Hafnium, Birta Hf, lambarka atomiga 72, atomigga miisaanka 178.49, waa bir kala guurka cawlan oo dhalaalaya.
Hafnium waxay leedahay lix isotopes oo dabiici ah oo deggan: hafnium 174, 176, 177, 178, 179, iyo 180. Hafnium kuma falceliso lallabbo hydrochloric acid, milo sulfuric acid, iyo xalalka alkaline ee xooggan, laakiin waxay ku milmaysaa hydrofluoric acid iyo aqua regia. Magaca curiyaha wuxuu ka yimid magaca Laatiinka ee Magaalada Copenhagen.
Sanadkii 1925 kii, farmashiyaha Iswiidhishka ee Hervey iyo physicist Dutch Koster waxay heleen cusbo hafnium saafi ah oo ay ka heleen qayb ka mid ah cusbada isku dhafan ee fluorinated, waxayna ku yareeyeen sodium macdan si ay u helaan hafnium bir saafi ah. Hafnium wuxuu ka kooban yahay 0.00045% qolofka dhulka waxaana badanaa lala xiriiriyaa dabeecadda zirconium.
Magaca badeecada: hafnium
Astaanta curiyaha: Hf
Miisaanka atomiga: 178.49
Nooca element: element bir ah
Tilmaamaha jirka:
Hafniumwaa bir cawlan oo lacag ah oo leh dhalaal macdan ah; Waxaa jira laba nooc oo hafnium bir ah: α Hafnium waa kala duwanaansho lix geesood ah oo si dhow u xiran (1750 ℃) oo leh heerkul isbeddel oo ka sarreeya zirconium. Birta hafnium waxay leedahay kala duwanaansho allotrope heerkulka sare. Birta hafnium waxay leedahay nuugista neutron-ka sare ee isgoysyada waxaana loo isticmaali karaa walxo xakameynaya reactors.
Waxaa jira laba nooc oo dhismayaal crystal ah: Xirmooyinka cufan ee laba geesoodka ah ee heerkulka ka hooseeya 1300 ℃（ α- isla'egta); Marka heerkulku ka sarreeyo 1300 ℃, waa cubic jidhka udub dhexaad u ah (β- Equation). Bir caag leh oo qallajisa marka ay wasakhdu jirto. Hawo xasiloon, kaliya dusha sare ayay madoobaataa marka gubato. Fiilooyinka waxaa shidi kara ololka kabriidka. Guryaha la mid ah zirconium. Kuma falceliso biyo, asiidhyo, ama saldhigyo xooggan, laakiin si fudud ayay ugu milmi kartaa aqua regia iyo hydrofluoric acid. Inta badan xeryahooda leh a+4 valence. Hafnium alloy (Ta4HfC5) waxaa la og yahay inay leedahay barta dhalaalka ugu sareysa (qiyaastii 4215 ℃).
Qaab dhismeedka Crystal: Unuggu waa laba geesood
Lambarka CAS: 7440-58-6
Barta dhalaalka: 2227 ℃
Barta karkarinta: 4602 ℃
Sifooyinka kiimikaad:
Tilmaamaha kiimikada ee hafnium waxay aad ugu eg yihiin kuwa zirconium, waxayna leedahay iska caabin wanaagsan oo daxalka ah oo aan si fudud u daxaleynin xalalka guud ee alkali aqueous acid; Si fudud ugu milmay aashitada hydrofluoric si ay u sameeyaan dhismayaal fluorin leh. Heerkulka sare, hafnium wuxuu sidoo kale si toos ah ugu dari karaa gaasaska sida ogsijiinta iyo nitrogen si ay u sameeyaan oxides iyo nitrides.
