Hafnium, tšepe Hf, nomoro ea athomo 72, boima ba athomo 178.49, ke tšepe e benyang ea silevera e bohlooho.
Hafnium e na le li-isotopi tse tšeletseng tse tsitsitseng ka tlhaho: hafnium 174, 176, 177, 178, 179, le 180. Hafnium ha e sebetsane le dilute hydrochloric acid, dilute sulfuric acid, le litharollo tse matla tsa alkaline, empa e qhibiliha ka hydrofluoric acid le aquare.Lebitso la element le tsoa lebitsong la Selatine la Copenhagen City.
Ka 1925, setsebi sa k'hemistri sa Sweden Hervey le setsebi sa fisiks sa Madache Koster ba ile ba fumana letsoai le hloekileng la hafnium ka kristale e fokolang ea letsoai le rarahaneng, 'me ba le fokotsa ka sodium ea tšepe ho fumana hafnium ea tšepe e hloekileng.Hafnium e na le 0.00045% ea bokaholimo ba lefatše mme hangata e amahanngoa le zirconium ka tlhaho.
Lebitso la sehlahisoa: hafnium
Letšoao la element: Hf
Boima ba athomo: 178.49
Element mofuta: metallic element
Lintho tsa 'mele:
Hafniumke tšepe ea silevera e bohlooho e nang le khanya ea tšepe;Ho na le mefuta e 'meli ea tšepe ea hafnium: α Hafnium ke mofuta oa hexagonal o pakiloeng haufi-ufi (1750 ℃) o nang le mocheso o phahameng oa phetoho ho feta zirconium.Metal hafnium e na le mefuta e fapaneng ea allotrope ka mocheso o phahameng.Metal hafnium e na le karolo e kholo ea neutron e monyang 'me e ka sebelisoa e le lisebelisoa tsa taolo bakeng sa li-reactor.
Ho na le mefuta e 'meli ea meaho ea kristale: ho paka ka mahlakore a mabeli ka mocheso o ka tlase ho 1300 ℃（ α- Equation);Mocheso o ka holimo ho 1300 ℃, ke 'mele oa li-cubic (β-Equation).Tšepe e nang le polasetiki e thatafalang mme e fetoha brittle boteng ba ditshila.E tsitsitse moeeng, e fifala feela ka holim'a metsi ha e chesoa.Li-filaments li ka hotetsoa ke lelakabe la mollo.Thepa e tšoanang le zirconium.Ha e sebetsane le metsi, acid e hlapollang, kapa metheo e matla, empa e qhibiliha habonolo ho aqua regia le hydrofluoric acid.Haholo-holo ka metsoako e nang le +4 valence.Hafnium alloy (Ta4HfC5) e tsejoa e na le sebaka se phahameng ka ho fetisisa sa ho qhibiliha (hoo e ka bang 4215 ℃).
Sebopeho sa kristale: Sele ea kristale e na le hexagonal
Nomoro ea CAS: 7440-58-6
Sebaka se qhibilihang: 2227 ℃
Sebaka se belang: 4602 ℃
Lintho tsa lik'hemik'hale:
Lintho tsa lik'hemik'hale tsa hafnium li tšoana haholo le tsa zirconium, 'me li na le khanyetso e ntle ea ho bola 'me ha e senyehe habonolo ke litharollo tse tloaelehileng tsa alkali aqueous;E qhibiliha ha bonolo ka hydrofluoric acid ho etsa li-fluorinated complexes.Ha mocheso o le holimo, hafnium e ka boela ea kopana ka ho toba le likhase tse kang oksijene le naetrojene ho etsa li-oxide le nitrides.
