ഘടകം 72: ഹാഫ്നിയം

ഹാഫ്നിയം, ലോഹം Hf, ആറ്റോമിക് നമ്പർ 72, ആറ്റോമിക് ഭാരം 178.49, തിളങ്ങുന്ന സിൽവർ ഗ്രേ ട്രാൻസിഷൻ ലോഹമാണ്.

ഹാഫ്നിയത്തിന് സ്വാഭാവികമായി സ്ഥിരതയുള്ള ആറ് ഐസോടോപ്പുകൾ ഉണ്ട്: ഹാഫ്നിയം 174, 176, 177, 178, 179, 180. നേർപ്പിച്ച ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്, നേർപ്പിച്ച സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ്, ശക്തമായ ആൽക്കലൈൻ ലായനികൾ എന്നിവയുമായി ഹാഫ്നിയത്തിന് പ്രതിപ്രവർത്തിക്കില്ല, പക്ഷേ ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡിലും ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡിലും ലയിക്കുന്നതാണ്. കോപ്പൻഹേഗൻ സിറ്റിയുടെ ലാറ്റിൻ നാമത്തിൽ നിന്നാണ് മൂലകത്തിൻ്റെ പേര് വന്നത്.

1925-ൽ, സ്വീഡിഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനായ ഹെർവിയും ഡച്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ കോസ്റ്ററും ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് കോംപ്ലക്സ് ലവണങ്ങളുടെ ഫ്രാക്ഷണൽ ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ വഴി ശുദ്ധമായ ഹാഫ്നിയം ഉപ്പ് നേടുകയും ശുദ്ധമായ ലോഹ ഹാഫ്നിയം ലഭിക്കുന്നതിന് ലോഹ സോഡിയം ഉപയോഗിച്ച് അത് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്തു. ഭൂമിയുടെ പുറംതോടിൻ്റെ 0.00045% ഹാഫ്നിയത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, പലപ്പോഴും പ്രകൃതിയിൽ സിർക്കോണിയവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ പേര്: ഹാഫ്നിയം

മൂലക ചിഹ്നം: Hf

ആറ്റോമിക് ഭാരം: 178.49

മൂലക തരം: ലോഹ മൂലകം

ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ:

ഹാഫ്നിയംലോഹ തിളക്കമുള്ള വെള്ളി ചാരനിറത്തിലുള്ള ലോഹമാണ്; ലോഹ ഹാഫ്നിയത്തിന് രണ്ട് വകഭേദങ്ങളുണ്ട്: α ഹാഫ്നിയം സിർക്കോണിയത്തേക്കാൾ ഉയർന്ന പരിവർത്തന താപനിലയുള്ള ഒരു ഷഡ്ഭുജ ക്ലോസ് പാക്ക്ഡ് വേരിയൻ്റാണ് (1750 ℃). ലോഹ ഹാഫ്നിയത്തിന് ഉയർന്ന താപനിലയിൽ അലോട്രോപ്പ് വകഭേദങ്ങളുണ്ട്. ലോഹ ഹാഫ്നിയത്തിന് ഉയർന്ന ന്യൂട്രോൺ ആഗിരണം ക്രോസ്-സെക്ഷൻ ഉണ്ട്, റിയാക്ടറുകളുടെ ഒരു നിയന്ത്രണ വസ്തുവായി ഉപയോഗിക്കാം.

രണ്ട് തരത്തിലുള്ള ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളുണ്ട്: 1300 ℃（ α- സമവാക്യത്തിൽ താഴെയുള്ള താപനിലയിൽ ഷഡ്ഭുജാകൃതിയിലുള്ള സാന്ദ്രമായ പാക്കിംഗ്; 1300 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലുള്ള താപനിലയിൽ, ഇത് ശരീര കേന്ദ്രീകൃത ക്യൂബിക് ആണ് (β- സമവാക്യം). പ്ലാസ്റ്റിക്കുള്ള ഒരു ലോഹം, അത് മാലിന്യങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യത്തിൽ കഠിനമാവുകയും പൊട്ടുകയും ചെയ്യുന്നു. വായുവിൽ സ്ഥിരതയുള്ളത്, കത്തുമ്പോൾ മാത്രമേ ഉപരിതലത്തിൽ ഇരുണ്ടുപോകുകയുള്ളൂ. തീപ്പെട്ടിയുടെ ജ്വാലയാൽ ഫിലമെൻ്റുകൾ കത്തിക്കാം. സിർക്കോണിയത്തിന് സമാനമായ ഗുണങ്ങൾ. ഇത് വെള്ളവുമായോ നേർപ്പിച്ച ആസിഡുകളുമായോ ശക്തമായ ബേസുകളുമായോ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നില്ല, പക്ഷേ അക്വാ റീജിയയിലും ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡിലും എളുപ്പത്തിൽ ലയിക്കുന്നു. പ്രധാനമായും +4 വാലൻസി ഉള്ള സംയുക്തങ്ങളിൽ. ഹാഫ്നിയം അലോയ് (Ta4HfC5) ഏറ്റവും ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കം (ഏകദേശം 4215 ℃) ഉള്ളതായി അറിയപ്പെടുന്നു.

ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന: ക്രിസ്റ്റൽ സെൽ ഷഡ്ഭുജമാണ്

CAS നമ്പർ: 7440-58-6

ദ്രവണാങ്കം: 2227℃

തിളയ്ക്കുന്ന സ്ഥലം: 4602 ℃

രാസ ഗുണങ്ങൾ:

ഹാഫ്നിയത്തിൻ്റെ രാസ ഗുണങ്ങൾ സിർക്കോണിയവുമായി വളരെ സാമ്യമുള്ളതാണ്, കൂടാതെ ഇതിന് നല്ല തുരുമ്പെടുക്കൽ പ്രതിരോധമുണ്ട്, മാത്രമല്ല പൊതു ആസിഡ് ആൽക്കലി ജലീയ ലായനികളാൽ എളുപ്പത്തിൽ നശിപ്പിക്കപ്പെടില്ല; ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് കോംപ്ലക്സുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡിൽ എളുപ്പത്തിൽ ലയിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ, ഹാഫ്നിയത്തിന് ഓക്സിജൻ, നൈട്രജൻ തുടങ്ങിയ വാതകങ്ങളുമായി നേരിട്ട് സംയോജിച്ച് ഓക്സൈഡുകളും നൈട്രൈഡുകളും ഉണ്ടാക്കാം.

ഹാഫ്നിയത്തിന് പലപ്പോഴും സംയുക്തങ്ങളിൽ +4 വാലൻസ് ഉണ്ട്. പ്രധാന സംയുക്തമാണ്ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡ്HfO2. ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡിൻ്റെ മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത വകഭേദങ്ങളുണ്ട്:ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡ്ഹാഫ്നിയം സൾഫേറ്റ്, ക്ലോറൈഡ് ഓക്സൈഡ് എന്നിവയുടെ തുടർച്ചയായ കാൽസിനേഷൻ വഴി ലഭിക്കുന്നത് ഒരു മോണോക്ലിനിക് വേരിയൻ്റാണ്; ഹാഫ്നിയത്തിൻ്റെ ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ഏകദേശം 400 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ചൂടാക്കിയാൽ ലഭിക്കുന്ന ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡ് ഒരു ടെട്രാഗണൽ വേരിയൻ്റാണ്; 1000 ℃ ന് മുകളിൽ കണക്കാക്കിയാൽ, ഒരു ക്യൂബിക് വേരിയൻ്റ് ലഭിക്കും. മറ്റൊരു സംയുക്തമാണ്ഹാഫ്നിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡ്, ലോഹ ഹാഫ്നിയം തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുവാണ്, ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡിൻ്റെയും കാർബണിൻ്റെയും മിശ്രിതത്തിൽ ക്ലോറിൻ വാതകം പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് തയ്യാറാക്കാം. ഹാഫ്നിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡ് ജലവുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുകയും ഉയർന്ന സ്ഥിരതയുള്ള HfO (4H2O) 2+ അയോണുകളായി ഉടൻ ജലവിശ്ലേഷണം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ഹാഫ്നിയത്തിൻ്റെ പല സംയുക്തങ്ങളിലും HfO2+അയോണുകൾ നിലവിലുണ്ട്, കൂടാതെ ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് അമ്ലമാക്കിയ ഹാഫ്നിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡ് ലായനിയിൽ സൂചി ആകൃതിയിലുള്ള ഹൈഡ്രേറ്റഡ് ഹാഫ്നിയം ഓക്സിക്ലോറൈഡ് HfOCl2 · 8H2O പരലുകളെ ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും.

K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6, (NH4) 3HfF7 എന്നിവ അടങ്ങുന്ന ഫ്ലൂറൈഡ് ഉപയോഗിച്ച് കോംപ്ലക്സുകൾ രൂപപ്പെടാൻ 4-വാലൻ്റ് ഹാഫ്നിയം സാധ്യതയുണ്ട്. സിർക്കോണിയവും ഹാഫ്നിയവും വേർതിരിക്കുന്നതിന് ഈ സമുച്ചയങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്.

സാധാരണ സംയുക്തങ്ങൾ:

ഹാഫ്നിയം ഡയോക്സൈഡ്: പേര് ഹാഫ്നിയം ഡയോക്സൈഡ്; ഹാഫ്നിയം ഡയോക്സൈഡ്; തന്മാത്രാ ഫോർമുല: HfO2 [4]; പ്രോപ്പർട്ടി: മൂന്ന് ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളുള്ള വെളുത്ത പൊടി: മോണോക്ലിനിക്, ടെട്രാഗണൽ, ക്യൂബിക്. സാന്ദ്രത യഥാക്രമം 10.3, 10.1, 10.43g/cm3 എന്നിവയാണ്. ദ്രവണാങ്കം 2780-2920K. തിളയ്ക്കുന്ന പോയിൻ്റ് 5400K. തെർമൽ എക്സ്പാൻഷൻ കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് 5.8 × 10-6/℃. വെള്ളം, ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്, നൈട്രിക് ആസിഡ് എന്നിവയിൽ ലയിക്കില്ല, പക്ഷേ സാന്ദ്രീകൃത സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡിലും ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡിലും ലയിക്കുന്നു. ഹാഫ്നിയം സൾഫേറ്റ്, ഹാഫ്നിയം ഓക്സിക്ലോറൈഡ് തുടങ്ങിയ സംയുക്തങ്ങളുടെ താപ വിഘടനം അല്ലെങ്കിൽ ജലവിശ്ലേഷണം വഴി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ലോഹ ഹാഫ്നിയം, ഹാഫ്നിയം അലോയ്കൾ എന്നിവയുടെ ഉത്പാദനത്തിനുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ. റിഫ്രാക്റ്ററി മെറ്റീരിയലുകൾ, ആൻ്റി റേഡിയോ ആക്ടീവ് കോട്ടിംഗുകൾ, കാറ്റലിസ്റ്റുകൾ എന്നിവയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. [5] ആറ്റോമിക് എനർജി ലെവൽ ZrO നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ ഒരേസമയം ലഭിക്കുന്ന ഒരു ഉൽപ്പന്നമാണ് ആറ്റോമിക് എനർജി ലെവൽ HfO. ദ്വിതീയ ക്ലോറിനേഷൻ മുതൽ, ശുദ്ധീകരണം, കുറയ്ക്കൽ, വാക്വം ഡിസ്റ്റിലേഷൻ എന്നിവയുടെ പ്രക്രിയകൾ സിർക്കോണിയത്തിന് ഏതാണ്ട് സമാനമാണ്.

