మూలకం 72: హాఫ్నియం

హాఫ్నియం, మెటల్ Hf, పరమాణు సంఖ్య 72, పరమాణు బరువు 178.49, మెరిసే సిల్వర్ గ్రే ట్రాన్సిషన్ మెటల్.

Hafnium సహజంగా స్థిరంగా ఉండే ఆరు ఐసోటోప్‌లను కలిగి ఉంది: హాఫ్నియం 174, 176, 177, 178, 179, మరియు 180. హాఫ్నియం పలుచన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం, పలుచన సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం మరియు బలమైన ఆల్కలీన్ ద్రావణాలతో చర్య తీసుకోదు, కానీ హైడ్రోక్వాఫ్లోరిక్ ఆమ్లం మరియు హైడ్రోక్వాఫ్లోరిక్ ఆమ్లంలో కరుగుతుంది. మూలకం పేరు కోపెన్‌హాగన్ సిటీ యొక్క లాటిన్ పేరు నుండి వచ్చింది.

1925లో, స్వీడిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త హెర్వే మరియు డచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త కోస్టర్‌లు ఫ్లోరినేటెడ్ కాంప్లెక్స్ లవణాల పాక్షిక స్ఫటికీకరణ ద్వారా స్వచ్ఛమైన హాఫ్నియం ఉప్పును పొందారు మరియు స్వచ్ఛమైన మెటల్ హాఫ్నియంను పొందేందుకు మెటాలిక్ సోడియంతో దానిని తగ్గించారు. హాఫ్నియం భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో 0.00045% కలిగి ఉంటుంది మరియు తరచుగా ప్రకృతిలో జిర్కోనియంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.

ఉత్పత్తి పేరు: హాఫ్నియం

మూలకం చిహ్నం: Hf

పరమాణు బరువు: 178.49

మూలకం రకం: లోహ మూలకం

భౌతిక లక్షణాలు:

హాఫ్నియంలోహ మెరుపుతో వెండి బూడిద రంగు లోహం; మెటల్ హాఫ్నియం యొక్క రెండు రూపాంతరాలు ఉన్నాయి: α హాఫ్నియం అనేది షట్కోణ దగ్గరగా ప్యాక్ చేయబడిన వేరియంట్ (1750 ℃) జిర్కోనియం కంటే అధిక పరివర్తన ఉష్ణోగ్రతతో ఉంటుంది. మెటల్ హాఫ్నియం అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అలోట్రోప్ వేరియంట్‌లను కలిగి ఉంటుంది. మెటల్ హాఫ్నియం అధిక న్యూట్రాన్ శోషణ క్రాస్-సెక్షన్ కలిగి ఉంటుంది మరియు రియాక్టర్లకు నియంత్రణ పదార్థంగా ఉపయోగించవచ్చు.

రెండు రకాల క్రిస్టల్ నిర్మాణాలు ఉన్నాయి: 1300 ℃（ α- సమీకరణం కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద షట్కోణ దట్టమైన ప్యాకింగ్; 1300 ℃ కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఇది శరీర కేంద్రీకృత క్యూబిక్ (β- సమీకరణం). ప్లాస్టిసిటీతో కూడిన లోహం మలినాల సమక్షంలో గట్టిపడుతుంది మరియు పెళుసుగా మారుతుంది. గాలిలో స్థిరంగా ఉంటుంది, కాల్చినప్పుడు మాత్రమే ఉపరితలంపై నల్లబడుతుంది. అగ్గిపుల్ల జ్వాల ద్వారా తంతువులను మండించవచ్చు. జిర్కోనియం మాదిరిగానే లక్షణాలు. ఇది నీరు, పలుచన ఆమ్లాలు లేదా బలమైన స్థావరాలుతో చర్య తీసుకోదు, అయితే ఆక్వా రెజియా మరియు హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లంలో సులభంగా కరుగుతుంది. ప్రధానంగా +4 విలువ కలిగిన సమ్మేళనాలలో. హాఫ్నియం మిశ్రమం (Ta4HfC5) అత్యధిక ద్రవీభవన స్థానం (సుమారు 4215 ℃) కలిగి ఉంటుంది.

