azo ampiasaina ho akora. Ny dingan'ny famokarana electrolytika ao amin'ny NaCl KCl HfCl4 na K2HfF6 miempo dia mitovy amin'ny famokarana electrolytika ny zirconium.
2. Ny hafnium dia miara-miaina amin'ny zirconium, ary tsy misy akora manokana ho an'ny hafnium. Ny akora ho an'ny famokarana hafnium dia oxide hafnium crude misaraka mandritra ny dingan'ny famokarana zirconium. Esory ny oxide hafnium amin'ny fampiasana resin'ny fifanakalozana ion, ary ampiasao ny fomba mitovy amin'ny zirconium hanamboarana hafnium metaly avy amin'io oxide hafnium io.
3. Azo omanina amin'ny alalan'ny fafana ny hafnium tetrachloride (HfCl4) miaraka amin'ny sodium amin'ny alalan'ny fampihenana.
Ny fomba voalohany indrindra hanasarahana ny zirconium sy ny hafnium dia ny kristaly fractional ny sira complex fluorinated sy ny rotsak'orana amin'ny phosphates. Ireo fomba ireo dia sarotra ny miasa ary voafetra amin'ny fampiasana laboratoara. Nipoitra nifandimby ny teknolojia vaovao hanasarahana ny zirconium sy ny hafnium, toy ny distillation fractionation, ny fitrandrahana solvent, ny fifanakalozana ion, ary ny adsorption fractionation, ka azo ampiharina kokoa ny fitrandrahana solvent. Ny rafitra fanasarahana roa ampiasaina matetika dia ny rafitra cyclohexanone thiocyanate sy ny rafitra asidra nitric tributyl phosphate. Ny vokatra azo amin'ny fomba etsy ambony dia hafnium hydroxide, ary ny hafnium oxide madio dia azo amin'ny alalan'ny calcination. Ny hafnium madio indrindra dia azo amin'ny fomba fifanakalozana ion.
Ao amin'ny indostria, ny famokarana hafnium metaly matetika dia misy ny dingana Kroll sy ny dingana Debor Aker. Ny dingana Kroll dia misy ny fampihenana ny hafnium tetrachloride amin'ny fampiasana magnesium metaly:
2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf
Ny fomba Debor Aker, fantatra amin'ny anarana hoe iodization, dia ampiasaina hanadiovana ny sponjy toy ny hafnium ary hahazoana hafnium metaly mora.
5. Ny fandrendrehana ny hafnium dia mitovy amin'ny an'ny zirconium:
Ny dingana voalohany dia ny fanimbana ny akora, izay misy fomba telo: chlorination ny zircon mba hahazoana (Zr, Hf) Cl. Alkali mitsonika ny zircon. Zircon dia miempo miaraka amin'ny NaOH eo amin'ny 600 eo ho eo, ary mihoatra ny 90% amin'ny (Zr, Hf) O miova ho Na (Zr, Hf) O, miaraka amin'ny SiO niova ho NaSiO, izay levona anaty rano mba esorina. Na (Zr, Hf) O dia azo ampiasaina ho vahaolana voalohany hanasarahana ny zirconium sy hafnium rehefa levona ao amin'ny HNO. Na izany aza, ny fisian'ny SiO koloid dia manasarotra ny fisarahana amin'ny fitrandrahana solvent. Sinter miaraka amin'ny KSiF ary alona anaty rano mba hahazoana vahaolana K (Zr, Hf) F. Ny vahaolana dia afaka manasaraka zirconium sy hafnium amin'ny alalan'ny kristaly fractional;
Ny dingana faharoa dia ny fisarahana ny zirconium sy ny hafnium, izay azo tratrarina amin'ny fampiasana solvent fitrandrahana fomba fisarahana amin'ny fampiasana hydrochloric asidra MIBK (methyl isobutyl ketone) rafitra sy HNO-TBP (tributyl phosphate) rafitra. Ny teknôlôjia amin'ny fizarana maromaro amin'ny fampiasana ny fahasamihafan'ny tsindry etona eo amin'ny HfCl sy ZrCl dia mitsonika amin'ny tsindry ambony (mihoatra ny 20 atmosfera), izay afaka mamonjy ny fizotran'ny chlorination faharoa ary mampihena ny vidiny. Na izany aza, noho ny olan'ny harafesina (Zr, Hf) Cl sy HCl, dia tsy mora ny mahita fitaovana mety amin'ny tsanganana fractionation, ary hampihena ny kalitaon'ny ZrCl sy HfCl koa izany, hampitombo ny vidin'ny fanadiovana. Tamin'ny taona 1970 dia mbola teo amin'ny dingan'ny fitiliana ny zava-maniry mpanelanelana;
Ny dingana fahatelo dia ny chlorination faharoa ny HfO mba hahazoana HfCl crude ho fampihenana;
Ny dingana fahefatra dia ny fanadiovana ny HfCl sy ny fihenan'ny magnesium. Ity dingana ity dia mitovy amin'ny fanadiovana sy ny fampihenana ny ZrCl, ary ny vokatra semi-vita vokatra dia hafnium sponjy;
Ny dingana fahadimy dia ny fanadiovana ny sponjy hafnium manta mba hanesorana ny MgCl sy ny famerenana amin'ny laoniny ny magnesium metaly be loatra, ka miteraka vokatra vita amin'ny hafnium metaly sponjy. Raha mampiasa sodiôma fa tsy magnesium ny agent deduction, dia tokony hovana amin'ny fandrobohana rano ny dingana fahadimy
Fomba fitahirizana:
Tehirizo ao anaty trano fanatobiana mangatsiatsiaka sy misy rivotra. Halaviro ny pitik'afo sy ny loharanon'ny hafanana. Tokony hotehirizina misaraka amin'ny oxidants, asidra, halogens, sns., ary hisorohana ny fitehirizana mifangaro. Fampiasana jiro tsy mipoapoaka sy fitaovana fanamafisam-peo. Mandrara ny fampiasana fitaovana mekanika sy fitaovana mora amin'ny pitik'afo. Ny toerana fitehirizana dia tokony ho feno fitaovana sahaza mba hisian'ny fivoahana.
Fotoana fandefasana: Sep-25-2023