Hafnium inta badan waxay leedahay a+4 valence oo isku dhis ah. Xarunta ugu weyn waahafnium oxideHfO2. Waxaa jira saddex nooc oo kala duwan oo hafnium oxide ah:hafnium oxidelagu helo calcination joogto ah ee hafnium sulfate iyo chloride oxide waa kala duwanaansho monoclinic; Hafnium oxide ee lagu helo kuleylinta hydroxide ee hafnium agagaarka 400 ℃ waa kala duwanaansho tetragonal; Haddii la xisaabiyo in ka badan 1000 ℃, kala duwanaansho cubic ayaa la heli karaa. Iskudhis kale waahafnium tetrachloride, taas oo ah alaabta ceeriin ee diyaarinta birta hafnium waxaana lagu diyaarin karaa iyada oo ka falcelinaysa gaaska chlorine ee isku dhafka hafnium oxide iyo carbon. Hafnium tetrachloride waxa ay la timaadaa biyo oo isla markiiba waxa ay hydrolyzes gelisaa HfO (4H2O) 2+ ion aad u deggan. HfO2+ions waxay ka jiraan xeryo badan oo hafnium ah, waxayna kicin karaan irbad qaabaysan fuuqbaxa hafnium oxychloride HfOCl2 · 8H2O crystals oo ku jira aashitada hydrochloric acidified hafnium tetrachloride.
4-valent hafnium sidoo kale waxay u nugul tahay inay samaysato iskudhafyo leh fluoride, oo ka kooban K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6, iyo (NH4) 3HfF7. Dhismayaashan ayaa loo isticmaalay kala soocida zirconium iyo hafnium.
Iskudhisyada guud:
Hafnium dioxide: magaca Hafnium dioxide; Hafnium dioxide; Nafaqada molecular: HfO2 [4]; Hanti: Budo cad oo leh saddex qaab dhismeed crystal: monoclinic, tetragonal, iyo cubic. Cufnaanta ayaa ah 10.3, 10.1, iyo 10.43g/cm3, siday u kala horreeyaan. Barta dhalaalka 2780-2920K. Barta karkarinta 5400K. Isku xidhka balaadhinta kulaylka 5.8 × 10-6/℃. Asiidh aan biyo lahayn, hydrochloric acid, iyo nitric acid, laakiin ku milma sulfuric acid iyo hydrofluoric acid. Waxa soo saara kala-goynta kulaylka ama hydrolysis of xeryahooda sida hafnium sulfate iyo hafnium oxychloride. Qalabka ceeriin ee wax soo saarka birta hafnium iyo hafnium alloys. Loo isticmaalo sida walxaha refractory, daaha ka-hortagga shucaaca, iyo kicinta. [5] Heerka tamarta atomiga HfO waa badeecad la helay isku mar marka la soo saarayo heerka tamarta atamka ee ZrO. Laga bilaabo koloriinta sare, hababka nadiifinta, dhimista, iyo nadiifinta faakuumka ayaa ku dhawaad la mid ah kuwa zirconium.
Hafnium tetrachloride: Hafnium (IV) chloride, Hafnium tetrachloride molecular formula HfCl4 Miisaanka Molecular 320.30 Dabeecad: Dhagax cad oo crystalline ah. U nugul qoyaanka. Ku milmay acetone iyo methanol. Biyo ku shub biyo si ay u soo saaraan hafnium oxychloride (HfOCl2). Kuleylka ilaa 250 ℃ oo uumi. Ka xanaajiso indhaha, habdhiska neefsiga, iyo maqaarka.
Hafnium hydroxide: Hafnium hydroxide (H4HfO4), sida caadiga ah u jooga sida oksidheeye fuuqsan HfO2 · nH2O, waa mid aan lagu milmi karin biyaha, si fudud ugu milmi kara asiidhyada inorganic, aan milmin ammonia, iyo dhif ku milma sodium hydroxide. Kuleylka ilaa 100 ℃ si loo dhaliyo hafnium hydroxide HfO (OH) 2. Heerarka cad ee hafnium hydroxide waxaa lagu heli karaa iyada oo la falcelinayo hafnium (IV) cusbo leh biyaha ammonia. Waxaa loo isticmaali karaa in lagu soo saaro xeryahooda hafnium kale.