Hafnium hangata e na le +4 valence ka metsoako.Motsoako o moholo kehafnium oxideHfO2.Ho na le mefuta e meraro e fapaneng ea hafnium oxide:hafnium oxidee fumanoang ka calcination e tsoelang pele ea hafnium sulfate le chloride oxide ke phapang ea monoclinic;Hafnium oxide e fumanoang ka ho futhumatsa hydroxide ea hafnium ho pota 400 ℃ ke phapang ea tetragonal;Haeba calcined ka holimo ho 1000 ℃, ho ka fumanoa phapang ea cubic.Motsoako o mong kehafnium tetrachloride, e leng thepa e tala bakeng sa ho lokisa hafnium ea tšepe 'me e ka lokisoa ka ho arabela khase ea chlorine ka motsoako oa hafnium oxide le carbon.Hafnium tetrachloride e kopana le metsi 'me hang-hang e hydrolyzes ho HfO (4H2O) 2+ ions e tsitsitseng haholo.HfO2+ion e teng ka har'a metsoako e mengata ea hafnium, 'me e ka khabisa nale e bōpehileng joaloka hydrated hafnium oxychloride HfOCl2 · 8H2O crystals in hydrochloric acidified hafnium tetrachloride solution.
4-valent hafnium e boetse e tloaetse ho etsa li-complexes tse nang le fluoride, tse nang le K2HfF6, K3HfF7, (NH4) 2HfF6, le (NH4) 3HfF7.Li-complexes tsena li 'nile tsa sebelisoa bakeng sa karohano ea zirconium le hafnium.
Metsoako e tloaelehileng:
Hafnium dioxide: lebitso Hafnium dioxide;Hafnium dioxide;Mokhoa oa molek'hule: HfO2 [4];Thepa: Phofo e tšoeu e nang le likarolo tse tharo tsa kristale: monoclinic, tetragonal, le cubic.The densities ke 10.3, 10.1, le 10.43g/cm3, ka ho latellana.Ntho e qhibilihisang 2780-2920K.Ntho e belang 5400K.Mocheso oa katoloso ea coefficient 5.8 × 10-6/℃.Ha e qhibilihe ka metsing, hydrochloric acid, le nitric acid, empa e qhibiliha ka har'a acid e ngata ea sulfuric le hydrofluoric acid.E hlahisoa ke ho bola ha mocheso kapa hydrolysis ea metsoako e kang hafnium sulfate le hafnium oxychloride.Lisebelisoa tse tala bakeng sa tlhahiso ea tšepe ea hafnium le li-alloys tsa hafnium.E sebelisoa e le lisebelisoa tsa refractory, anti radioactive coatings, le catalysts.[5] Boemo ba matla a athomo HfO ke sehlahisoa se fumanoang ka nako e le 'ngoe ha ho etsoa boemo ba matla a athomo ZrO.Ho qala ka chlorination ea bobeli, lits'ebetso tsa tlhoekiso, phokotso, le vacuum distillation li batla li ts'oana le tsa zirconium.
Hafnium tetrachloride: Hafnium (IV) chloride, Hafnium tetrachloride Foromo ea molek'hule HfCl4 Boima ba molek'hule 320.30 Sebopeho: Thibelo e tšoeu ea crystalline.E utloang mongobo.E qhibiliha ka har'a acetone le methanol.Hydrolyze ka metsing ho hlahisa hafnium oxychloride (HfOCl2).Chesa ho 250 ℃ 'me u fetohe mouoane.Ho halefisa mahlo, tsamaiso ea ho hema le letlalo.
Hafnium hydroxide: Hafnium hydroxide (H4HfO4), hangata e teng e le hydrated oxide HfO2 · nH2O, ha e qhibilihe ka metsing, e qhibiliha habonolo ka li-inorganic acid, ha e qhibilihe ka ammonia, 'me hangata e qhibiliha ka sodium hydroxide.Mocheso ho isa ho 100 ℃ ho hlahisa hafnium hydroxide HfO (OH) 2. White hafnium hydroxide precipitate e ka fumanoa ka ho arabela letsoai la hafnium (IV) le metsi a ammonia.E ka sebelisoa ho hlahisa metsoako e meng ea hafnium.
Histori ea Lipatlisiso
Nalane ea Boithuto:
Ka 1923, setsebi sa k'hemistri sa Sweden Hervey le setsebi sa fisiks sa Madache D. Koster ba ile ba sibolla hafnium ka zircon e hlahisoang Norway le Greenland, 'me ba e reha hafnium, e simolohileng lebitsong la Selatine Hafnia ea Copenhagen.Ka 1925, Hervey le Coster ba ile ba arola zirconium le titanium ba sebelisa mokhoa oa crystallization ea likaroloana tsa letsoai le rarahaneng la fluorinated ho fumana letsoai le hloekileng la hafnium;Le ho fokotsa letsoai la hafnium le metallic sodium ho fumana hafnium e hloekileng ea tšepe.Hervey o ile a lokisa sampole ea limiligrama tse 'maloa tsa hafnium e hloekileng.
