તત્વ 72: હેફનીયમ

હેફનીયમ, મેટલ Hf, અણુ ક્રમાંક 72, અણુ વજન 178.49, એક ચળકતી ચાંદીની ગ્રે સંક્રમણ ધાતુ છે.

હેફનીયમમાં છ કુદરતી રીતે સ્થિર આઇસોટોપ છે: હેફનીયમ 174, 176, 177, 178, 179 અને 180. હેફનીયમ પાતળું હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, પાતળું સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને મજબૂત આલ્કલાઇન સોલ્યુશન સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી, પરંતુ તે હાઇડ્રોફ્લુઅર એસિડ અને હાઇડ્રોફ્લુઅરમાં દ્રાવ્ય છે.તત્વનું નામ કોપનહેગન શહેરના લેટિન નામ પરથી આવ્યું છે.

1925 માં, સ્વીડિશ રસાયણશાસ્ત્રી હર્વે અને ડચ ભૌતિકશાસ્ત્રી કોસ્ટરે ફ્લોરિનેટેડ જટિલ ક્ષારના અપૂર્ણાંક સ્ફટિકીકરણ દ્વારા શુદ્ધ હાફનિયમ મીઠું મેળવ્યું, અને શુદ્ધ ધાતુ હાફનિયમ મેળવવા માટે તેને મેટાલિક સોડિયમ સાથે ઘટાડ્યું.હેફનીયમમાં પૃથ્વીના પોપડાનો 0.00045% હોય છે અને તે ઘણીવાર પ્રકૃતિમાં ઝિર્કોનિયમ સાથે સંકળાયેલું હોય છે.

ઉત્પાદન નામ: હેફનિયમ

તત્વ પ્રતીક: Hf

અણુ વજન: 178.49

તત્વ પ્રકાર: ધાતુ તત્વ

ભૌતિક ગુણધર્મો:

હેફનીયમમેટાલિક ચમક સાથે ચાંદીની ગ્રે મેટલ છે;ધાતુના હેફનિયમના બે પ્રકાર છે: α હેફનિયમ એ ઝિર્કોનિયમ કરતા ઉંચા રૂપાંતર તાપમાન સાથે ષટ્કોણ નજીકથી ભરેલું પ્રકાર (1750 ℃) છે.મેટલ હાફનિયમમાં ઊંચા તાપમાને એલોટ્રોપ વેરિઅન્ટ્સ હોય છે.મેટલ હેફનિયમમાં ઉચ્ચ ન્યુટ્રોન શોષણ ક્રોસ-સેક્શન છે અને તેનો ઉપયોગ રિએક્ટર માટે નિયંત્રણ સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે.

બે પ્રકારના ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર્સ છે: 1300 ℃（ α- સમીકરણથી નીચેના તાપમાને હેક્સાગોનલ ડેન્સ પેકિંગ;1300 ℃ ઉપરના તાપમાને, તે શરીર કેન્દ્રિત ઘન છે（β- સમીકરણ).પ્લાસ્ટિસિટી ધરાવતી ધાતુ જે અશુદ્ધિઓની હાજરીમાં સખત અને બરડ બની જાય છે.હવામાં સ્થિર, જ્યારે બળી જાય ત્યારે જ સપાટી પર ઘાટા થાય છે.ફિલામેન્ટ્સ મેચની જ્યોત દ્વારા સળગાવી શકાય છે.ઝિર્કોનિયમ જેવી જ ગુણધર્મો.તે પાણી, પાતળું એસિડ અથવા મજબૂત પાયા સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી, પરંતુ એક્વા રેજિયા અને હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડમાં સરળતાથી દ્રાવ્ય છે.મુખ્યત્વે a+4 સંયોજકતાવાળા સંયોજનોમાં.હેફનિયમ એલોય (Ta4HfC5) સૌથી વધુ ગલનબિંદુ (અંદાજે 4215 ℃) ધરાવતું હોવાનું જાણીતું છે.