ഹാഫ്നിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡ്: ഹാഫ്നിയം (IV) ക്ലോറൈഡ്, ഹാഫ്നിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡ് മോളിക്യുലർ ഫോർമുല HfCl4 തന്മാത്രാ ഭാരം 320.30 പ്രതീകം: വെളുത്ത ക്രിസ്റ്റലിൻ ബ്ലോക്ക്. ഈർപ്പം സെൻസിറ്റീവ്. അസെറ്റോണിലും മെഥനോളിലും ലയിക്കുന്നു. ഹാഫ്നിയം ഓക്സിക്ലോറൈഡ് (HfOCl2) ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ വെള്ളത്തിൽ ഹൈഡ്രോലൈസ് ചെയ്യുക. 250℃ വരെ ചൂടാക്കി ബാഷ്പീകരിക്കുക. കണ്ണുകൾ, ശ്വസനവ്യവസ്ഥ, ചർമ്മം എന്നിവയെ പ്രകോപിപ്പിക്കും.

ഹാഫ്നിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്: ഹാഫ്നിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് (H4HfO4), സാധാരണയായി ഹൈഡ്രേറ്റഡ് ഓക്സൈഡ് HfO2 · nH2O ആയി കാണപ്പെടുന്നു, ഇത് വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കാത്തതും അജൈവ ആസിഡുകളിൽ എളുപ്പത്തിൽ ലയിക്കുന്നതും അമോണിയയിൽ ലയിക്കാത്തതും സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡിൽ അപൂർവ്വമായി ലയിക്കുന്നതുമാണ്. ഹാഫ്നിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് HfO (OH) ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ 100 ℃ വരെ ചൂടാക്കുക 2. അമോണിയ വെള്ളവുമായി ഹാഫ്നിയം (IV) ഉപ്പ് പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നതിലൂടെ വെളുത്ത ഹാഫ്നിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് അവശിഷ്ടം ലഭിക്കും. മറ്റ് ഹാഫ്നിയം സംയുക്തങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കാം.

ഗവേഷണ ചരിത്രം

കണ്ടെത്തൽ ചരിത്രം:

1923-ൽ സ്വീഡിഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനായ ഹെർവിയും ഡച്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഡി. കോസ്റ്ററും നോർവേയിലും ഗ്രീൻലാൻഡിലും ഉൽപ്പാദിപ്പിച്ച സിർക്കണിൽ ഹാഫ്നിയം കണ്ടെത്തി, കോപ്പൻഹേഗനിലെ ഹാഫ്നിയ എന്ന ലാറ്റിൻ നാമത്തിൽ നിന്ന് ഉത്ഭവിച്ച ഹാഫ്നിയം എന്ന് പേരിട്ടു. 1925-ൽ, ഹെർവിയും കോസ്റ്ററും ശുദ്ധമായ ഹാഫ്നിയം ലവണങ്ങൾ ലഭിക്കുന്നതിന് ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് കോംപ്ലക്സ് ലവണങ്ങളുടെ ഫ്രാക്ഷണൽ ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ച് സിർക്കോണിയവും ടൈറ്റാനിയവും വേർതിരിച്ചു; ശുദ്ധമായ ലോഹമായ ഹാഫ്നിയം ലഭിക്കുന്നതിന് ലോഹ സോഡിയം ഉപയോഗിച്ച് ഹാഫ്നിയം ഉപ്പ് കുറയ്ക്കുക. ഹെർവി നിരവധി മില്ലിഗ്രാം ശുദ്ധമായ ഹാഫ്നിയത്തിൻ്റെ സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കി.