Liteko tsa lik'hemik'hale ka zirconium le hafnium:
Tekong e entsoeng ke Moprofesa Carl Collins Univesithing ea Texas ka 1998, ho ile ha boleloa hore gamma irradiated hafnium 178m2 (isomer hafnium-178m2 [7]) e ka lokolla matla a maholohali, e leng litekanyo tse hlano tsa boholo bo phahameng ho feta lik'hemik'hale. likarolo tse tharo tsa boholo bo ka tlase ho liphetoho tsa nyutlelie.[8] Hf178m2 (hafnium 178m2) e na le nako e telele ka ho fetisisa ea bophelo har'a li-isotopi tse phetseng nako e telele: Hf178m2 (hafnium 178m2) e na le halofo ea bophelo ea lilemo tse 31, e bakang radioactivity ea tlhaho ea Becquerels e ka bang 1.6 trillion.Tlaleho ea Collins e re gram e le 'ngoe ea Hf178m2 e hloekileng (hafnium 178m2) e na le hoo e ka bang 1330 megajoules, e lekanang le matla a hlahisitsoeng ke ho phatloha ha lik'hilograma tse 300 tsa liqhomane tsa TNT.Tlaleho ea Collins e bontša hore matla ohle a karabelong ena a lokolloa ka mokhoa oa X-ray kapa mahlaseli a gamma, a lokollang matla ka lebelo le potlakileng haholo, 'me Hf178m2 (hafnium 178m2) e ntse e ka arabela maemong a tlase haholo.[9] Pentagon e fane ka chelete bakeng sa lipatlisiso.Tekong, karo-karolelano ea lerata le lerata e ne e le tlase haholo (e na le liphoso tse kholo), 'me ho tloha ka nako eo, ho sa tsotellehe liteko tse ngata tsa bo-rasaense ba tsoang mekhatlong e mengata e kenyeletsang Lefapha la Tšireletso la United States Advanced Projects Research Agency (DARPA) le JASON Defense Advisory. Sehlopha [13], ha ho na rasaense ea khonneng ho fihlela karabelo ena tlas'a maemo a boletsoeng ke Collins, 'me Collins ha a fane ka bopaki bo matla ba ho paka ho ba teng ha karabelo ena, Collins o ile a etsa tlhahiso ea mokhoa oa ho sebelisa tlhahiso ea mahlaseli a gamma ho lokolla matla ho tsoa. Hf178m2 (hafnium 178m2) [15], empa bo-rasaense ba bang ba pakile ka khopolo-taba hore karabelo ena e ke ke ea finyelloa.[16] Hf178m2 (hafnium 178m2) ho lumeloa ka bophara sechabeng sa barutehi hore e se be mohloli oa matla.