સ્ફટિકનું માળખું: સ્ફટિક કોષ ષટ્કોણ છે

CAS નંબર: 7440-58-6

ગલનબિંદુ: 2227 ℃

ઉત્કલન બિંદુ: 4602 ℃

રાસાયણિક ગુણધર્મો:

હાફનિયમના રાસાયણિક ગુણધર્મો ઝિર્કોનિયમ જેવા જ છે, અને તે સારી કાટ પ્રતિકાર ધરાવે છે અને સામાન્ય એસિડ આલ્કલી જલીય દ્રાવણ દ્વારા તેને સરળતાથી કાટ લાગતો નથી;ફ્લોરિનેટેડ કોમ્પ્લેક્સ બનાવવા માટે હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડમાં સરળતાથી દ્રાવ્ય.ઊંચા તાપમાને, હેફનિયમ ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન જેવા વાયુઓ સાથે સીધી રીતે જોડાઈને ઓક્સાઈડ અને નાઈટ્રાઈડ બનાવે છે.

હાફનિયમમાં ઘણીવાર સંયોજનોમાં +4 સંયોજકતા હોય છે.મુખ્ય સંયોજન છેહેફનિયમ ઓક્સાઇડHfO2.હેફનિયમ ઓક્સાઇડના ત્રણ અલગ અલગ પ્રકારો છે:હેફનિયમ ઓક્સાઇડહાફનિયમ સલ્ફેટ અને ક્લોરાઇડ ઓક્સાઇડના સતત કેલ્સિનેશન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે તે એક મોનોક્લીનિક પ્રકાર છે;હેફનીયમના હાઇડ્રોક્સાઇડને લગભગ 400 ℃ પર ગરમ કરીને મેળવેલ હેફનિયમ ઓક્સાઇડ એક ટેટ્રાગોનલ વેરિઅન્ટ છે;જો 1000 ℃ ઉપર કેલ્સાઈન કરવામાં આવે તો, ઘન પ્રકાર મેળવી શકાય છે.અન્ય સંયોજન છેહેફનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ, જે મેટલ હેફનિયમ તૈયાર કરવા માટેનો કાચો માલ છે અને હેફનિયમ ઓક્સાઇડ અને કાર્બનના મિશ્રણ પર ક્લોરિન ગેસ પર પ્રતિક્રિયા કરીને તૈયાર કરી શકાય છે.હેફનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ પાણીના સંપર્કમાં આવે છે અને તરત જ અત્યંત સ્થિર HfO (4H2O) 2+ આયનોમાં હાઇડ્રોલાઇઝ થાય છે.HfO2+આયન હેફનિયમના ઘણા સંયોજનોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ એસિડિફાઇડ હાફનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ સોલ્યુશનમાં સોયના આકારના હાઇડ્રેટેડ હાફનિયમ ઓક્સિક્લોરાઇડ HfOCl2 · 8H2O સ્ફટિકોને સ્ફટિકીકરણ કરી શકે છે.

4-વેલેન્ટ હાફનીયમ પણ ફ્લોરાઈડ સાથે સંકુલો રચવાની સંભાવના ધરાવે છે, જેમાં K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6 અને (NH4) 3HfF7નો સમાવેશ થાય છે.આ સંકુલનો ઉપયોગ ઝિર્કોનિયમ અને હેફનિયમને અલગ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે.

સામાન્ય સંયોજનો:

Hafnium dioxide: નામ Hafnium dioxide;હેફનિયમ ડાયોક્સાઇડ;મોલેક્યુલર ફોર્મ્યુલા: HfO2 [4];મિલકત: ત્રણ ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર્સ સાથે સફેદ પાવડર: મોનોક્લિનિક, ટેટ્રાગોનલ અને ક્યુબિક.ઘનતા અનુક્રમે 10.3, 10.1 અને 10.43g/cm3 છે.ગલનબિંદુ 2780-2920K.ઉત્કલન બિંદુ 5400K.થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક 5.8 × 10-6/℃.પાણી, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અને નાઈટ્રિક એસિડમાં અદ્રાવ્ય, પરંતુ કેન્દ્રિત સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડમાં દ્રાવ્ય.હેફનિયમ સલ્ફેટ અને હેફનિયમ ઓક્સીક્લોરાઇડ જેવા સંયોજનોના થર્મલ વિઘટન અથવા હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.મેટલ હેફનિયમ અને હેફનિયમ એલોયના ઉત્પાદન માટે કાચો માલ.પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી, વિરોધી કિરણોત્સર્ગી કોટિંગ્સ અને ઉત્પ્રેરક તરીકે વપરાય છે.[5] અણુ ઊર્જા સ્તર HfO એ અણુ ઊર્જા સ્તર ZrO નું ઉત્પાદન કરતી વખતે એકસાથે મેળવવામાં આવતી ઉત્પાદન છે.ગૌણ ક્લોરીનેશનથી શરૂ કરીને, શુદ્ધિકરણ, ઘટાડા અને શૂન્યાવકાશ નિસ્યંદનની પ્રક્રિયાઓ લગભગ ઝિર્કોનિયમ જેવી જ છે.

હેફનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ: Hafnium (IV) ક્લોરાઇડ, Hafnium tetrachloride મોલેક્યુલર ફોર્મ્યુલા HfCl4 મોલેક્યુલર વજન 320.30 અક્ષર: સફેદ સ્ફટિકીય બ્લોક.ભેજ પ્રત્યે સંવેદનશીલ.એસેટોન અને મિથેનોલમાં દ્રાવ્ય.હેફનિયમ ઓક્સીક્લોરાઇડ (HfOCl2) ઉત્પન્ન કરવા માટે પાણીમાં હાઇડ્રોલાઈઝ કરો.250 ℃ સુધી ગરમી અને બાષ્પીભવન.આંખો, શ્વસનતંત્ર અને ત્વચામાં બળતરા.

હેફનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ: હાફનીયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (H4HfO4), સામાન્ય રીતે હાઇડ્રેટેડ ઓક્સાઇડ HfO2 · nH2O તરીકે હાજર હોય છે, તે પાણીમાં અદ્રાવ્ય, અકાર્બનિક એસિડમાં સરળતાથી દ્રાવ્ય, એમોનિયામાં અદ્રાવ્ય અને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં ભાગ્યે જ દ્રાવ્ય હોય છે.હેફનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ HfO (OH) જનરેટ કરવા માટે 100 ℃ સુધી ગરમ કરો 2. સફેદ હેફનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અવક્ષેપ એમોનિયા પાણી સાથે હેફનિયમ (IV) મીઠું પર પ્રતિક્રિયા કરીને મેળવી શકાય છે.તેનો ઉપયોગ અન્ય હેફનિયમ સંયોજનો બનાવવા માટે થઈ શકે છે.

સંશોધન ઇતિહાસ

શોધ ઇતિહાસ:

1923 માં, સ્વીડિશ રસાયણશાસ્ત્રી હર્વે અને ડચ ભૌતિકશાસ્ત્રી ડી. કોસ્ટરે નોર્વે અને ગ્રીનલેન્ડમાં ઉત્પાદિત ઝિર્કોનમાં હાફનિયમની શોધ કરી અને તેને હેફનિયમ નામ આપ્યું, જે કોપનહેગનના લેટિન નામ હાફનિયા પરથી ઉદ્ભવ્યું.1925માં, હર્વે અને કોસ્ટરે શુદ્ધ હેફનિયમ ક્ષાર મેળવવા માટે ફ્લોરિનેટેડ જટિલ ક્ષારના અપૂર્ણાંક સ્ફટિકીકરણની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ઝિર્કોનિયમ અને ટાઇટેનિયમને અલગ કર્યા;અને શુદ્ધ ધાતુ હેફનિયમ મેળવવા માટે મેટાલિક સોડિયમ સાથે હેફનિયમ મીઠું ઓછું કરો.હર્વેએ કેટલાક મિલિગ્રામ શુદ્ધ હેફનિયમનો નમૂનો તૈયાર કર્યો.

ઝિર્કોનિયમ અને હાફનિયમ પર રાસાયણિક પ્રયોગો:

1998 માં ટેક્સાસ યુનિવર્સિટી ખાતે પ્રોફેસર કાર્લ કોલિન્સ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવેલા પ્રયોગમાં, એવો દાવો કરવામાં આવ્યો હતો કે ગામા ઇરેડિયેટેડ હાફનિયમ 178m2 (આઇસોમર હેફનિયમ-178m2 [7]) પ્રચંડ ઊર્જા મુક્ત કરી શકે છે, જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ કરતાં તીવ્રતાના પાંચ ઓર્ડર વધારે છે પરંતુ પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ કરતાં ઓછી તીવ્રતાના ત્રણ ઓર્ડર.[૮] Hf178m2 (હેફનીયમ 178m2) સમાન લાંબા સમય સુધી જીવતા આઇસોટોપ્સમાં સૌથી લાંબુ આયુષ્ય ધરાવે છે: Hf178m2 (હેફનિયમ 178m2) નું અર્ધ જીવન 31 વર્ષ છે, જેના પરિણામે લગભગ 1.6 ટ્રિલિયન બેકરેલિસની કુદરતી રેડિયોએક્ટિવિટી થાય છે.કોલિન્સનો અહેવાલ જણાવે છે કે એક ગ્રામ શુદ્ધ Hf178m2 (હેફનીયમ 178m2)માં અંદાજે 1330 મેગાજ્યૂલ્સ હોય છે, જે 300 કિલોગ્રામ TNT વિસ્ફોટકોના વિસ્ફોટથી મુક્ત થતી ઊર્જાની સમકક્ષ છે.કોલિન્સનો અહેવાલ સૂચવે છે કે આ પ્રતિક્રિયામાં તમામ ઊર્જા એક્સ-રે અથવા ગામા કિરણોના સ્વરૂપમાં મુક્ત થાય છે, જે અત્યંત ઝડપી દરે ઊર્જા મુક્ત કરે છે અને Hf178m2 (હેફનિયમ 178m2) હજુ પણ અત્યંત ઓછી સાંદ્રતામાં પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે.[૯] પેન્ટાગોને સંશોધન માટે ભંડોળ ફાળવ્યું છે.પ્રયોગમાં, સિગ્નલ-ટુ-નોઈઝ રેશિયો ખૂબ જ ઓછો હતો (નોંધપાત્ર ભૂલો સાથે), અને ત્યારથી, યુનાઈટેડ સ્ટેટ્સ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ ડિફેન્સ એડવાન્સ્ડ પ્રોજેક્ટ્સ રિસર્ચ એજન્સી (DARPA) અને જેસન ડિફેન્સ એડવાઈઝરી સહિત અનેક સંસ્થાઓના વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા અનેક પ્રયોગો કરવા છતાં જૂથ [13], કોલિન્સ દ્વારા દાવો કરાયેલ શરતો હેઠળ કોઈ વૈજ્ઞાનિક આ પ્રતિક્રિયા પ્રાપ્ત કરી શક્યા નથી, અને કોલિન્સે આ પ્રતિક્રિયાના અસ્તિત્વને સાબિત કરવા માટે મજબૂત પુરાવા આપ્યા નથી, કોલિન્સે પ્રેરિત ગામા કિરણોના ઉત્સર્જનનો ઉપયોગ કરીને ઊર્જા છોડવા માટે એક પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો. Hf178m2 (hafnium 178m2) [15], પરંતુ અન્ય વૈજ્ઞાનિકોએ સૈદ્ધાંતિક રીતે સાબિત કર્યું છે કે આ પ્રતિક્રિયા પ્રાપ્ત કરી શકાતી નથી.[૧૬] Hf178m2 (હેફનિયમ 178m2) શૈક્ષણિક સમુદાયમાં વ્યાપકપણે માનવામાં આવે છે કે તે ઊર્જાનો સ્ત્રોત નથી.

હેફનિયમ ઓક્સાઇડ

એપ્લિકેશન ક્ષેત્ર:

અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાઓમાં ફિલામેન્ટ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન કરવાની ક્ષમતાને કારણે હેફનિયમ ખૂબ જ ઉપયોગી છે.એક્સ-રે ટ્યુબ માટે કેથોડ તરીકે ઉપયોગ થાય છે, અને હાઈ-વોલ્ટેજ ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબ માટે હેફનિયમ અને ટંગસ્ટન અથવા મોલિબડેનમના એલોયનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે થાય છે.સામાન્ય રીતે એક્સ-રે માટે કેથોડ અને ટંગસ્ટન વાયર ઉત્પાદન ઉદ્યોગમાં વપરાય છે.શુદ્ધ હાફનિયમ તેની પ્લાસ્ટિસિટી, સરળ પ્રક્રિયા, ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર અને કાટ પ્રતિકારને કારણે અણુ ઊર્જા ઉદ્યોગમાં એક મહત્વપૂર્ણ સામગ્રી છે.હેફનિયમમાં વિશાળ થર્મલ ન્યુટ્રોન કેપ્ચર ક્રોસ-સેક્શન છે અને તે એક આદર્શ ન્યુટ્રોન શોષક છે, જેનો ઉપયોગ અણુ રિએક્ટર માટે કંટ્રોલ રોડ અને રક્ષણાત્મક ઉપકરણ તરીકે થઈ શકે છે.હેફનિયમ પાવડરનો ઉપયોગ રોકેટ માટે પ્રોપેલન્ટ તરીકે થઈ શકે છે.વિદ્યુત ઉદ્યોગમાં એક્સ-રે ટ્યુબના કેથોડનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે.હેફનિયમ એલોય રોકેટ નોઝલ અને ગ્લાઈડ રી-એન્ટ્રી એરક્રાફ્ટ માટે ફોરવર્ડ પ્રોટેક્ટિવ લેયર તરીકે કામ કરી શકે છે, જ્યારે Hf Ta એલોયનો ઉપયોગ ટૂલ સ્ટીલ અને પ્રતિકાર સામગ્રીના ઉત્પાદન માટે થઈ શકે છે.ટંગસ્ટન, મોલિબડેનમ અને ટેન્ટેલમ જેવા ગરમી-પ્રતિરોધક એલોયમાં હેફનિયમનો ઉપયોગ ઉમેરણ તત્વ તરીકે થાય છે.HfC તેની ઉચ્ચ કઠિનતા અને ગલનબિંદુને કારણે સખત એલોય માટે ઉમેરણ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે.4TaCHfC નો ગલનબિંદુ આશરે 4215 ℃ છે, જે તેને સૌથી વધુ જાણીતા ગલનબિંદુ સાથે સંયોજન બનાવે છે.હાફનિયમનો ઉપયોગ ઘણી ફુગાવા પ્રણાલીઓમાં ગેટર તરીકે થઈ શકે છે.હેફનિયમ મેળવનાર સિસ્ટમમાં હાજર ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન જેવા બિનજરૂરી વાયુઓને દૂર કરી શકે છે.હાઈ-રિસ્ક ઓપરેશન્સ દરમિયાન હાઈડ્રોલિક ઓઈલના વોલેટિલાઈઝેશનને રોકવા માટે હાઈડ્રોલિક ઓઈલમાં એડિટિવ તરીકે હાફનીયમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે અને તેમાં મજબૂત વિરોધી વોલેટિલિટી ગુણધર્મો છે.તેથી, તે સામાન્ય રીતે ઔદ્યોગિક હાઇડ્રોલિક તેલમાં વપરાય છે.તબીબી હાઇડ્રોલિક તેલ.