స్ఫటిక నిర్మాణం: స్ఫటిక కణం షట్కోణంగా ఉంటుంది

CAS నంబర్: 7440-58-6

ద్రవీభవన స్థానం: 2227 ℃

మరిగే స్థానం: 4602 ℃

రసాయన లక్షణాలు:

హాఫ్నియం యొక్క రసాయన లక్షణాలు జిర్కోనియంతో సమానంగా ఉంటాయి మరియు ఇది మంచి తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు సాధారణ యాసిడ్ క్షార సజల ద్రావణాల ద్వారా సులభంగా క్షీణించబడదు; ఫ్లోరినేటెడ్ కాంప్లెక్స్‌లను ఏర్పరచడానికి హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్‌లో సులభంగా కరుగుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, హాఫ్నియం నేరుగా ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ వంటి వాయువులతో కలిసి ఆక్సైడ్లు మరియు నైట్రైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది.

హాఫ్నియం తరచుగా సమ్మేళనాలలో +4 విలువను కలిగి ఉంటుంది. ప్రధాన సమ్మేళనంహాఫ్నియం ఆక్సైడ్HfO2. హాఫ్నియం ఆక్సైడ్ యొక్క మూడు విభిన్న రకాలు ఉన్నాయి:హాఫ్నియం ఆక్సైడ్హాఫ్నియం సల్ఫేట్ మరియు క్లోరైడ్ ఆక్సైడ్ యొక్క నిరంతర గణన ద్వారా పొందిన ఒక మోనోక్లినిక్ వేరియంట్; హాఫ్నియం హైడ్రాక్సైడ్‌ను దాదాపు 400 ℃ వద్ద వేడి చేయడం ద్వారా పొందిన హాఫ్నియం ఆక్సైడ్ టెట్రాగోనల్ వేరియంట్; 1000 ℃ కంటే ఎక్కువ లెక్కించినట్లయితే, ఒక క్యూబిక్ వేరియంట్ పొందవచ్చు. మరొక సమ్మేళనంహాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్, ఇది మెటల్ హాఫ్నియం తయారీకి ముడి పదార్థం మరియు హాఫ్నియం ఆక్సైడ్ మరియు కార్బన్ మిశ్రమంపై క్లోరిన్ వాయువును ప్రతిస్పందించడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు. హాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్ నీటితో సంబంధంలోకి వస్తుంది మరియు వెంటనే అత్యంత స్థిరమైన HfO (4H2O) 2+అయాన్‌లుగా జలవిశ్లేషణ చెందుతుంది. HfO2+అయాన్లు హాఫ్నియం యొక్క అనేక సమ్మేళనాలలో ఉన్నాయి మరియు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లీకృత హాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్ ద్రావణంలో సూది ఆకారపు హైడ్రేటెడ్ హాఫ్నియం ఆక్సిక్లోరైడ్ HfOCl2 · 8H2O స్ఫటికాలను స్ఫటికీకరించవచ్చు.

4-వాలెంట్ హాఫ్నియం కూడా ఫ్లోరైడ్‌తో కాంప్లెక్స్‌లను ఏర్పరుస్తుంది, ఇందులో K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6 మరియు (NH4) 3HfF7 ఉంటాయి. ఈ సముదాయాలు జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియంలను వేరు చేయడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి.

సాధారణ సమ్మేళనాలు:

హాఫ్నియం డయాక్సైడ్: పేరు హఫ్నియం డయాక్సైడ్; హాఫ్నియం డయాక్సైడ్; పరమాణు సూత్రం: HfO2 [4]; ఆస్తి: మూడు క్రిస్టల్ నిర్మాణాలతో తెల్లటి పొడి: మోనోక్లినిక్, టెట్రాగోనల్ మరియు క్యూబిక్. సాంద్రతలు వరుసగా 10.3, 10.1 మరియు 10.43g/cm3. ద్రవీభవన స్థానం 2780-2920K. మరిగే స్థానం 5400K. థర్మల్ విస్తరణ గుణకం 5.8 × 10-6/℃. నీటిలో కరగదు, హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం మరియు నైట్రిక్ ఆమ్లం, కానీ సాంద్రీకృత సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం మరియు హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లంలో కరుగుతుంది. హాఫ్నియం సల్ఫేట్ మరియు హాఫ్నియం ఆక్సిక్లోరైడ్ వంటి సమ్మేళనాల ఉష్ణ కుళ్ళిపోవడం లేదా జలవిశ్లేషణ ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతుంది. మెటల్ హాఫ్నియం మరియు హాఫ్నియం మిశ్రమాల ఉత్పత్తికి ముడి పదార్థాలు. వక్రీభవన పదార్థాలు, యాంటీ రేడియోధార్మిక పూతలు మరియు ఉత్ప్రేరకాలుగా ఉపయోగిస్తారు. [5] పరమాణు శక్తి స్థాయి HfO అనేది పరమాణు శక్తి స్థాయి ZrOను తయారు చేసేటప్పుడు ఏకకాలంలో పొందిన ఉత్పత్తి. ద్వితీయ క్లోరినేషన్ నుండి ప్రారంభించి, శుద్దీకరణ, తగ్గింపు మరియు వాక్యూమ్ స్వేదనం యొక్క ప్రక్రియలు జిర్కోనియంతో దాదాపు సమానంగా ఉంటాయి.

హాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్: హాఫ్నియం (IV) క్లోరైడ్, హాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్ మాలిక్యులర్ ఫార్ములా HfCl4 మాలిక్యులర్ బరువు 320.30 అక్షరం: తెలుపు స్ఫటికాకార బ్లాక్. తేమకు సున్నితంగా ఉంటుంది. అసిటోన్ మరియు మిథనాల్‌లో కరుగుతుంది. హాఫ్నియం ఆక్సిక్లోరైడ్ (HfOCl2) ను ఉత్పత్తి చేయడానికి నీటిలో హైడ్రోలైజ్ చేయండి. 250 ℃ వరకు వేడి చేసి ఆవిరైపోతుంది. కళ్ళు, శ్వాసకోశ వ్యవస్థ మరియు చర్మానికి చికాకు కలిగిస్తుంది.

హాఫ్నియం హైడ్రాక్సైడ్: హాఫ్నియం హైడ్రాక్సైడ్ (H4HfO4), సాధారణంగా హైడ్రేటెడ్ ఆక్సైడ్ HfO2 · nH2O వలె ఉంటుంది, ఇది నీటిలో కరగదు, అకర్బన ఆమ్లాలలో సులభంగా కరుగుతుంది, అమ్మోనియాలో కరగదు మరియు అరుదుగా సోడియం హైడ్రాక్సైడ్‌లో కరుగుతుంది. హాఫ్నియం హైడ్రాక్సైడ్ HfO (OH)ని ఉత్పత్తి చేయడానికి 100 ℃ వరకు వేడి చేయండి 2. హఫ్నియం (IV) ఉప్పును అమ్మోనియా నీటితో చర్య చేయడం ద్వారా వైట్ హాఫ్నియం హైడ్రాక్సైడ్ అవక్షేపాన్ని పొందవచ్చు. ఇది ఇతర హాఫ్నియం సమ్మేళనాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

పరిశోధన చరిత్ర

ఆవిష్కరణ చరిత్ర:

1923లో, స్వీడిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త హెర్వే మరియు డచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త D. కోస్టర్ నార్వే మరియు గ్రీన్‌లాండ్‌లలో ఉత్పత్తి చేయబడిన జిర్కాన్‌లో హాఫ్నియంను కనుగొన్నారు మరియు దానికి హాఫ్నియం అని పేరు పెట్టారు, ఇది కోపెన్‌హాగన్‌లోని హాఫ్నియా అనే లాటిన్ పేరు నుండి ఉద్భవించింది. 1925లో, హెర్వే మరియు కోస్టర్ స్వచ్ఛమైన హాఫ్నియం లవణాలను పొందేందుకు ఫ్లోరినేటెడ్ కాంప్లెక్స్ లవణాలను పాక్షిక స్ఫటికీకరణ పద్ధతిని ఉపయోగించి జిర్కోనియం మరియు టైటానియంలను వేరు చేశారు; మరియు స్వచ్ఛమైన మెటల్ హాఫ్నియం పొందడానికి లోహ సోడియంతో హాఫ్నియం ఉప్పును తగ్గించండి. హెర్వే అనేక మిల్లీగ్రాముల స్వచ్ఛమైన హాఫ్నియం యొక్క నమూనాను సిద్ధం చేశాడు.

జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియంపై రసాయన ప్రయోగాలు:

1998లో టెక్సాస్ విశ్వవిద్యాలయంలో ప్రొఫెసర్ కార్ల్ కాలిన్స్ నిర్వహించిన ఒక ప్రయోగంలో, గామా రేడియేటెడ్ హాఫ్నియం 178 మీ2 (ఐసోమర్ హాఫ్నియం-178 మీ2 [7]) అపారమైన శక్తిని విడుదల చేయగలదని, ఇది రసాయన ప్రతిచర్యల కంటే ఐదు ఆర్డర్‌లు ఎక్కువ అని చెప్పబడింది. అణు ప్రతిచర్యల కంటే తక్కువ పరిమాణంలో మూడు ఆర్డర్లు. [8] Hf178m2 (హాఫ్నియం 178m2) సారూప్య దీర్ఘ-కాల ఐసోటోపులలో సుదీర్ఘ జీవితకాలం కలిగి ఉంది: Hf178m2 (హాఫ్నియం 178m2) 31 సంవత్సరాల సగం-జీవితాన్ని కలిగి ఉంది, దీని ఫలితంగా దాదాపు 1.6 ట్రిలియన్ బెక్వెరెల్స్ సహజ రేడియోధార్మికత ఏర్పడుతుంది. కాలిన్స్ నివేదిక ప్రకారం ఒక గ్రాము స్వచ్ఛమైన Hf178m2 (హాఫ్నియం 178m2) సుమారు 1330 మెగాజౌల్స్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది 300 కిలోగ్రాముల TNT పేలుడు పదార్థాల పేలుడు ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తికి సమానం. ఈ చర్యలోని మొత్తం శక్తి X-కిరణాలు లేదా గామా కిరణాల రూపంలో విడుదల చేయబడుతుందని కాలిన్స్ నివేదిక సూచిస్తుంది, ఇది చాలా వేగంగా శక్తిని విడుదల చేస్తుంది మరియు Hf178m2 (హాఫ్నియం 178m2) ఇప్పటికీ చాలా తక్కువ సాంద్రతలలో ప్రతిస్పందిస్తుంది. [9] పెంటగాన్ పరిశోధన కోసం నిధులు కేటాయించింది. ప్రయోగంలో, సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తి చాలా తక్కువగా ఉంది (గణనీయమైన లోపాలతో), మరియు అప్పటి నుండి, యునైటెడ్ స్టేట్స్ డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ డిఫెన్స్ అడ్వాన్స్‌డ్ ప్రాజెక్ట్స్ రీసెర్చ్ ఏజెన్సీ (DARPA) మరియు జాసన్ డిఫెన్స్ అడ్వైజరీతో సహా పలు సంస్థల శాస్త్రవేత్తలు అనేక ప్రయోగాలు చేసినప్పటికీ సమూహం [13], కాలిన్స్ పేర్కొన్న పరిస్థితులలో ఏ శాస్త్రవేత్త కూడా ఈ ప్రతిచర్యను సాధించలేకపోయాడు మరియు ఈ ప్రతిచర్య ఉనికిని నిరూపించడానికి కాలిన్స్ బలమైన సాక్ష్యాలను అందించలేదు, కాలిన్స్ Hf178m2 (హాఫ్నియం 178m2) [15] నుండి శక్తిని విడుదల చేయడానికి ప్రేరేపిత గామా కిరణ ఉద్గారాలను ఉపయోగించే పద్ధతిని ప్రతిపాదించారు, అయితే ఈ ప్రతిచర్యను సాధించలేమని ఇతర శాస్త్రవేత్తలు సిద్ధాంతపరంగా నిరూపించారు. [16] Hf178m2 (హాఫ్నియం 178m2) శక్తికి మూలం కాదని విద్యాసంస్థలలో విస్తృతంగా విశ్వసించబడింది.

హాఫ్నియం ఆక్సైడ్

అప్లికేషన్ ఫీల్డ్:

ప్రకాశించే దీపాలలో ఫిలమెంట్‌గా ఉపయోగించడం వంటి ఎలక్ట్రాన్‌లను విడుదల చేసే సామర్థ్యం కారణంగా హాఫ్నియం చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది. ఎక్స్-రే ట్యూబ్‌లకు కాథోడ్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు హాఫ్నియం మరియు టంగ్‌స్టన్ లేదా మాలిబ్డినం మిశ్రమాలు అధిక-వోల్టేజ్ డిచ్ఛార్జ్ ట్యూబ్‌లకు ఎలక్ట్రోడ్‌లుగా ఉపయోగించబడతాయి. X-కిరణాల కోసం సాధారణంగా కాథోడ్ మరియు టంగ్స్టన్ వైర్ తయారీ పరిశ్రమలో ఉపయోగిస్తారు. ప్లాస్టిసిటీ, సులభమైన ప్రాసెసింగ్, అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత మరియు తుప్పు నిరోధకత కారణంగా అణు శక్తి పరిశ్రమలో స్వచ్ఛమైన హాఫ్నియం ఒక ముఖ్యమైన పదార్థం. హాఫ్నియం పెద్ద థర్మల్ న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంది మరియు ఇది ఒక ఆదర్శ న్యూట్రాన్ అబ్జార్బర్, ఇది అణు రియాక్టర్‌లకు నియంత్రణ రాడ్ మరియు రక్షణ పరికరంగా ఉపయోగించవచ్చు. హాఫ్నియం పొడిని రాకెట్లకు ప్రొపెల్లెంట్‌గా ఉపయోగించవచ్చు. ఎక్స్-రే గొట్టాల కాథోడ్‌ను విద్యుత్ పరిశ్రమలో తయారు చేయవచ్చు. హాఫ్నియం మిశ్రమం రాకెట్ నాజిల్‌లు మరియు గ్లైడ్ రీ-ఎంట్రీ ఎయిర్‌క్రాఫ్ట్‌లకు ఫార్వర్డ్ ప్రొటెక్టివ్ లేయర్‌గా ఉపయోగపడుతుంది, అయితే Hf Ta మిశ్రమం టూల్ స్టీల్ మరియు రెసిస్టెన్స్ మెటీరియల్‌లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. టంగ్‌స్టన్, మాలిబ్డినం మరియు టాంటాలమ్ వంటి ఉష్ణ-నిరోధక మిశ్రమాలలో హాఫ్నియం సంకలిత మూలకం వలె ఉపయోగించబడుతుంది. HfC అధిక కాఠిన్యం మరియు ద్రవీభవన స్థానం కారణంగా గట్టి మిశ్రమాలకు సంకలితంగా ఉపయోగించవచ్చు. 4TaCHfC యొక్క ద్రవీభవన స్థానం సుమారుగా 4215 ℃, ఇది అత్యధికంగా తెలిసిన ద్రవీభవన స్థానంతో కూడిన సమ్మేళనం. హాఫ్నియంను అనేక ద్రవ్యోల్బణ వ్యవస్థలలో పొందే సాధనంగా ఉపయోగించవచ్చు. హాఫ్నియం గెటర్స్ వ్యవస్థలో ఉన్న ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ వంటి అనవసరమైన వాయువులను తొలగించగలవు. హై-రిస్క్ ఆపరేషన్ల సమయంలో హైడ్రాలిక్ ఆయిల్ యొక్క అస్థిరతను నివారించడానికి హాఫ్నియం తరచుగా హైడ్రాలిక్ ఆయిల్‌లో సంకలితంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు బలమైన అస్థిరత లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, దీనిని సాధారణంగా పారిశ్రామిక హైడ్రాలిక్ నూనెలో ఉపయోగిస్తారు. వైద్య హైడ్రాలిక్ నూనె.