Taariikhda Cilmi-baarista
Taariikhda Sahminta:
Sannadkii 1923 kii, kiimiistii Iswidhishka ee Hervey iyo physicist Dutch D. Koster ayaa hafnium ka helay zircon oo laga soo saaray Norway iyo Greenland, waxayna u bixiyeen hafnium, oo asal ahaan ka soo jeeda magaca Laatiinka ee Hafnia ee Copenhagen. Sannadkii 1925kii, Hervey iyo Coster waxay kala sooceen zirconium iyo titanium iyagoo isticmaalaya habka kristalisaynta jajabka ee cusbada adag ee fluorinated si ay u helaan cusbada hafnium saafiga ah; Oo yaree cusbada hafnium sodium macdan si aad u hesho hafnium bir saafi ah. Hervey waxa uu diyaariyey muunad dhawr milligaraam oo hafnium saafiya ah.
Tijaabooyinka kiimikada ee zirconium iyo hafnium:
Tijaabo uu sameeyay Professor Carl Collins oo ka tirsan Jaamacadda Texas sanadkii 1998, waxaa lagu sheegay in gamma irdiated hafnium 178m2 ( isomer hafnium-178m2 [7]) ay sii deyn karto tamar aad u weyn, taas oo ah shan amar oo ka sarreeya falcelinta kiimikada laakiin saddex amar oo ka hooseeya falcelinta nukliyeerka. [8] Hf178m2 (hafnium 178m2) waxay leedahay cimriga ugu dheer ee isotopes ee la midka ah: Hf178m2 (hafnium 178m2) waxay leedahay nolol nus ah 31 sano, taasoo keentay shucaac dabiici ah oo ku dhow 1.6 trillion Becquerels. Warbixinta Collins ayaa lagu sheegay in hal garaam oo saafi ah Hf178m2 (hafnium 178m2) uu ka kooban yahay ku dhawaad 1330 megajoules, taas oo u dhiganta tamarta uu sii daayo qaraxa 300 kiilogaraam ee walxaha qarxa ee TNT. Warbixinta Collins ayaa tilmaamaysa in dhammaan tamarta falcelintan lagu sii daayo qaab raajada ama fallaadhaha gamma, kuwaas oo tamarta si xawli ah u sii daaya, halka Hf178m2 (hafnium 178m2) ay wali ka falcelin karto xaddi aad u hooseeya. [9] Pentagon-ku wuxuu u qoondeeyay lacag cilmi baaris. Tijaabada, saamiga calaamad-ilaa-sanqa ayaa aad u hooseeya (oo leh khaladaad muhiim ah), iyo tan iyo markaas, inkasta oo tijaabooyin badan oo ay sameeyeen saynisyahano ka socda hay'ado badan oo ay ku jiraan Waaxda Difaaca Maraykanka ee Hay'adda Cilmi-baarista Sare ee Mashaariicda (DARPA) iyo JASON La-talinta Difaaca Kooxda [13], ma jiro saynisyahano awood u leh inuu gaaro falcelintan iyadoo la raacayo shuruudaha uu sheeganayay Collins, Collinsna ma uusan bixin caddayn xooggan oo lagu caddeeyo jiritaanka falcelintan, Collins ayaa soo jeediyay hab loo isticmaalo qiiqa gamma-ka-soo-baxa si loo sii daayo tamarta Hf178m2 (hafnium 178m2) [15], laakiin saynisyahano kale ayaa aragti ahaan caddeeyey in falcelintan aan la gaari karin. [16] Hf178m2 (hafnium 178m2) ayaa si weyn loo aaminsan yahay bulshada tacliinta inaysan noqon isha tamarta
Goobta codsiga:
Hafnium aad bay u faa'iido badan tahay iyada oo ay ugu wacan tahay awoodda ay u leedahay inay sii deyso electrons, sida sida fiilada loo isticmaalo nalalka ifaya. Waxaa loo isticmaalaa sida cathode ee tuubooyinka raajada, iyo alloys of hafnium iyo tungsten ama molybdenum ayaa loo isticmaalaa sidii electrodes ee tuubooyinka dheecaanka korantada sare. Caadi ahaan loo isticmaalo warshadaha wax soo saarka siliga cathode iyo tungsten ee raajada. Hafnium saafi ah waa walxo muhiim u ah warshadaha tamarta atamka sababtoo ah caagnimadeeda, habaynteeda fudud, iska caabinta heerkulka sare, iyo iska caabinta daxalka. Hafnium waxay leedahay qabsasho weyn oo neutron-kuleyl ah oo iskutallaab ah waana nuugista ugu habboon, kaas oo loo isticmaali karo sidii usha kantaroolka iyo aaladda ka hortagga fal-celinta atomiga. Budada Hafnium waxaa loo isticmaali karaa kicinta gantaalada. Cathode ee tuubooyinka raajada waxaa lagu soo saari karaa warshadaha korontada. Daawaynta Hafnium waxay u adeegi kartaa sidii lakabka ilaalinta hore ee tuubooyinka gantaalada iyo dib-u-soo-celinta diyaaradaha, halka Hf Ta alloy loo isticmaali karo soo saarista qalabka birta iyo walxaha iska caabinta. Hafnium waxa loo isticmaalaa sidii curiye wax lagu daro oo ku jira alwaaxyada kulaylka u adkaysta, sida tungsten, molybdenum, iyo tantalum. HfC waxa loo isticmaali karaa wax lagu daro Alloys adag taas oo ay ugu wacan tahay adkaanteeda sare iyo barta dhalaalka. Meesha dhalaalaysa ee 4TaCHfC waa qiyaastii 4215 ℃, taas oo ka dhigaysa xarunta leh barta dhalaalka ee ugu sareysa. Hafnium waxaa loo isticmaali karaa sidii geter habab badan oo sicir barar ah. Hafnium getters waxay ka saari kartaa gaasaska aan loo baahnayn sida ogsijiinta iyo nitrogen ee ku jira nidaamka. Hafnium waxaa inta badan loo isticmaalaa sida wax lagu daro saliidda hadhida-haydarooliga si looga hortago isbedbedelka saliidda hydraulic inta lagu jiro hawlgallada khatarta sare leh, waxayna leedahay sifooyin kacsan oo xoog leh. Sidaa darteed, waxaa guud ahaan loo isticmaalaa saliidda hydraulic warshadaha. Saliid biyo nadiif ah oo caafimaad.
Cunsurka Hafnium sidoo kale waxaa loo adeegsadaa Intel 45 nanoprocessors-kii ugu dambeeyay. Sababo la xiriira soo saarista silikoon dioxide (SiO2) iyo awoodda ay u leedahay in ay yareyso dhumucda si ay si joogto ah u wanaajiso waxqabadka transistor-ka, soo-saareyaasha processor-yadu waxay u adeegsadaan silikoon dioxide sida walxaha loogu talagalay dielectric-ka albaabka. Markii ay Intel soo bandhigtay habka wax soo saarka ee 65 nanometer, in kasta oo ay samaysay dadaal kasta si loo yareeyo dhumucda albaabka silikoon dioxide dielectric ilaa 1.2 nanometer, oo u dhiganta 5 lakab oo atamka ah, dhibka isticmaalka tamarta iyo kulaylka ayaa sidoo kale kor u kacaya marka transistor-ka waxaa la dhimay xajmiga atamka, taasoo keentay qashinka hadda jira iyo tamarta kulaylka aan loo baahnayn. Sidaa darteed, haddii alaabta hadda la sii wado in la isticmaalo oo dhumucdiisuna ay sii yaraato, daadinta dielectric albaabka ayaa si weyn u kordhin doonta, Soo dejinta tignoolajiyada transistor ilaa xad. Si wax looga qabto arrintan muhiimka ah, Intel waxa ay qorshaynaysaa in ay u isticmaasho qalabka K dhumuc weyn leh (qalabka hafnium ku salaysan) sida dielectrics albaabka halkii ay ka ahaan lahaayeen silicon dioxide, taas oo si guul leh hoos ugu dhigtay daadinta in ka badan 10 jeer. Marka la barbar dhigo jiilkii hore ee teknoolajiyada 65nm, nidaamka 45nm ee Intel wuxuu kordhiyaa cufnaanta transistor ku dhawaad laba jeer, taasoo