Хафниум, Hf металл, атом саны 72, атом авырлыгы 178,49, ялтыравык көмеш соры металл.
Хафнийның алты табигый тотрыклы изотопы бар: 174, 176, 177, 178, 179, һәм 180.Элемент исеме Копенгаген шәһәренең латин исеменнән килә.
1925-нче елда Швеция химик Херви һәм Голландия физик Костер саф гафний тозын фторлы катлаулы тозларның фракциональ кристаллашуы белән алдылар, һәм саф металл гафниум алу өчен металл натрий белән киметтеләр.Хафниумда кабыкның 0.00045% бар һәм еш кына табигатьтә цирконий белән бәйле.
Продукциянең исеме: гафниум
Элемент символы: Hf
Атом авырлыгы: 178.49
Элемент төре: металл элемент
Физик үзлекләр:
Хафниумметалл ялтыравыклы көмеш соры металл;Металл гафнийның ике варианты бар: α Хафниум - цирконийга караганда югарырак үзгәрү температурасы белән алты почмаклы тыгыз пакетланган вариант (1750 ℃).Металл гафниумның югары температурада аллотроп вариантлары бар.Металл гафнийның нейтрон үзләштерү киселеше зур һәм реакторлар өчен контроль материал буларак кулланылырга мөмкин.
Ике төрле кристалл структурасы бар: 1300 below （α- тигезләмәдән түбән температурада алты почмаклы тыгыз төрү;1300 above өстендә температурада ул тәннең үзәк кубы （β- Тигезләмә).Пластиклы металл, пычрак булганда каты һәм ватык була.Airавада тотрыклы, янгач кына караңгы була.Филаментларны матч ялкыны кабызырга мөмкин.Ircирконийга охшаган үзенчәлекләр.Ул су, эретелгән кислоталар яки көчле нигезләр белән реакция итми, ләкин акваториядә һәм гидрофлор кислотасында җиңел эри.Нигездә + 4 валентлы кушылмаларда.Хафний эретмәсе (Ta4HfC5) иң эретү ноктасына ия (якынча 4215 ℃).
Бәллүр структурасы: кристалл күзәнәк алты почмаклы
CAS номеры: 7440-58-6
Эретү ноктасы: 2227 ℃
Кайнату ноктасы: 4602 ℃
Химик үзлекләр:
Гафнийның химик үзлекләре цирконийныкына бик охшаш, һәм ул яхшы коррозиягә каршы тора һәм гомуми кислоталы алкалы су эремәләре белән җиңел бозылмый.Гидрофлор кислотасында җиңел эриләр, фторлы комплекслар барлыкка китерәләр.Highгары температурада гафниум шулай ук кислород һәм азот кебек газлар белән турыдан-туры кушылып оксидлар һәм нитридлар барлыкка китерә ала.
Хафниум еш кушылмаларда + 4 валентка ия.Төп кушылмагафний оксидыHfO2.Гафний оксидының өч төрле варианты бар:гафний оксидыГафний сульфаты һәм хлорид оксиды өзлексез кальцинацияләү белән алынган - моноклиник вариант;Гафний гидроксидын 400 around тирәсендә җылытып алынган гафний оксиды - тетрагональ вариант;1000 above өстендә исәпләнсә, куб вариантны алырга мөмкин.Тагын бер кушылмагафниум тетрахлорид, металл гафниум әзерләү өчен чимал һәм хафний оксиды һәм углерод катнашмасында хлор газын реакцияләп әзерләп була.Хафниум тетрахлорид су белән контактка керә һәм шунда ук бик тотрыклы HfO (4H2O) 2 + ионына гидролизлана.HfO2 + ионнары гафнийның күп кушылмаларында бар, һәм алар гидрохлор кислотасы кислоталы гафний тетрахлорид эремәсендә HfOCl2 · 8H2O кристаллларын энә формасындагы гидратланган хафний кристалллый ала.
4 валентлы гафниум шулай ук K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6, һәм (NH4) 3HfF7 булган фторлы комплекслар барлыкка китерергә мөмкин.Бу комплекслар цирконий белән гафниумны аеру өчен кулланылган.