Hafnium మూలకం తాజా Intel 45 నానోప్రాసెసర్లలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO2) యొక్క ఉత్పాదకత మరియు ట్రాన్సిస్టర్ పనితీరును నిరంతరం మెరుగుపరచడానికి మందాన్ని తగ్గించే సామర్థ్యం కారణంగా, ప్రాసెసర్ తయారీదారులు గేట్ విద్యుద్వాహకానికి పదార్థంగా సిలికాన్ డయాక్సైడ్‌ను ఉపయోగిస్తారు. ఇంటెల్ 65 నానోమీటర్ తయారీ ప్రక్రియను ప్రవేశపెట్టినప్పుడు, సిలికాన్ డయాక్సైడ్ గేట్ డీఎలెక్ట్రిక్ మందాన్ని 5 పొరల పరమాణువులకు సమానమైన 1.2 నానోమీటర్‌లకు తగ్గించడానికి అన్ని ప్రయత్నాలు చేసినప్పటికీ, ట్రాన్సిస్టర్‌లో విద్యుత్ వినియోగం మరియు వేడి వెదజల్లడం కష్టం. ఒక అణువు యొక్క పరిమాణానికి తగ్గించబడింది, ఫలితంగా ప్రస్తుత వ్యర్థాలు మరియు అనవసరమైన ఉష్ణ శక్తి ఏర్పడుతుంది. అందువల్ల, ప్రస్తుత పదార్ధాలను ఉపయోగించడం కొనసాగిస్తే మరియు మందం మరింత తగ్గినట్లయితే, గేట్ విద్యుద్వాహకము యొక్క లీకేజీ గణనీయంగా పెరుగుతుంది, ట్రాన్సిస్టర్ సాంకేతికతను దాని పరిమితులకు తీసుకువస్తుంది. ఈ క్లిష్టమైన సమస్యను పరిష్కరించడానికి, ఇంటెల్ సిలికాన్ డయాక్సైడ్‌కు బదులుగా మందమైన అధిక K పదార్థాలను (హాఫ్నియం ఆధారిత పదార్థాలు) గేట్ డైలెక్ట్రిక్‌లుగా ఉపయోగించాలని యోచిస్తోంది, ఇది లీకేజీని 10 రెట్లు విజయవంతంగా తగ్గించింది. మునుపటి తరం 65nm సాంకేతికతతో పోలిస్తే, ఇంటెల్ యొక్క 45nm ప్రక్రియ ట్రాన్సిస్టర్ సాంద్రతను దాదాపు రెండు రెట్లు పెంచుతుంది, ఇది మొత్తం ట్రాన్సిస్టర్‌ల సంఖ్యను పెంచడానికి లేదా ప్రాసెసర్ వాల్యూమ్‌లో తగ్గింపును అనుమతిస్తుంది. అదనంగా, ట్రాన్సిస్టర్ మార్పిడికి అవసరమైన శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది, దాదాపు 30% విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గిస్తుంది. అంతర్గత కనెక్షన్‌లు తక్కువ k విద్యుద్వాహకముతో జత చేయబడిన రాగి తీగతో తయారు చేయబడ్డాయి, సజావుగా సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి మరియు విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గిస్తాయి మరియు మారే వేగం 20% వేగంగా ఉంటుంది.

ఖనిజ పంపిణీ:

బిస్మత్, కాడ్మియం మరియు పాదరసం వంటి సాధారణంగా ఉపయోగించే లోహాల కంటే హాఫ్నియం అధిక క్రస్టల్ సమృద్ధిని కలిగి ఉంది మరియు కంటెంట్‌లో బెరీలియం, జెర్మేనియం మరియు యురేనియంతో సమానంగా ఉంటుంది. జిర్కోనియం కలిగిన అన్ని ఖనిజాలలో హాఫ్నియం ఉంటుంది. పరిశ్రమలో ఉపయోగించే జిర్కాన్‌లో 0.5-2% హాఫ్నియం ఉంటుంది. ద్వితీయ జిర్కోనియం ధాతువులోని బెరీలియం జిర్కాన్ (ఆల్వైట్) 15% వరకు హాఫ్నియంను కలిగి ఉంటుంది. ఒక రకమైన మెటామార్ఫిక్ జిర్కాన్, సైర్టోలైట్ కూడా ఉంది, ఇందులో 5% HfO ఉంటుంది. తరువాతి రెండు ఖనిజాల నిల్వలు చిన్నవి మరియు పరిశ్రమలో ఇంకా స్వీకరించబడలేదు. హాఫ్నియం ప్రధానంగా జిర్కోనియం ఉత్పత్తి సమయంలో తిరిగి పొందబడుతుంది.

హాఫ్నియం:

ఇది చాలా జిర్కోనియం ఖనిజాలలో ఉంది. [18] [19] ఎందుకంటే క్రస్ట్‌లో చాలా తక్కువ కంటెంట్ ఉంటుంది. ఇది తరచుగా జిర్కోనియంతో కలిసి ఉంటుంది మరియు ప్రత్యేక ధాతువు ఉండదు.

తయారీ విధానం:

1. హాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్ యొక్క మెగ్నీషియం తగ్గింపు లేదా హాఫ్నియం అయోడైడ్ యొక్క ఉష్ణ కుళ్ళిపోవడం ద్వారా దీనిని తయారు చేయవచ్చు. HfCl4 మరియు K2HfF6 ముడి పదార్థాలుగా కూడా ఉపయోగించవచ్చు. NaCl KCl HfCl4 లేదా K2HfF6 మెల్ట్‌లో విద్యుద్విశ్లేషణ ఉత్పత్తి ప్రక్రియ జిర్కోనియం యొక్క విద్యుద్విశ్లేషణ ఉత్పత్తిని పోలి ఉంటుంది.