લેટેસ્ટ ઇન્ટેલ 45 નેનોપ્રોસેસર્સમાં પણ હેફનીયમ તત્વનો ઉપયોગ થાય છે.સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ (SiO2) ની ઉત્પાદનક્ષમતા અને ટ્રાન્ઝિસ્ટરની કામગીરીમાં સતત સુધારો કરવા માટે જાડાઈ ઘટાડવાની ક્ષમતાને કારણે, પ્રોસેસર ઉત્પાદકો ગેટ ડાઇલેક્ટ્રિક્સ માટે સામગ્રી તરીકે સિલિકોન ડાયોક્સાઇડનો ઉપયોગ કરે છે.જ્યારે ઇન્ટેલે 65 નેનોમીટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયા રજૂ કરી હતી, જોકે તેણે સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ ગેટ ડાઇલેક્ટ્રિકની જાડાઈને 1.2 નેનોમીટર સુધી ઘટાડવા માટેના તમામ પ્રયાસો કર્યા હતા, જે અણુઓના 5 સ્તરોની સમકક્ષ છે, જ્યારે ટ્રાંઝિસ્ટરમાં પાવર વપરાશ અને ગરમીના વિસર્જનની મુશ્કેલી પણ વધશે. એક અણુના કદમાં ઘટાડો થયો હતો, જેના પરિણામે વર્તમાન કચરો અને બિનજરૂરી ગરમી ઉર્જા થાય છે.તેથી, જો વર્તમાન સામગ્રીનો ઉપયોગ ચાલુ રાખવામાં આવે અને જાડાઈ વધુ ઘટાડવામાં આવે, તો ગેટ ડાઇલેક્ટ્રિકનું લીકેજ નોંધપાત્ર રીતે વધશે, ટ્રાન્ઝિસ્ટર ટેક્નોલોજીને તેની મર્યાદામાં લાવશે.આ નિર્ણાયક મુદ્દાને ઉકેલવા માટે, ઇન્ટેલ સિલિકોન ડાયોક્સાઇડને બદલે ગેટ ડાઇલેક્ટ્રિક્સ તરીકે ગાઢ ઉચ્ચ K સામગ્રી (હેફનીયમ આધારિત સામગ્રી)નો ઉપયોગ કરવાનું આયોજન કરી રહી છે, જેણે સફળતાપૂર્વક 10 ગણાથી વધુ લીકેજને ઘટાડી દીધું છે.65nm ટેક્નોલોજીની અગાઉની પેઢીની સરખામણીમાં, ઇન્ટેલની 45nm પ્રક્રિયા ટ્રાન્ઝિસ્ટરની ઘનતામાં લગભગ બમણી વધારો કરે છે, જે ટ્રાંઝિસ્ટરની કુલ સંખ્યામાં વધારો અથવા પ્રોસેસરના જથ્થામાં ઘટાડો કરવાની મંજૂરી આપે છે.વધુમાં, ટ્રાન્ઝિસ્ટર સ્વિચિંગ માટે જરૂરી પાવર ઓછો છે, જે વીજ વપરાશમાં લગભગ 30% ઘટાડો કરે છે.આંતરિક જોડાણો નીચા k ડાઇલેક્ટ્રિક સાથે જોડાયેલા તાંબાના વાયરથી બનેલા છે, જે કાર્યક્ષમતામાં સરળતાથી સુધારો કરે છે અને પાવર વપરાશ ઘટાડે છે, અને સ્વિચિંગ સ્પીડ લગભગ 20% ઝડપી છે.

ખનિજ વિતરણ:

સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ધાતુઓ જેમ કે બિસ્મથ, કેડમિયમ અને પારો કરતાં હેફનીયમમાં ક્રસ્ટલનું પ્રમાણ વધુ છે અને તે બેરિલિયમ, જર્મેનિયમ અને યુરેનિયમની સમકક્ષ છે.ઝિર્કોનિયમ ધરાવતા તમામ ખનિજોમાં હેફનિયમ હોય છે.ઉદ્યોગમાં વપરાતા ઝિર્કોનમાં 0.5-2% હેફનિયમ હોય છે.ગૌણ ઝિર્કોનિયમ ઓરમાં બેરિલિયમ ઝિર્કોન (આલ્વાઇટ) 15% સુધી હેફનિયમ સમાવી શકે છે.મેટામોર્ફિક ઝિર્કોન, સિર્ટોલાઇટનો એક પ્રકાર પણ છે, જેમાં 5% થી વધુ HfO હોય છે.પછીના બે ખનિજોનો ભંડાર નાનો છે અને ઉદ્યોગમાં હજુ સુધી અપનાવવામાં આવ્યો નથી.હેફનિયમ મુખ્યત્વે ઝિર્કોનિયમના ઉત્પાદન દરમિયાન પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે.

હેફનીયમ:

તે મોટાભાગના ઝિર્કોનિયમ અયસ્કમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.[૧૮] [૧૯] કારણ કે પોપડામાં બહુ ઓછી સામગ્રી હોય છે.તે ઘણીવાર ઝિર્કોનિયમ સાથે સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે અને તેમાં કોઈ અલગ ઓર નથી.

તૈયારી પદ્ધતિ:

1. તે હેફનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડના મેગ્નેશિયમ ઘટાડા દ્વારા અથવા હેફનિયમ આયોડાઇડના થર્મલ વિઘટન દ્વારા તૈયાર કરી શકાય છે.HfCl4 અને K2HfF6 પણ કાચા માલ તરીકે વાપરી શકાય છે.NaCl KCl HfCl4 અથવા K2HfF6 મેલ્ટમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ઉત્પાદનની પ્રક્રિયા ઝિર્કોનિયમના ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ઉત્પાદન જેવી જ છે.