Sebaka sa kopo:
Hafnium e thusa haholo ka lebaka la bokhoni ba eona ba ho ntša li-electrone, joalo ka ha e sebelisoa e le khoele ka mabone a incandescent.E sebelisoa e le cathode bakeng sa li-tubes tsa X-ray, le li-alloys tsa hafnium le tungsten kapa molybdenum li sebelisoa e le li-electrode bakeng sa li-tubes tse nang le matla a phahameng a ho ntša metsi.E sebelisoa hangata indastering ea tlhahiso ea terata ea cathode le tungsten bakeng sa X-rays.Hafnium e hloekileng ke thepa ea bohlokoa indastering ea matla a athomo ka lebaka la polasetiki ea eona, ts'ebetso e bonolo, ho hanyetsa mocheso o phahameng, le ho hanyetsa kutu.Hafnium e na le karolo e kholo ea ho ts'oara neutron ea mocheso 'me ke mokelikeli o loketseng oa neutron, o ka sebelisoang e le molamu oa taolo le sesebelisoa sa tšireletso bakeng sa li-reactor tsa athomo.Hafnium phofo e ka sebelisoa e le sesebelisoa sa lirokete.Cathode ea X-ray tubes e ka etsoa indastering ea motlakase.Hafnium alloy e ka sebetsa e le sebaka sa tšireletso se ka pele bakeng sa li-nozzles tsa rocket le lifofane tse kenang hape, ha Hf Ta alloy e ka sebelisoa ho etsa tšepe ea lisebelisoa le lisebelisoa tsa ho hanyetsa.Hafnium e sebelisoa e le karolo ea tlatsetso ho li-alloys tse thibelang mocheso, joalo ka tungsten, molybdenum le tantalum.HfC e ka sebelisoa e le tlatsetso bakeng sa li-alloys tse thata ka lebaka la boima ba eona bo phahameng le ntlha ea ho qhibiliha.Sebaka se qhibilihang sa 4TaCHfC se ka ba 4215 ℃, se etsa hore e be motsoako o nang le sebaka se phahameng ka ho fetisisa se tsejoang.Hafnium e ka sebelisoa e le mokhoa oa ho kenya lits'ebetsong tse ngata tsa theko ea lichelete.Li-hafnium getters li ka tlosa likhase tse sa hlokahaleng tse kang oksijene le nitrogen tse teng tsamaisong.Hafnium e atisa ho sebelisoa e le tlatsetso ka oli ea hydraulic ho thibela ho senyeha ha oli ea hydraulic nakong ea ts'ebetso e kotsi haholo, 'me e na le thepa e matla ea anti volatility.Ka hona, hangata e sebelisoa ho oli ea hydraulic ea indasteri.Oli ea hydraulic ea bongaka.
Hafnium element e boetse e sebelisoa ho Intel 45 nanoprocessors ea morao-rao.Ka lebaka la tlhahiso ea silicon dioxide (SiO2) le bokhoni ba eona ba ho fokotsa botenya ho tsoela pele ho ntlafatsa ts'ebetso ea transistor, baetsi ba lisebelisoa ba sebelisa silicon dioxide e le thepa ea li-dielectric tsa heke.Ha Intel e hlahisa ts'ebetso ea tlhahiso ea li-nanometer tse 65, leha e ne e entse matsapa 'ohle ho fokotsa botenya ba silicon dioxide gate dielectric ho isa ho 1.2 nanometers, e lekanang le likarolo tse 5 tsa liathomo, bothata ba tšebeliso ea matla le ho qhala mocheso le bona bo tla eketseha ha transistor e ntse e eketseha. e ile ea fokotsoa hore e be boholo ba athomo, e leng se ileng sa fella ka litšila tsa hona joale le matla a mocheso a sa hlokahaleng.Ka hona, haeba lisebelisoa tsa morao-rao li ntse li tsoela pele ho sebelisoa 'me botenya bo fokotseha le ho feta, ho lutla ha heke dielectric ho tla eketseha haholo, Ho theola theknoloji ea transistor ho meeli ea eona.Ho sebetsana le taba ena e mahlonoko, Intel e rera ho sebelisa lisebelisoa tse phahameng tsa K (lisebelisoa tse thehiloeng hafnium) joalo ka li-dielectric tsa heke sebakeng sa silicon dioxide, e atlehileng ho fokotsa ho lutla ka makhetlo a fetang 10.Ha ho bapisoa le moloko o fetileng oa theknoloji ea 65nm, ts'ebetso ea Intel ea 45nm e eketsa letsoalo la transistor ka hoo e ka bang habeli, e leng se lumellang keketseho ea palo eohle ea li-transistors kapa ho fokotseha ha molumo oa processor.Ho feta moo, matla a hlokahalang bakeng sa ho fetoha ha transistor a tlase, a fokotsa tšebeliso ea matla ka hoo e ka bang 30%.Mahokelo a ka hare a entsoe ka terata ea koporo e pentiloeng ka dielectric e tlase ea k, e ntlafatsa hantle ts'ebetso le ho fokotsa tšebeliso ea matla, 'me lebelo la ho chencha le ka ba 20% ka potlako.