u oggolaanaysa in la kordhiyo tirada guud ee transistor-yada ama hoos u dhaca mugga processor-ka. Intaa waxaa dheer, awoodda looga baahan yahay beddelka transistor-ka ayaa ka hooseeya, hoos u dhigista isticmaalka tamarta ku dhawaad 30%. Xidhiidhada gudaha waxa ay ka samaysan yihiin silig naxaas ah oo lagu lammaaniyey k dielectric hooseeya, si habsami leh u wanaajiya hufnaanta iyo yaraynta isticmaalka korantada, xawaaraha beddelashaduna waa 20% dhakhso ah
Qaybinta macdanta:
Hafnium waxa ay leedahay qashin qolof sare leh marka loo eego biraha sida caadiga ah loo isticmaalo sida bismuth, cadmium, iyo meerkuri, waxayna u dhigantaa maadada beryllium, germanium, iyo uranium. Dhammaan macdanta ay ku jiraan zirconium waxaa ku jira hafnium. Zircon ee loo isticmaalo warshadaha waxaa ku jira 0.5-2% hafnium. Beryllium zircon (Alvite) ee macdanta zirconium-ka sare waxay ka koobnaan kartaa ilaa 15% hafnium. Waxa kale oo jira nooc ka mid ah zircon metamorphic, cyrtolite, kaas oo ka kooban in ka badan 5% HfO. Kaydka labada macdan ee dambe waa mid yar oo aan weli la qaadan warshadaha. Hafnium inta badan waa la soo kabsaday inta lagu guda jiro wax soo saarka zirconium.
Waxay ku jirtaa inta badan macdanta zirconium. [18] [19] Sababtoo ah waxaa jira wax aad u yar oo ku jira qolofka. Waxay inta badan la nooshahay zirconium mana lahan macdano gaar ah.
Habka diyaarinta:
1. Waxaa lagu diyaarin karaa hoos u dhigista magnesium ee hafnium tetrachloride ama kala-goynta kulaylka ee hafnium iodide. HfCl4 iyo K2HfF6 sidoo kale waxaa loo isticmaali karaa sidii alaab ceeriin ah. Habka wax-soo-saarka elektrolytka ee NaCl KCl HfCl4 ama K2HfF6 dhalaalidda waxay la mid tahay wax-soo-saarka korantada ee zirconium.
2. Hafnium waxay la nool yihiin zirconium, mana jiraan wax cayriin ah oo u gaar ah hafnium. Qalabka ceeriin ee wax soo saarka hafnium waa hafnium oxide cayriin oo kala soocay inta lagu jiro habka wax soo saarka zirconium. Soo saar hafnium oxide adiga oo isticmaalaya resin sarrifka ion, ka dibna isticmaal isla habka zirconium si aad u diyaariso hafnium birta ah hafnium oxide.
3. Waxa lagu diyaarin karaa kulayliyaha hafnium tetrachloride (HfCl4) oo leh sodium iyada oo la dhimayo.
Hababka ugu horreeya ee lagu kala saaro zirconium iyo hafnium waxay ahaayeen qayb-jajab ah oo ka samaysan milixyo isku dhafan oo fluorinated ah iyo roobab jajab ah oo fosfatis ah. Hababkani waa kuwo adag in lagu shaqeeyo waxayna ku kooban yihiin isticmaalka shaybaarka. Tignoolajiyada cusub ee lagu kala saarayo zirconium iyo hafnium, sida kala qaybinta jajabyada, soo saarista dareeraha, beddelka ion, iyo xayeysiinta jajabyada, ayaa soo baxay midba midka kale, iyadoo soo saarista dareeraha ay tahay mid la taaban karo. Labada nidaam ee sida caadiga ah loo isticmaalo kala-soocidda waa nidaamka cyclohexanone ee thiocyanate iyo nidaamka nitric acid tributyl fosfat. Alaabooyinka ay heleen hababka kor ku xusan waa dhammaan hafnium hydroxide, iyo hafnium oxide saafi ah waxaa lagu heli karaa calcination. Nadiifinta sare ee hafnium waxaa lagu heli karaa habka sarrifka ion.