2. હેફનિયમ ઝિર્કોનિયમ સાથે સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને હાફનિયમ માટે કોઈ અલગ કાચો માલ નથી.હાફનિયમના ઉત્પાદન માટેનો કાચો માલ ઝિર્કોનિયમના ઉત્પાદનની પ્રક્રિયા દરમિયાન અલગ પાડવામાં આવેલ ક્રૂડ હેફનિયમ ઓક્સાઇડ છે.આયન વિનિમય રેઝિનનો ઉપયોગ કરીને હેફનિયમ ઓક્સાઇડ કાઢો, અને પછી આ હેફનિયમ ઓક્સાઇડમાંથી મેટલ હેફનિયમ તૈયાર કરવા માટે ઝિર્કોનિયમ જેવી જ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરો.

3. તે ઘટાડીને સોડિયમ સાથે હેફનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ (HfCl4) ને કો હીટિંગ કરીને તૈયાર કરી શકાય છે.

ઝિર્કોનિયમ અને હેફનીયમને અલગ કરવા માટેની સૌથી પ્રાચીન પદ્ધતિઓ ફ્લોરિનેટેડ જટિલ ક્ષારનું અપૂર્ણાંક સ્ફટિકીકરણ અને ફોસ્ફેટ્સનો અપૂર્ણાંક વરસાદ હતો.આ પદ્ધતિઓ ચલાવવા માટે બોજારૂપ છે અને પ્રયોગશાળાના ઉપયોગ સુધી મર્યાદિત છે.ઝિર્કોનિયમ અને હાફનિયમને અલગ કરવા માટેની નવી તકનીકો, જેમ કે અપૂર્ણાંક નિસ્યંદન, દ્રાવક નિષ્કર્ષણ, આયન વિનિમય અને અપૂર્ણાંક શોષણ, એક પછી એક ઉભરી આવી છે, જેમાં દ્રાવક નિષ્કર્ષણ વધુ વ્યવહારુ છે.બે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી વિભાજન પ્રણાલીઓ થિયોસાયનેટ સાયક્લોહેક્સોનોન સિસ્ટમ અને ટ્રિબ્યુટાઇલ ફોસ્ફેટ નાઈટ્રિક એસિડ સિસ્ટમ છે.ઉપરોક્ત પદ્ધતિઓ દ્વારા મેળવેલ ઉત્પાદનો બધા હેફનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ છે, અને શુદ્ધ હેફનિયમ ઓક્સાઇડ કેલ્સિનેશન દ્વારા મેળવી શકાય છે.ઉચ્ચ શુદ્ધતા હાફનિયમ આયન વિનિમય પદ્ધતિ દ્વારા મેળવી શકાય છે.

ઉદ્યોગમાં, મેટલ હેફનિયમના ઉત્પાદનમાં ઘણીવાર ક્રોલ પ્રક્રિયા અને ડેબોર અકર પ્રક્રિયા બંનેનો સમાવેશ થાય છે.ક્રોલ પ્રક્રિયામાં મેટાલિક મેગ્નેશિયમનો ઉપયોગ કરીને હેફનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડને ઘટાડવાનો સમાવેશ થાય છે:

2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf

ડેબોર અકર પદ્ધતિ, જેને આયોડાઇઝેશન પદ્ધતિ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તેનો ઉપયોગ હેફનીયમ જેવા સ્પોન્જને શુદ્ધ કરવા અને નિષ્ક્રિય ધાતુ હાફનિયમ મેળવવા માટે થાય છે.

5. હેફનિયમની ગંધ મૂળભૂત રીતે ઝિર્કોનિયમની જેમ જ છે:

પ્રથમ પગલું એ અયસ્કનું વિઘટન છે, જેમાં ત્રણ પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે: (Zr, Hf) Cl મેળવવા માટે ઝિર્કોનનું ક્લોરિનેશન.ઝિર્કોનનું આલ્કલી ગલન.ઝિર્કોન લગભગ 600 પર NaOH સાથે પીગળે છે, અને (Zr, Hf) O માંથી 90% થી વધુ Na (Zr, Hf) O માં પરિવર્તિત થાય છે, SiO ને NaSiO માં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, જે દૂર કરવા માટે પાણીમાં ઓગળી જાય છે.HNO માં ઓગળ્યા પછી ઝિર્કોનિયમ અને હેફનિયમને અલગ કરવા માટે Na (Zr, Hf) O નો મૂળ ઉકેલ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે.જો કે, SiO કોલોઇડ્સની હાજરી દ્રાવક નિષ્કર્ષણને અલગ કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે.KSiF સાથે સિન્ટર અને K (Zr, Hf) F સોલ્યુશન મેળવવા માટે પાણીમાં પલાળી રાખો.દ્રાવણ અપૂર્ણાંક સ્ફટિકીકરણ દ્વારા ઝિર્કોનિયમ અને હેફનિયમને અલગ કરી શકે છે;