സിർക്കോണിയം, ഹാഫ്നിയം എന്നിവയിലെ രാസ പരീക്ഷണങ്ങൾ:

1998-ൽ ടെക്സാസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ പ്രൊഫസർ കാൾ കോളിൻസ് നടത്തിയ ഒരു പരീക്ഷണത്തിൽ, ഗാമാ വികിരണം ചെയ്ത ഹാഫ്നിയം 178m2 (ഐസോമർ ഹാഫ്നിയം-178m2 [7]) ഭീമമായ ഊർജ്ജം പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് അവകാശപ്പെട്ടു, ഇത് രാസപ്രവർത്തനങ്ങളേക്കാൾ അഞ്ച് ഓർഡറുകൾ കൂടുതലാണ്. ന്യൂക്ലിയർ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളേക്കാൾ മൂന്ന് ഓർഡറുകൾ കുറവാണ്. [8] സമാനമായ ദീർഘകാല ഐസോടോപ്പുകളിൽ ഏറ്റവും ദൈർഘ്യമേറിയ ആയുസ്സ് Hf178m2 (ഹാഫ്നിയം 178m2) ആണ്: Hf178m2 (ഹാഫ്നിയം 178m2) 31 വർഷത്തെ അർദ്ധായുസ്സുണ്ട്, ഇത് ഏകദേശം 1.6 ട്രില്യൺ ബെക്വറലുകളുടെ സ്വാഭാവിക റേഡിയോ ആക്ടിവിറ്റിക്ക് കാരണമാകുന്നു. ഒരു ഗ്രാം ശുദ്ധമായ Hf178m2 (ഹാഫ്നിയം 178m2) ൽ ഏകദേശം 1330 മെഗാജൂളുകൾ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന് കോളിൻസിൻ്റെ റിപ്പോർട്ട് പറയുന്നു, ഇത് 300 കിലോഗ്രാം TNT സ്ഫോടകവസ്തുക്കൾ പൊട്ടിത്തെറിച്ചാൽ പുറത്തുവരുന്ന ഊർജ്ജത്തിന് തുല്യമാണ്. കോളിൻസിൻ്റെ റിപ്പോർട്ട് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലെ എല്ലാ ഊർജ്ജവും എക്സ്-റേ അല്ലെങ്കിൽ ഗാമാ കിരണങ്ങളുടെ രൂപത്തിലാണ് പുറത്തുവരുന്നത്, അത് വളരെ വേഗത്തിൽ ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടുന്നു, കൂടാതെ Hf178m2 (ഹാഫ്നിയം 178m2) ഇപ്പോഴും വളരെ കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയിൽ പ്രതികരിക്കാൻ കഴിയും. [9] ഗവേഷണത്തിനായി പെൻ്റഗൺ ഫണ്ട് അനുവദിച്ചിട്ടുണ്ട്. പരീക്ഷണത്തിൽ, സിഗ്നൽ-ടു-നോയിസ് അനുപാതം വളരെ കുറവായിരുന്നു (കാര്യമായ പിശകുകളോടെ), അതിനുശേഷം, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ് ഡിപ്പാർട്ട്മെൻ്റ് ഓഫ് ഡിഫൻസ് അഡ്വാൻസ്ഡ് പ്രോജക്ട്സ് റിസർച്ച് ഏജൻസി (DARPA), JASON ഡിഫൻസ് അഡൈ്വസറി എന്നിവയുൾപ്പെടെ ഒന്നിലധികം സംഘടനകളിൽ നിന്നുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഒന്നിലധികം പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടും. ഗ്രൂപ്പ് [13], കോളിൻസിൻ്റെ അവകാശവാദം അനുസരിച്ച് ഈ പ്രതികരണം നേടാൻ ഒരു ശാസ്ത്രജ്ഞനും കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല, ഈ പ്രതികരണത്തിൻ്റെ അസ്തിത്വം തെളിയിക്കാൻ കോളിൻസിന് ശക്തമായ തെളിവുകൾ നൽകിയിട്ടില്ല. Hf178m2 (ഹാഫ്നിയം 178m2) [15] ൽ നിന്ന് ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടാൻ പ്രേരിപ്പിച്ച ഗാമാ കിരണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു രീതി കോളിൻസ് നിർദ്ദേശിച്ചു, എന്നാൽ മറ്റ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനം നേടാനാവില്ലെന്ന് സൈദ്ധാന്തികമായി തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്. [16] Hf178m2 (ഹാഫ്നിയം 178m2) ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സല്ലെന്ന് അക്കാദമിക് സമൂഹത്തിൽ പരക്കെ വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു.

ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡ്

ആപ്ലിക്കേഷൻ ഫീൽഡ്:

ജ്വലിക്കുന്ന വിളക്കുകളിൽ ഫിലമെൻ്റായി ഉപയോഗിക്കുന്നത് പോലെയുള്ള ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കാനുള്ള കഴിവ് കാരണം ഹാഫ്നിയം വളരെ ഉപയോഗപ്രദമാണ്. എക്സ്-റേ ട്യൂബുകളുടെ കാഥോഡായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഹൈ-വോൾട്ടേജ് ഡിസ്ചാർജ് ട്യൂബുകൾക്ക് ഹാഫ്നിയം, ടങ്സ്റ്റൺ അല്ലെങ്കിൽ മോളിബ്ഡിനം എന്നിവയുടെ അലോയ്കൾ ഇലക്ട്രോഡുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. എക്സ്-റേകൾക്കായി കാഥോഡ്, ടങ്സ്റ്റൺ വയർ നിർമ്മാണ വ്യവസായത്തിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്ലാസ്റ്റിറ്റി, എളുപ്പത്തിലുള്ള പ്രോസസ്സിംഗ്, ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധം, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവ കാരണം ആറ്റോമിക് എനർജി വ്യവസായത്തിലെ ഒരു പ്രധാന വസ്തുവാണ് ശുദ്ധമായ ഹാഫ്നിയം. ഹാഫ്നിയത്തിന് ഒരു വലിയ തെർമൽ ന്യൂട്രോൺ ക്യാപ്‌ചർ ക്രോസ്-സെക്ഷൻ ഉണ്ട്, ഇത് ഒരു മികച്ച ന്യൂട്രോൺ അബ്സോർബറാണ്, ഇത് ആറ്റോമിക് റിയാക്ടറുകൾക്ക് ഒരു നിയന്ത്രണ വടിയായും സംരക്ഷണ ഉപകരണമായും ഉപയോഗിക്കാം. റോക്കറ്റുകളുടെ പ്രൊപ്പല്ലൻ്റായി ഹാഫ്നിയം പൊടി ഉപയോഗിക്കാം. എക്സ്-റേ ട്യൂബുകളുടെ കാഥോഡ് ഇലക്ട്രിക്കൽ വ്യവസായത്തിൽ നിർമ്മിക്കാം. ഹാഫ്നിയം അലോയ് റോക്കറ്റ് നോസിലുകൾക്കും ഗ്ലൈഡ് റീ-എൻട്രി എയർക്രാഫ്റ്റുകൾക്കും ഫോർവേഡ് പ്രൊട്ടക്റ്റീവ് ലെയറായി പ്രവർത്തിക്കും, അതേസമയം ടൂൾ സ്റ്റീൽ, റെസിസ്റ്റൻസ് മെറ്റീരിയലുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ Hf Ta അലോയ് ഉപയോഗിക്കാം. ടങ്സ്റ്റൺ, മോളിബ്ഡിനം, ടാൻ്റലം തുടങ്ങിയ ചൂട് പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള അലോയ്കളിൽ ഹാഫ്നിയം ഒരു സങ്കലന ഘടകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉയർന്ന കാഠിന്യവും ദ്രവണാങ്കവും കാരണം ഹാർഡ് അലോയ്കൾക്ക് HfC ഒരു അഡിറ്റീവായി ഉപയോഗിക്കാം. 4TaCHfC യുടെ ദ്രവണാങ്കം ഏകദേശം 4215 ℃ ആണ്, ഇത് അറിയപ്പെടുന്ന ഏറ്റവും ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ള സംയുക്തമാക്കുന്നു. പല പണപ്പെരുപ്പ സംവിധാനങ്ങളിലും ഹാഫ്നിയം ഒരു ഗെറ്ററായി ഉപയോഗിക്കാം. സിസ്റ്റത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഓക്സിജൻ, നൈട്രജൻ തുടങ്ങിയ അനാവശ്യ വാതകങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ ഹാഫ്നിയം ഗേറ്ററുകൾക്ക് കഴിയും. ഉയർന്ന അപകടസാധ്യതയുള്ള പ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഹൈഡ്രോളിക് ഓയിലിൻ്റെ അസ്ഥിരത തടയാൻ ഹാഫ്നിയം പലപ്പോഴും ഹൈഡ്രോളിക് ഓയിലിൽ ഒരു അഡിറ്റീവായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ ശക്തമായ അസ്ഥിരത ഗുണങ്ങളുമുണ്ട്. അതിനാൽ, വ്യാവസായിക ഹൈഡ്രോളിക് എണ്ണയിൽ ഇത് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. മെഡിക്കൽ ഹൈഡ്രോളിക് ഓയിൽ.