Гомуми кушылмалар:
Хафниум диоксиды: Хафниум диоксиды исеме;Хафниум газы;Молекуляр формула: HfO2 [4];Мөлкәте: өч кристалл структурасы булган ак порошок: моноклиник, тетрагональ һәм куб.Тыгызлыгы 10,3, 10.1, һәм 10.43г / см3.Эретү ноктасы 2780-2920К.Кайнату ноктасы 5400К.8ылылык киңәйтү коэффициенты 5,8 × 10-6 / ℃.Суда, гидрохлор кислотасында һәм азот кислотасында эри алмый, ләкин концентрат күкерт кислотасында һәм гидрофлор кислотасында эри.Гафний сульфаты һәм гафний оксихлорид кебек кушылмаларның җылылык бүленеше яки гидролизы белән җитештерелә.Металл гафний һәм гафний эретмәләрен җитештерү өчен чимал.Очкыч материаллар, радиоактив капламалар, катализаторлар буларак кулланыла.[5] Атом энергиясе дәрәҗәсе HfO - ZrO атом энергиясе җитештергәндә бер үк вакытта алынган продукт.Икенчел хлорлаштырудан башлап, чистарту, киметү, вакуум дистилласы цирконий процессларына охшаш.
Хафниум тетрахлорид: Хафниум (IV) хлорид, Хафниум тетрахлорид Молекуляр формула HfCl4 Молекуляр авырлык 320.30 Характер: Ак кристалл блок.Дымга сизгер.Ацетонда һәм метанолда эри.Гафний оксихлорид (HfOCl2) чыгару өчен судагы гидролиз.250 to кадәр җылытырга һәм парга әйләнергә.Күзләргә, сулыш системасына, тирегә ачу китерә.
Хафний гидроксиды: Гафний гидроксиды (H4HfO4), гадәттә гидратланган оксид HfO2 · nH2O, суда эри алмый, органик кислоталарда җиңел эри, аммиакта эри алмый, һәм натрий гидроксидында сирәк эри.Гафний гидроксиды HfO (OH) чыгару өчен 100 to кадәр җылылык 2. Ак гафний гидроксиды явым-төшемен аммиак суы белән гафний (IV) реакциясе ярдәмендә алырга мөмкин.Аны бүтән гафний кушылмалары чыгару өчен кулланырга мөмкин.
Тикшеренү тарихы
Табыш тарихы:
1923-нче елда Швеция химик Херви һәм Голландия физикы Д.Костер Норвегиядә һәм Гренландиядә җитештерелгән цирконда гафнийны таптылар һәм аңа hafnium дип исем куштылар, ул Латин Копенгагенның Hafnia исеменнән килеп чыккан.1925-нче елда Херви һәм Костер цирконий һәм титанны аердылар, саф гафний тозларын алу өчен фторлы катлаулы тозларның фракциональ кристаллашу ысулы ярдәмендә.Чиста металл гафниум алу өчен металл натрий белән гафний тозын киметегез.Херви берничә миллилограмм саф гафниум үрнәген әзерләде.