Warshadaha, soo saarista hafnium birta waxay inta badan ku lug leedahay habka Kroll iyo habka Debor Aker labadaba. Habka Kroll wuxuu ku lug leeyahay dhimista hafnium tetrachloride iyadoo la isticmaalayo magnesium macdan:
2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf
Habka Debor Aker, oo sidoo kale loo yaqaan habka iodization, ayaa loo isticmaalaa in lagu nadiifiyo isbuunyada sida hafnium oo loo helo hafnium bir ah oo jilicsan.
5. Dhalista hafnium asal ahaan waxay la mid tahay tan zirconium:
Talaabada koowaad waa kala-goynta macdanta, taas oo ku lug leh saddex hab: koloriin ku shubista zircon si loo helo (Zr, Hf) Cl. Dhalashada Alkali ee zircon. Zircon waxay ku dhalaashaa NaOH qiyaastii 600, iyo in ka badan 90% ee (Zr, Hf) O waxay isu beddeshaa Na (Zr, Hf) O, iyadoo SiO loo beddelay NaSiO, kaas oo lagu milmo biyaha si looga saaro. Na (Zr, Hf) O waxaa loo isticmaali karaa sidii xalkii asalka ahaa ee lagu kala saari lahaa zirconium iyo hafnium ka dib marka lagu milmo HNO. Si kastaba ha ahaatee, joogitaanka SiO colloids ayaa ka dhigaysa kala saarista dareeraha mid adag. Ku dar KSiF oo ku qooy biyo si aad u hesho K (Zr, Hf) F. Xalku wuxuu kala saari karaa zirconium iyo hafnium iyada oo loo marayo crystallization jajab;
Talaabada labaad waa kala-soocidda zirconium iyo hafnium, taas oo lagu gaari karaa iyadoo la isticmaalayo hababka kala soocidda dareere dareere isticmaalaya hydrochloric acid MIBK (methyl isobutyl ketone) nidaamka iyo HNO-TBP (tributyl phosphate) nidaamka. Tiknoolajiyada jajabinta marxaladaha badan iyadoo la adeegsanayo faraqa cadaadiska uumiga ee u dhexeeya HfCl iyo ZrCl waxay ku dhalaashaa cadaadis sare (oo ka sarreeya 20 jawi) ayaa muddo dheer la darsay, taas oo badbaadin karta habka koloriinta sare waxayna yaraynaysaa kharashka. Si kastaba ha noqotee, dhibaatada daxalka ee (Zr, Hf) Cl iyo HCl awgeed, ma fududa in la helo agab tiirar jajab ah oo ku habboon, waxayna sidoo kale hoos u dhigi doontaa tayada ZrCl iyo HfCl, kordhinta kharashka nadiifinta. 1970-yadii, waxay wali ku jirtay marxaladda tijaabada dhirta ee dhexdhexaadka ah;
Talaabada saddexaad waa koloriinta sare ee HfO si loo helo HfCl cayriin si loo dhimo;
Talaabada afraad waa nadiifinta HfCl iyo dhimista magnesium. Nidaamkani wuxuu la mid yahay nadiifinta iyo hoos u dhigista ZrCl, iyo wax soo saarka semi-dhammeeyey waa hafnium isbuunyo aan dhab ahayn;
Talaabada shanaad waa in la nadiifiyo hafnium isbuunyo ceeriin si meesha looga saaro MgCl oo looga soo kabsado birta xad dhaafka ah ee magnesium, taasoo keentay badeeco dhammaatay oo ah birta isbuunyada hafnium. Haddii wakiilka yareynaya uu isticmaalo soodhiyam halkii magnesium, tillaabada shanaad waa in loo beddelaa biyo-gelinta
Habka kaydinta:
Ku kaydi bakhaar qabow oo hawo leh. Ka fogow dhimbilaha iyo ilaha kulaylka. Waa in si gooni ah loo kaydiyaa oksijiinta, acids, halogens, iwm, kana fogow kaydinta qaska. Isticmaalka nalalka aan qarxin iyo tas-hiilaadka hawo-siinta. Mamnuuc isticmaalka qalabka farsamada iyo qalabka u nugul dhinbiilyada. Aagga kaydinta waa in lagu qalabeeyaa walxo ku habboon oo ay ku jiraan dareeraha.
Waqtiga post: Seb-25-2023