ഏറ്റവും പുതിയ ഇൻ്റൽ 45 നാനോപ്രോസസറുകളിലും ഹാഫ്നിയം മൂലകം ഉപയോഗിക്കുന്നു. സിലിക്കൺ ഡയോക്‌സൈഡിൻ്റെ (SiO2) ഉൽപ്പാദനക്ഷമതയും ട്രാൻസിസ്റ്റർ പ്രകടനം തുടർച്ചയായി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് കനം കുറയ്ക്കാനുള്ള അതിൻ്റെ കഴിവും കാരണം, പ്രൊസസർ നിർമ്മാതാക്കൾ ഗേറ്റ് ഡൈഇലക്‌ട്രിക്‌സിൻ്റെ മെറ്റീരിയലായി സിലിക്കൺ ഡയോക്‌സൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇൻ്റൽ 65 നാനോമീറ്റർ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ അവതരിപ്പിച്ചപ്പോൾ, സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡ് ഗേറ്റ് ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കിൻ്റെ കനം 1.2 നാനോമീറ്ററായി കുറയ്ക്കാൻ എല്ലാ ശ്രമങ്ങളും നടത്തിയിരുന്നുവെങ്കിലും, 5 ലെയർ ആറ്റങ്ങൾക്ക് തുല്യമാണ്, ട്രാൻസിസ്റ്റർ ചെയ്യുമ്പോൾ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗത്തിൻ്റെയും താപ വിസർജ്ജനത്തിൻ്റെയും ബുദ്ധിമുട്ട് വർദ്ധിക്കും. ഒരു ആറ്റത്തിൻ്റെ വലുപ്പത്തിലേക്ക് ചുരുങ്ങി, അതിൻ്റെ ഫലമായി നിലവിലെ പാഴാക്കലും അനാവശ്യ താപ ഊർജ്ജവും. അതിനാൽ, നിലവിലെ മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് തുടരുകയും കനം കൂടുതൽ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്താൽ, ഗേറ്റ് ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ചോർച്ച ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കും, ഇത് ട്രാൻസിസ്റ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയെ അതിൻ്റെ പരിധിയിലേക്ക് കൊണ്ടുവരും. ഈ നിർണായക പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ, സിലിക്കൺ ഡയോക്‌സൈഡിന് പകരം കട്ടിയുള്ള ഉയർന്ന കെ മെറ്റീരിയലുകൾ (ഹാഫ്നിയം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വസ്തുക്കൾ) ഗേറ്റ് ഡൈഇലക്‌ട്രിക്‌സായി ഉപയോഗിക്കാൻ ഇൻ്റൽ പദ്ധതിയിടുന്നു, ഇത് ചോർച്ച 10 മടങ്ങ് കുറയ്‌ക്കിയിട്ടുണ്ട്. 65nm സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ മുൻ തലമുറയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഇൻ്റലിൻ്റെ 45nm പ്രോസസ്സ് ട്രാൻസിസ്റ്റർ സാന്ദ്രത ഏകദേശം ഇരട്ടി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് മൊത്തം ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുടെ എണ്ണത്തിൽ വർദ്ധനവ് അല്ലെങ്കിൽ പ്രോസസർ വോളിയം കുറയ്ക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ട്രാൻസിസ്റ്റർ മാറുന്നതിന് ആവശ്യമായ വൈദ്യുതി കുറവാണ്, ഇത് വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം ഏകദേശം 30% കുറയ്ക്കുന്നു. ലോ കെ ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കുമായി ജോടിയാക്കിയ ചെമ്പ് വയർ ഉപയോഗിച്ചാണ് ആന്തരിക കണക്ഷനുകൾ നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, കാര്യക്ഷമത സുഗമമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, സ്വിച്ചിംഗ് വേഗത ഏകദേശം 20% വേഗത്തിലാണ്.

ധാതു വിതരണം:

സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ബിസ്മത്ത്, കാഡ്മിയം, മെർക്കുറി തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ഹാഫ്നിയത്തിന് ഉയർന്ന പുറംതോട് ധാരാളമുണ്ട്, കൂടാതെ ഉള്ളടക്കത്തിൽ ബെറിലിയം, ജെർമേനിയം, യുറേനിയം എന്നിവയ്ക്ക് തുല്യമാണ്. സിർക്കോണിയം അടങ്ങിയ എല്ലാ ധാതുക്കളിലും ഹാഫ്നിയം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. വ്യവസായത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സിർകോണിൽ 0.5-2% ഹാഫ്നിയം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. ദ്വിതീയ സിർക്കോണിയം അയിരിലെ ബെറിലിയം സിർക്കോൺ (ആൽവൈറ്റ്) 15% ഹാഫ്നിയം വരെ അടങ്ങിയിരിക്കാം. 5% HfO അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഒരു തരം മെറ്റമോർഫിക് സിർക്കോൺ, സിർട്ടോലൈറ്റ് ഉണ്ട്. പിന്നീടുള്ള രണ്ട് ധാതുക്കളുടെ കരുതൽ ശേഖരം ചെറുതും വ്യവസായത്തിൽ ഇതുവരെ സ്വീകരിച്ചിട്ടില്ല. സിർക്കോണിയം ഉൽപാദനത്തിലാണ് ഹാഫ്നിയം പ്രധാനമായും വീണ്ടെടുക്കുന്നത്.

ഹാഫ്നിയം:

മിക്ക സിർക്കോണിയം അയിരുകളിലും ഇത് കാണപ്പെടുന്നു. [18] [19] കാരണം പുറംതോട് വളരെ കുറച്ച് ഉള്ളടക്കമേ ഉള്ളൂ. ഇത് പലപ്പോഴും സിർക്കോണിയവുമായി സഹവർത്തിക്കുന്നു, പ്രത്യേക അയിര് ഇല്ല.

തയ്യാറാക്കൽ രീതി:

1. ഹാഫ്നിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡിൻ്റെ മഗ്നീഷ്യം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെയോ ഹാഫ്നിയം അയഡൈഡിൻ്റെ താപ വിഘടനത്തിലൂടെയോ ഇത് തയ്യാറാക്കാം. HfCl4, K2HfF6 എന്നിവയും അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളായി ഉപയോഗിക്കാം. NaCl KCl HfCl4 അല്ലെങ്കിൽ K2HfF6 ഉരുകലിൽ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന പ്രക്രിയ സിർക്കോണിയത്തിൻ്റെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ഉൽപാദനത്തിന് സമാനമാണ്.