Ircирконий һәм гафниум буенча химик экспериментлар:
1998-нче елда Техас Университетында профессор Карл Коллинз үткәргән экспериментта гамма нурландырылган гафний 178м2 (изомер hafnium-178m2 [7]) гаять зур энергия җибәрә ала, бу химик реакцияләргә караганда биш зурлыктагы заказ. атом реакцияләреннән түбән өч зурлыктагы заказ.[8] Hf178m2 (hafnium 178m2) шундый озын гомерле изотоплар арасында иң озын гомерле: Hf178m2 (178м2 гафниум) 31 ел ярым гомер кичерә, нәтиҗәдә якынча 1,6 триллион Бекерел табигый радиоактивлык.Коллинз докладында әйтелгәнчә, бер грамм саф Hf178m2 (hafnium 178m2) якынча 1330 мегауланы үз эченә ала, бу 300 килограмм ТНТ шартлаткыч шартлаудан чыккан энергиягә тигез.Коллинз докладында күрсәтелгәнчә, бу реакциядәге барлык энергия рентген нурлары яки гамма нурлары рәвешендә чыгарыла, алар энергияне бик тиз тизлек белән чыгаралар, һәм Hf178m2 (178м2 гафниум) һаман да бик түбән концентрацияләрдә реакция ясый ала.[9] Пентагон тикшеренүләр өчен акча бүлеп биргән.Экспериментта сигнал-шу коэффициенты бик түбән иде (зур хаталар белән), һәм шуннан бирле, берничә оешма галимнәренең берничә экспериментына карамастан, АКШ Оборона Министрлыгының Алга киткән проектларны тикшерү агентлыгы (DARPA) һәм JASON Оборона Консультациясе. Төркем [13], бер галим дә Коллинз таләп иткән шартларда бу реакциягә ирешә алмады, һәм Коллинз бу реакциянең булуын раслаучы көчле дәлилләр китермәде, Коллинз энергияне чыгару өчен гамма нурлары эмиссиясен куллану ысулын тәкъдим итте. Hf178m2 (hafnium 178m2) [15], ләкин бүтән галимнәр теоретик яктан бу реакциягә ирешеп булмый икәнен исбатладылар.[16] Hf178m2 (hafnium 178m2) академик җәмгыятьтә энергия чыганагы түгел дип санала.
Заявка кыры:
Хафниум электроннар чыгару мөмкинлеге аркасында бик файдалы, мәсәлән, утлы лампаларда филамент кебек кулланылган.Рентген трубалар өчен катод, һәм гафний, вольфрам яки молибден эретмәләре югары көчәнешле агызу торбалары өчен электрод буларак кулланыла.Рентген нурлары өчен катод һәм вольфрам чыбык җитештерү тармагында еш кулланыла.Чиста хафниум - пластиклыгы, җиңел эшкәртелүе, югары температурага чыдамлыгы, коррозиягә каршы торуы аркасында атом энергиясе тармагында мөһим материал.Хафниум зур җылылык нейтронын кисү кисәгенә ия һәм идеаль нейтрон үзләштерүче, ул атом реакторлары өчен контроль таяк һәм саклагыч булып кулланыла ала.Хафний порошогы ракеталар өчен пропеллангыч буларак кулланылырга мөмкин.Рентген трубалар катоды электр тармагында җитештерелергә мөмкин.Хафний эретмәсе ракета очлары һәм сикерү өчен кире саклаучы катлам булып хезмәт итә ала, Hf Ta эретмәсе корал корыч һәм каршылык материаллары җитештерү өчен кулланыла ала.Хафниум вольфрам, молибден, тантал кебек җылылыкка чыдам эретмәләрдә өстәмә элемент буларак кулланыла.HfC каты каты эретмәләргә өстәмә буларак кулланыла ала, аның каты булуы һәм эрү ноктасы.4TaCHfC эретү ноктасы якынча 4215 is, аны иң эретү ноктасы белән кушылма итә.Хафниум күп инфляция системаларында алучы буларак кулланылырга мөмкин.Гафниум алучылар системада булган кислород һәм азот кебек кирәксез газларны бетерә ала.Гафниум еш кына гидротехник майда өстәмә буларак кулланыла, куркыныч операцияләр вакытында гидротехник майның үзгәрүчәнлеген булдырмый, һәм көчле үзгәрүчәнлеккә каршы үзенчәлекләргә ия.Шуңа күрә ул гадәттә сәнәгать гидротехник майында кулланыла.Медицина гидротехник мае.