બીજું પગલું ઝિર્કોનિયમ અને હાફનિયમનું વિભાજન છે, જે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ MIBK (મિથાઇલ આઇસોબ્યુટીલ કેટોન) સિસ્ટમ અને HNO-TBP (ટ્રિબ્યુટાઇલ ફોસ્ફેટ) સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને દ્રાવક નિષ્કર્ષણ અલગ કરવાની પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.HfCl અને ZrCl વચ્ચેના વરાળના દબાણમાં તફાવતનો ઉપયોગ કરીને મલ્ટી-સ્ટેજ ફ્રેક્શનેશનની ટેક્નોલોજીનો લાંબા સમયથી અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે જે ઉચ્ચ દબાણ (20 વાતાવરણથી ઉપર) હેઠળ પીગળે છે, જે ગૌણ ક્લોરીનેશન પ્રક્રિયાને બચાવી શકે છે અને ખર્ચ ઘટાડી શકે છે.જો કે, (Zr, Hf) Cl અને HCl ની કાટ સમસ્યાને કારણે, યોગ્ય અપૂર્ણાંક સ્તંભ સામગ્રી શોધવાનું સરળ નથી, અને તે ZrCl અને HfCl ની ગુણવત્તામાં પણ ઘટાડો કરશે, શુદ્ધિકરણ ખર્ચમાં વધારો કરશે.1970 ના દાયકામાં, તે હજુ પણ મધ્યવર્તી પ્લાન્ટ પરીક્ષણ તબક્કામાં હતું;

ત્રીજું પગલું ઘટાડા માટે ક્રૂડ HfCl મેળવવા માટે HfO નું ગૌણ ક્લોરીનેશન છે;

ચોથું પગલું HfCl અને મેગ્નેશિયમ ઘટાડાનું શુદ્ધિકરણ છે.આ પ્રક્રિયા ZrCl ના શુદ્ધિકરણ અને ઘટાડા જેવી જ છે, અને પરિણામી અર્ધ-તૈયાર ઉત્પાદન બરછટ સ્પોન્જ હેફનિયમ છે;

પાંચમું પગલું એ MgCl ને દૂર કરવા અને વધારાનું મેટલ મેગ્નેશિયમ પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે નિસ્યંદિત ક્રૂડ સ્પોન્જ હાફનિયમને વેક્યૂમ કરવાનું છે, જેના પરિણામે સ્પોન્જ મેટલ હેફનિયમનું તૈયાર ઉત્પાદન થાય છે.જો રિડ્યુસિંગ એજન્ટ મેગ્નેશિયમને બદલે સોડિયમનો ઉપયોગ કરે છે, તો પાંચમું પગલું પાણીમાં નિમજ્જનમાં બદલવું જોઈએ.

સંગ્રહ પદ્ધતિ:

ઠંડી અને વેન્ટિલેટેડ વેરહાઉસમાં સ્ટોર કરો.સ્પાર્ક અને ગરમીના સ્ત્રોતોથી દૂર રહો.તેને ઓક્સિડન્ટ્સ, એસિડ્સ, હેલોજન વગેરેથી અલગથી સંગ્રહિત કરવું જોઈએ અને મિશ્રણ સંગ્રહ કરવાનું ટાળવું જોઈએ.વિસ્ફોટ-પ્રૂફ લાઇટિંગ અને વેન્ટિલેશન સુવિધાઓનો ઉપયોગ કરવો.યાંત્રિક સાધનો અને સાધનોનો ઉપયોગ પ્રતિબંધિત કરો જે તણખાની સંભાવના ધરાવે છે.સંગ્રહ વિસ્તાર લીક સમાવવા માટે યોગ્ય સામગ્રીથી સજ્જ હોવો જોઈએ.