2. ഹാഫ്നിയം സിർക്കോണിയവുമായി സഹവർത്തിക്കുന്നു, ഹാഫ്നിയത്തിന് പ്രത്യേക അസംസ്കൃത വസ്തു ഇല്ല. സിർക്കോണിയം നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ വേർതിരിക്കപ്പെടുന്ന അസംസ്കൃത ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡാണ് ഹാഫ്നിയം നിർമ്മാണത്തിനുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തു. അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് റെസിൻ ഉപയോഗിച്ച് ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡ് വേർതിരിച്ചെടുക്കുക, തുടർന്ന് ഈ ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡിൽ നിന്ന് ലോഹ ഹാഫ്നിയം തയ്യാറാക്കാൻ സിർക്കോണിയത്തിൻ്റെ അതേ രീതി ഉപയോഗിക്കുക.

3. ഹാഫ്നിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡ് (HfCl4) സോഡിയം ഉപയോഗിച്ച് റിഡക്ഷൻ വഴി ചൂടാക്കി ഇത് തയ്യാറാക്കാം.

ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് കോംപ്ലക്സ് ലവണങ്ങളുടെ ഫ്രാക്ഷണൽ ക്രിസ്റ്റലൈസേഷനും ഫോസ്ഫേറ്റുകളുടെ ഫ്രാക്ഷണൽ മഴയും ആയിരുന്നു സിർക്കോണിയവും ഹാഫ്നിയവും വേർതിരിക്കുന്നതിനുള്ള ആദ്യകാല രീതികൾ. ഈ രീതികൾ പ്രവർത്തിക്കാൻ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ളതും ലബോറട്ടറി ഉപയോഗത്തിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയതുമാണ്. ഫ്രാക്ഷനേഷൻ ഡിസ്റ്റിലേഷൻ, സോൾവെൻ്റ് എക്സ്ട്രാക്ഷൻ, അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച്, ഫ്രാക്ഷനേഷൻ അഡോർപ്ഷൻ തുടങ്ങിയ സിർക്കോണിയവും ഹാഫ്നിയവും വേർതിരിക്കുന്നതിനുള്ള പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഒന്നിനുപുറകെ ഒന്നായി ഉയർന്നുവന്നു, ലായക വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ കൂടുതൽ പ്രായോഗികമാണ്. സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രണ്ട് വേർതിരിക്കൽ സംവിധാനങ്ങൾ തയോസയനേറ്റ് സൈക്ലോഹെക്സനോൺ സിസ്റ്റവും ട്രൈബ്യൂട്ടൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റ് നൈട്രിക് ആസിഡ് സിസ്റ്റവുമാണ്. മേൽപ്പറഞ്ഞ രീതികളിലൂടെ ലഭിക്കുന്ന ഉൽപ്പന്നങ്ങളെല്ലാം ഹാഫ്നിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡാണ്, കൂടാതെ ശുദ്ധമായ ഹാഫ്നിയം ഓക്സൈഡ് കാൽസിനേഷൻ വഴി ലഭിക്കും. അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് രീതിയിലൂടെ ഉയർന്ന ശുദ്ധിയുള്ള ഹാഫ്നിയം ലഭിക്കും.

വ്യവസായത്തിൽ, ലോഹ ഹാഫ്നിയത്തിൻ്റെ ഉത്പാദനം പലപ്പോഴും ക്രോൾ പ്രക്രിയയും ഡെബോർ അക്കർ പ്രക്രിയയും ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. മെറ്റാലിക് മഗ്നീഷ്യം ഉപയോഗിച്ച് ഹാഫ്നിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡ് കുറയ്ക്കുന്നത് ക്രോൾ പ്രക്രിയയിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു:

2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf

അയോഡൈസേഷൻ രീതി എന്നും അറിയപ്പെടുന്ന ഡെബോർ അക്കർ രീതി, ഹാഫ്നിയം പോലെയുള്ള സ്പോഞ്ചുകൾ ശുദ്ധീകരിക്കാനും മെലിയബിൾ മെറ്റൽ ഹാഫ്നിയം നേടാനും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

5. ഹാഫ്നിയത്തിൻ്റെ ഉരുകൽ അടിസ്ഥാനപരമായി സിർക്കോണിയത്തിന് തുല്യമാണ്:

ആദ്യത്തെ പടി അയിരിൻ്റെ വിഘടനമാണ്, അതിൽ മൂന്ന് രീതികൾ ഉൾപ്പെടുന്നു: സിർക്കോൺ (Zr, Hf) Cl ലഭിക്കാൻ ക്ലോറിനേഷൻ. സിർകോണിൻ്റെ ക്ഷാര ഉരുകൽ. ഏകദേശം 600-ൽ NaOH-നൊപ്പം സിർക്കോൺ ഉരുകുന്നു, (Zr, Hf) O-യുടെ 90% വും Na (Zr, Hf) O ആയി മാറുന്നു, SiO ഉപയോഗിച്ച് NaSiO ആയി രൂപാന്തരപ്പെടുന്നു, അത് നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്നു. Na (Zr, Hf) O, HNO-യിൽ ലയിപ്പിച്ച ശേഷം സിർക്കോണിയവും ഹാഫ്നിയവും വേർതിരിക്കുന്നതിനുള്ള യഥാർത്ഥ പരിഹാരമായി ഉപയോഗിക്കാം. എന്നിരുന്നാലും, SiO കൊളോയിഡുകളുടെ സാന്നിധ്യം ലായക വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു. K (Zr, Hf) F ലായനി ലഭിക്കാൻ KSiF ഉപയോഗിച്ച് സിൻ്റർ ചെയ്ത് വെള്ളത്തിൽ കുതിർക്കുക. ഫ്രാക്ഷണൽ ക്രിസ്റ്റലൈസേഷനിലൂടെ ലായനിക്ക് സിർക്കോണിയവും ഹാഫ്നിയവും വേർതിരിക്കാനാകും;

ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് MIBK (മെഥൈൽ ഐസോബ്യൂട്ടൈൽ കെറ്റോൺ) സിസ്റ്റവും HNO-TBP (ട്രിബ്യൂട്ടൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റ്) സിസ്റ്റവും ഉപയോഗിച്ച് സോൾവെൻ്റ് എക്സ്ട്രാക്ഷൻ വേർതിരിക്കൽ രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് സിർക്കോണിയം, ഹാഫ്നിയം വേർതിരിക്കുന്നതാണ് രണ്ടാമത്തെ ഘട്ടം. ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിൽ (20 അന്തരീക്ഷത്തിന് മുകളിൽ) ഉരുകുന്ന HfCl, ZrCl എന്നിവയ്ക്കിടയിലുള്ള നീരാവി മർദ്ദത്തിലെ വ്യത്യാസം ഉപയോഗിച്ച് മൾട്ടി-സ്റ്റേജ് ഫ്രാക്ഷനേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ വളരെക്കാലമായി പഠിച്ചു, ഇത് ദ്വിതീയ ക്ലോറിനേഷൻ പ്രക്രിയ ലാഭിക്കാനും ചെലവ് കുറയ്ക്കാനും കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, (Zr, Hf) Cl, HCl എന്നിവയുടെ കോറഷൻ പ്രശ്നം കാരണം, അനുയോജ്യമായ ഫ്രാക്ഷനേഷൻ കോളം മെറ്റീരിയലുകൾ കണ്ടെത്തുന്നത് എളുപ്പമല്ല, കൂടാതെ ഇത് ZrCl, HfCl എന്നിവയുടെ ഗുണനിലവാരം കുറയ്ക്കുകയും ശുദ്ധീകരണ ചെലവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. 1970-കളിൽ, ഇത് ഇപ്പോഴും ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് പ്ലാൻ്റ് ടെസ്റ്റിംഗ് ഘട്ടത്തിലായിരുന്നു;

മൂന്നാമത്തെ ഘട്ടം, കുറയ്ക്കുന്നതിനായി ക്രൂഡ് HfCl ലഭിക്കുന്നതിന് HfO യുടെ ദ്വിതീയ ക്ലോറിനേഷൻ ആണ്;

നാലാമത്തെ ഘട്ടം HfCl ശുദ്ധീകരണവും മഗ്നീഷ്യം കുറയ്ക്കലും ആണ്. ഈ പ്രക്രിയ ZrCl ൻ്റെ ശുദ്ധീകരണവും കുറയ്ക്കലും പോലെയാണ്, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന സെമി-ഫിനിഷ്ഡ് ഉൽപ്പന്നം പരുക്കൻ സ്പോഞ്ച് ഹാഫ്നിയം ആണ്;

MgCl നീക്കം ചെയ്യാനും അധിക ലോഹ മഗ്നീഷ്യം വീണ്ടെടുക്കാനും ക്രൂഡ് സ്പോഞ്ച് ഹാഫ്നിയം വാക്വം ഡിസ്റ്റിൽ ചെയ്യുക എന്നതാണ് അഞ്ചാമത്തെ ഘട്ടം, അതിൻ്റെ ഫലമായി സ്പോഞ്ച് മെറ്റൽ ഹാഫ്നിയത്തിൻ്റെ പൂർത്തിയായ ഉൽപ്പന്നം ലഭിക്കും. കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റ് മഗ്നീഷ്യത്തിന് പകരം സോഡിയം ഉപയോഗിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, അഞ്ചാമത്തെ ഘട്ടം വെള്ളത്തിൽ മുക്കുന്നതിന് മാറ്റണം.

സംഭരണ ​​രീതി:

തണുത്തതും വായുസഞ്ചാരമുള്ളതുമായ വെയർഹൗസിൽ സൂക്ഷിക്കുക. തീപ്പൊരികളിൽ നിന്നും താപ സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്നും അകറ്റി നിർത്തുക. ഇത് ഓക്സിഡൻറുകൾ, ആസിഡുകൾ, ഹാലൊജനുകൾ മുതലായവയിൽ നിന്ന് പ്രത്യേകം സൂക്ഷിക്കുകയും സംഭരണം കലർത്തുന്നത് ഒഴിവാക്കുകയും വേണം. സ്ഫോടനം-പ്രൂഫ് ലൈറ്റിംഗ്, വെൻ്റിലേഷൻ സൗകര്യങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സ്പാർക്കുകൾക്ക് സാധ്യതയുള്ള മെക്കാനിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളുടെയും ഉപകരണങ്ങളുടെയും ഉപയോഗം നിരോധിക്കുക. സ്റ്റോറേജ് ഏരിയ ചോർച്ച ഉൾക്കൊള്ളാൻ അനുയോജ്യമായ വസ്തുക്കൾ കൊണ്ട് സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കണം.