Hafnium элементы шулай ук Intel 45 нанопроцессорларында кулланыла.Кремний диоксиды (SiO2) җитештерүчәнлеге һәм транзистор эшчәнлеген өзлексез яхшырту өчен калынлыкны киметү сәләте аркасында процессор җитештерүчеләре кремний диоксидын капка диэлектрикасы өчен материал итеп кулланалар.Intel 65 нанометр җитештерү процессын керткәч, кремний диоксид капкасы диэлектрик калынлыгын 1,2 нанометрга кадәр киметү өчен бар көчен куйса да, 5 кат атомга тигез булганда, транзисторда энергия куллану һәм җылылык тарату авырлыгы артачак. атом күләменә кадәр киметелде, нәтиҗәдә агым калдыклары һәм кирәксез җылылык энергиясе барлыкка килде.Шуңа күрә, агымдагы материаллар куллануны дәвам итсәләр һәм калынлыгы тагын да кимсәләр, капка диэлектрикының агып чыгышы сизелерлек артачак, транзистор технологиясен аның чикләренә китерә.Бу критик проблеманы чишү өчен, Intel калынрак K материалларын (гафниум нигезендәге материаллар) кремний диоксиды урынына капка диэлектрикасы итеп кулланырга уйлый, бу агып чыгу уңышлы 10 тапкырга кимегән.Алдагы буын 65нм технологиясе белән чагыштырганда, Intelның 45нм процессы транзистор тыгызлыгын ике тапкыр диярлек арттыра, бу транзисторларның гомуми санын арттырырга яки процессор күләмен киметергә мөмкинлек бирә.Моннан тыш, транзисторны күчү өчен кирәк булган көч түбәнрәк, энергия куллануны 30% ка киметә.Эчке тоташулар бакыр чыбыктан эшләнгән, түбән k диэлектрик белән бәйләнгән, эффективлыкны яхшырта һәм энергия куллануны киметә, һәм күчү тизлеге якынча 20% тизрәк.
Минераль бүлү:
Хафниум бисмут, кадмий, сымап кебек еш кулланыла торган металлларга караганда кабык муллыгына ия, һәм бериллий, германий һәм уран эчтәлегенә тиң.Ircирконий булган барлык минералларда гафний бар.Тармакта кулланылган цирконда 0,5-2% гафний бар.Икенчел циркон рудасындагы берилли циркон (Альвит) 15% гафниумны үз эченә ала.Шулай ук 5% HfO булган метаморфик циркон, циртолит төре бар.Соңгы ике файдалы казылманың запаслары кечкенә һәм әле сәнәгатьтә кабул ителмәгән.Гафниум, нигездә, циркон җитештерү вакытында торгызыла.
Ул цирконий рудаларының күбесендә бар.[18] [19] Чөнки кабыкта эчтәлек бик аз.Ул еш цирконий белән бергә яши һәм аерым руда юк.
Әзерлек ысулы:
1. Аны хафний тетрахлоридының магний киметү яки гафний йодның җылылык декорпациясе белән әзерләргә мөмкин.HfCl4 һәм K2HfF6 шулай ук чимал буларак кулланылырга мөмкин.NaCl KCl HfCl4 яки K2HfF6 эретүдә электролитик җитештерү процессы цирконий электролитик җитештерү процессына охшаш.
2. Хафниум цирконий белән бергә яши, һәм гафний өчен аерым чимал юк.Гафниум җитештерү өчен чимал - цирконий җитештерү барышында аерылган чиста гафний оксиды.Ион алмашу резинасы ярдәмендә гафний оксидын чыгарыгыз, аннары цирконий белән бер үк ысул кулланыгыз, бу хафний оксидыннан металл гафниум әзерләгез.
3. Аны гафниум тетрахлоридын (HfCl4) кыскарту аша натрий белән җылытып әзерләргә мөмкин.
Ircирконий белән гафнийны аеруның иң беренче ысуллары - фторлы катлаулы тозларның фракциональ кристалллашуы һәм фосфатларның фракциональ явым-төшеме.Бу ысуллар эшләү авыр, лабораториядә куллану белән чикләнә.Ircирконий белән гафнийны аеру өчен яңа технологияләр, мәсәлән, фракцияләштерү дистилласы, эретеп чыгару, ион алмашу, фракцияләштерү adsorption кебек, бер-бер артлы барлыкка килде, эретүче чыгару практикрак.Ике еш кулланыла торган аеру системасы - тиокянат циклохеканон системасы һәм трибутил фосфат азот кислотасы системасы.Aboveгарыда күрсәтелгән ысуллар белән алынган продуктлар барысы да гафний гидроксиды, һәм саф гафний оксиды кальцинация ярдәмендә алынырга мөмкин.Pгары чисталык гафниумны ион алмашу ысулы белән алырга мөмкин.