2. హాఫ్నియం జిర్కోనియంతో సహజీవనం చేస్తుంది మరియు హాఫ్నియం కోసం ప్రత్యేక ముడి పదార్థం లేదు. హాఫ్నియం తయారీకి ముడి పదార్థం జిర్కోనియం తయారీ ప్రక్రియలో వేరు చేయబడిన ముడి హాఫ్నియం ఆక్సైడ్. అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ రెసిన్ ఉపయోగించి హాఫ్నియం ఆక్సైడ్‌ను సంగ్రహించి, ఆపై ఈ హాఫ్నియం ఆక్సైడ్ నుండి మెటల్ హాఫ్నియంను తయారు చేయడానికి జిర్కోనియం వలె అదే పద్ధతిని ఉపయోగించండి.

3. హఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్ (HfCl4)ని సోడియంతో కలిపి తగ్గించడం ద్వారా దీనిని తయారు చేయవచ్చు.

జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియంలను వేరు చేయడానికి తొలి పద్ధతులు ఫ్లోరినేటెడ్ కాంప్లెక్స్ లవణాల యొక్క పాక్షిక స్ఫటికీకరణ మరియు ఫాస్ఫేట్‌ల పాక్షిక అవపాతం. ఈ పద్ధతులు పనిచేయడానికి గజిబిజిగా ఉంటాయి మరియు ప్రయోగశాల వినియోగానికి పరిమితం చేయబడ్డాయి. జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియంలను వేరుచేసే కొత్త సాంకేతికతలు, భిన్న స్వేదనం, ద్రావకం వెలికితీత, అయాన్ మార్పిడి మరియు భిన్నం శోషణం వంటివి ఒకదాని తర్వాత ఒకటి ఉద్భవించాయి, ద్రావకం వెలికితీత మరింత ఆచరణాత్మకమైనది. థియోసైనేట్ సైక్లోహెక్సానోన్ సిస్టమ్ మరియు ట్రిబ్యూటిల్ ఫాస్ఫేట్ నైట్రిక్ యాసిడ్ సిస్టమ్ అనే రెండు సాధారణంగా ఉపయోగించే విభజన వ్యవస్థలు. పై పద్ధతుల ద్వారా పొందిన ఉత్పత్తులు అన్నీ హాఫ్నియం హైడ్రాక్సైడ్, మరియు స్వచ్ఛమైన హాఫ్నియం ఆక్సైడ్ గణన ద్వారా పొందవచ్చు. అయాన్ మార్పిడి పద్ధతి ద్వారా అధిక స్వచ్ఛత హాఫ్నియం పొందవచ్చు.

పరిశ్రమలో, మెటల్ హాఫ్నియం ఉత్పత్తి తరచుగా క్రోల్ ప్రక్రియ మరియు డెబోర్ అకర్ ప్రక్రియ రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది. క్రోల్ ప్రక్రియలో మెటాలిక్ మెగ్నీషియం ఉపయోగించి హాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్ తగ్గింపు ఉంటుంది:

2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf

డెబోర్ అకర్ పద్ధతి, అయోడైజేషన్ పద్ధతి అని కూడా పిలుస్తారు, హాఫ్నియం వంటి స్పాంజ్‌ను శుద్ధి చేయడానికి మరియు మెల్లబుల్ మెటల్ హాఫ్నియంను పొందేందుకు ఉపయోగిస్తారు.

5. హాఫ్నియం కరిగించడం ప్రాథమికంగా జిర్కోనియం మాదిరిగానే ఉంటుంది:

మొదటి దశ ధాతువు యొక్క కుళ్ళిపోవడం, ఇది మూడు పద్ధతులను కలిగి ఉంటుంది: (Zr, Hf) Cl పొందేందుకు జిర్కాన్ యొక్క క్లోరినేషన్. జిర్కాన్ యొక్క క్షార ద్రవీభవన. జిర్కాన్ దాదాపు 600 వద్ద NaOHతో కరుగుతుంది మరియు 90% కంటే ఎక్కువ (Zr, Hf) O Na (Zr, Hf) Oగా రూపాంతరం చెందుతుంది, SiO NaSiOగా రూపాంతరం చెందుతుంది, ఇది తొలగింపు కోసం నీటిలో కరిగిపోతుంది. Na (Zr, Hf) Oని HNOలో కరిగిన తర్వాత జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియంలను వేరు చేయడానికి అసలు పరిష్కారంగా ఉపయోగించవచ్చు. అయినప్పటికీ, SiO కొల్లాయిడ్ల ఉనికి ద్రావకం వెలికితీత విభజనను కష్టతరం చేస్తుంది. KSiFతో సింటర్ చేయండి మరియు K (Zr, Hf) F ద్రావణాన్ని పొందేందుకు నీటిలో నానబెట్టండి. ద్రావణం పాక్షిక స్ఫటికీకరణ ద్వారా జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియంలను వేరు చేయగలదు;

హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్ MIBK (మిథైల్ ఐసోబ్యూటిల్ కీటోన్) వ్యవస్థ మరియు HNO-TBP (ట్రిబ్యూటిల్ ఫాస్ఫేట్) వ్యవస్థను ఉపయోగించి ద్రావణి వెలికితీత విభజన పద్ధతులను ఉపయోగించి జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియంల విభజన రెండవ దశ. HfCl మరియు ZrCl మధ్య ఆవిరి పీడనంలో వ్యత్యాసాన్ని ఉపయోగించి బహుళ-దశల భిన్నం యొక్క సాంకేతికత అధిక పీడనం (20 వాతావరణాల పైన) కింద కరిగిపోతుంది, ఇది ద్వితీయ క్లోరినేషన్ ప్రక్రియను ఆదా చేస్తుంది మరియు ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది. అయినప్పటికీ, (Zr, Hf) Cl మరియు HCl యొక్క తుప్పు సమస్య కారణంగా, తగిన భిన్నం కాలమ్ మెటీరియల్‌లను కనుగొనడం సులభం కాదు మరియు ఇది ZrCl మరియు HfCl నాణ్యతను కూడా తగ్గిస్తుంది, శుద్దీకరణ ఖర్చులను పెంచుతుంది. 1970లలో, ఇది ఇప్పటికీ ఇంటర్మీడియట్ ప్లాంట్ టెస్టింగ్ దశలోనే ఉంది;

మూడవ దశ తగ్గింపు కోసం ముడి HfCl పొందేందుకు HfO యొక్క ద్వితీయ క్లోరినేషన్;

నాల్గవ దశ HfCl యొక్క శుద్దీకరణ మరియు మెగ్నీషియం తగ్గింపు. ఈ ప్రక్రియ ZrCl యొక్క శుద్దీకరణ మరియు తగ్గింపు వలె ఉంటుంది మరియు ఫలితంగా వచ్చే సెమీ-ఫినిష్డ్ ఉత్పత్తి ముతక స్పాంజ్ హాఫ్నియం;

ఐదవ దశ MgCl ను తొలగించడానికి మరియు అదనపు మెటల్ మెగ్నీషియంను తిరిగి పొందడానికి ముడి స్పాంజ్ హాఫ్నియమ్‌ను వాక్యూమ్ డిస్టిల్ చేయడం, ఫలితంగా స్పాంజ్ మెటల్ హాఫ్నియం యొక్క పూర్తి ఉత్పత్తి అవుతుంది. తగ్గించే ఏజెంట్ మెగ్నీషియంకు బదులుగా సోడియంను ఉపయోగిస్తే, ఐదవ దశను నీటి ఇమ్మర్షన్‌గా మార్చాలి.

నిల్వ విధానం:

చల్లని మరియు వెంటిలేషన్ గిడ్డంగిలో నిల్వ చేయండి. స్పార్క్స్ మరియు వేడి మూలాల నుండి దూరంగా ఉంచండి. ఇది ఆక్సిడెంట్లు, ఆమ్లాలు, హాలోజన్లు మొదలైన వాటి నుండి విడిగా నిల్వ చేయబడాలి మరియు మిక్సింగ్ నిల్వను నివారించాలి. పేలుడు ప్రూఫ్ లైటింగ్ మరియు వెంటిలేషన్ సౌకర్యాలను ఉపయోగించడం. స్పార్క్స్‌కు గురయ్యే యాంత్రిక పరికరాలు మరియు సాధనాలను ఉపయోగించడాన్ని నిషేధించండి. నిల్వ చేసే ప్రదేశంలో లీక్‌లు ఉండేలా తగిన పదార్థాలను అమర్చాలి.