Сәнәгатьтә металл гафниум җитештерү еш кына Кролл процессын да, Дебор Акер процессын да үз эченә ала.Кролл процессы металл магний кулланып гафниум тетрахлоридын киметүне үз эченә ала:
2Mg + HfCl4- → 2MgCl2 + Hf
Дебор Акер ысулы, шулай ук йодлаштыру ысулы буларак та билгеле, губканы гафний кебек чистарту һәм металл гафниум алу өчен кулланыла.
5. Гафниумның эрүе нигездә цирконий белән бертигез:
Беренче адым - руда черү, ул өч ысулны үз эченә ала: цирконны хлорлаштыру (Zr, Hf) Cl.Alkирконның алкалы эрүе.Ircиркон NaOH белән 600 тирәсе эри, һәм 90% тан артык (Zr, Hf) O Na (Zr, Hf) O, SiO NaSiOга әверелә, ул чыгару өчен суда эри.Na (Zr, Hf) O HNOда эрелгәннән соң цирконий белән гафнийны аеру өчен оригиналь чишелеш буларак кулланылырга мөмкин.Ләкин, SiO коллоидларының булуы эретеп чыгаруны аеруны кыенлаштыра.KSiF белән синтер һәм K (Zr, Hf) F эремәсен алу өчен суга батырыгыз.Чишелеш цирконий белән гафнийны фракциональ кристаллаштыру аша аера ала;
Икенче адым - цирконий белән гафнийны аеру, бу гидрохлор кислотасы MIBK (метил изобутил кетон) системасы һәм HNO-TBP (трибутил фосфат) системасы ярдәмендә эретеп чыгару ысулларын кулланып ирешеп була.HfCl һәм ZrCl арасындагы басым арасындагы аерманы кулланып, күп этаплы фракцияләштерү технологиясе югары басым астында эри (20 атмосферадан артык) күптән өйрәнелгән, бу икенчел хлорлаштыру процессын саклап кала һәм чыгымнарны киметә ала.Ләкин, (Zr, Hf) Cl һәм HCl коррозия проблемасы аркасында, яраклаштырылган багана материалларын табу җиңел түгел, һәм шулай ук ZrCl һәм HfCl сыйфатын киметәчәк, чистарту чыгымнарын арттырачак.1970-нче елларда ул әле арада үсемлек сынау этабында иде;
Өченче адым - HfO-ны киметү өчен чимал HfCl алу өчен икенчел хлорлаштыру;
Дүртенче адым - HfCl-ны чистарту һәм магнийны киметү.Бу процесс ZrCl-ны чистарту һәм киметү белән бертигез, һәм барлыкка килгән ярымфабрикат продукт - губка гафниум;
Бишенче адым - чиста губка гафниумын вакуумлау, MgCl-ны чыгару һәм артык металл магнийны торгызу, нәтиҗәдә губка металл гафнийның әзер продукты.Әгәр киметүче агент магний урынына натрий кулланса, бишенче адым суга чумдырылырга тиеш
Саклау ысулы:
Салкын һәм җилләтелгән складта саклагыз.Очкыннардан һәм җылылык чыганакларыннан ерак торыгыз.Ул оксидантлардан, кислоталардан, галогеннардан һәм башкалардан аерым сакланырга тиеш, һәм саклауны катнаштырмаска.Шартлауга каршы яктырту һәм вентиляция корылмаларын куллану.Очкынга ия булган механик җиһазларны һәм коралларны куллануны тыю.Саклау мәйданы агып чыгу өчен тиешле материаллар белән җиһазландырылырга тиеш.
Пост вакыты: 25-2023 сентябрь