Kabo ea liminerale:
Hafnium e na le bongata bo phahameng ba crustal ho feta tšepe e sebelisoang hangata joalo ka bismuth, cadmium, le mercury, 'me e lekana ka litaba le beryllium, germanium le uranium.Liminerale tsohle tse nang le zirconium li na le hafnium.Zircon e sebelisoang indastering e na le 0.5-2% hafnium.Beryllium zircon (Alvite) ka har'a ore ea bobeli ea zirconium e ka ba le ho fihla ho 15% hafnium.Hape ho na le mofuta oa metamorphic zircon, cyrtolite, e nang le ho feta 5% HfO.Libaka tsa polokelo ea liminerale tse peli tsa ho qetela li nyenyane 'me ha li e-s'o amoheloe indastering.Hafnium e fumanoa haholo nakong ea tlhahiso ea zirconium.
E fumaneha libakeng tse ngata tsa zirconium.[18] [19] Hobane ho na le litaba tse fokolang haholo ka mokotleng.Hangata e kopana le zirconium mme ha e na ore e arohaneng.
Mokhoa oa ho itokisa:
1. E ka lokisoa ka ho fokotseha ha magnesium hafnium tetrachloride kapa ho senyeha ha mocheso oa hafnium iodide.HfCl4 le K2HfF6 le tsona li ka sebelisoa e le lisebelisoa tse tala.Mokhoa oa tlhahiso ea electrolytic ho NaCl KCl HfCl4 kapa K2HfF6 melt e tšoana le ea tlhahiso ea electrolytic ea zirconium.
2. Hafnium e kopana le zirconium, 'me ha ho na thepa e tala e arohaneng bakeng sa hafnium.Lisebelisoa tse tala bakeng sa ho etsa hafnium ke crude hafnium oxide e arohaneng nakong ea ho etsa zirconium.Ntša hafnium oxide u sebelisa ion exchange resin, ebe u sebelisa mokhoa o tšoanang le zirconium ho lokisa tšepe hafnium ho tloha hafnium oxide ena.
3. E ka lokisoa ka ho futhumatsa hafnium tetrachloride (HfCl4) ka sodium ka ho fokotsa.
Mekhoa ea khale ka ho fetisisa ea ho arola zirconium le hafnium e ne e le kristale e fokolang ea letsoai le rarahaneng la fluorinated le pula e fokolang ea phosphates.Mekhoa ena e boima ho sebetsa mme e lekanyelitsoe ts'ebelisong ea laboratori.Theknoloji e ncha ea ho arola zirconium le hafnium, joalo ka "fractionation distillation, solvent extract", ion exchange, le fractionation adsorption, e hlahile ka mor'a e 'ngoe,' me ho ntšoa ha solvent ho sebetsa haholoanyane.Mekhoa e 'meli ea karohano e sebelisoang hangata ke thiocyanate cyclohexanone system le tributyl phosphate nitric acid system.Lihlahisoa tse fumanoang ka mekhoa e ka holimo ke hafnium hydroxide kaofela, 'me hafnium oxide e hloekileng e ka fumanoa ka calcination.Bohloeki bo phahameng hafnium bo ka fumanoa ka mokhoa oa phapanyetsano ea ion.
Ho indasteri, tlhahiso ea tšepe hafnium hangata e kenyelletsa ts'ebetso ea Kroll le ts'ebetso ea Debor Aker.Ts'ebetso ea Kroll e kenyelletsa phokotso ea hafnium tetrachloride e sebelisang tšepe ea magnesium:
2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf
Mokhoa oa Debor Aker, o tsejoang hape e le mokhoa oa iodization, o sebelisetsoa ho hloekisa seponche joalo ka hafnium le ho fumana hafnium ea tšepe e bonolo.
5. Ho qhibilihisoa ha hafnium ha e le hantle ho tšoana le ha zirconium:
Mohato oa pele ke ho senyeha ha ore, e kenyelletsang mekhoa e meraro: chlorination ea zircon ho fumana (Zr, Hf) Cl.Ho qhibiliha ha alkaline ea zircon.Zircon e qhibiliha ka NaOH hoo e ka bang 600, 'me ho feta 90% ea (Zr, Hf) O e fetoha Na (Zr, Hf) O, e nang le SiO e fetoletsoeng NaSiO, e qhibilihang ka metsing bakeng sa ho tlosoa.Na (Zr, Hf) O e ka sebelisoa e le tharollo ea pele ea ho arola zirconium le hafnium ka mor'a ho qhibiliha ho HNO.Leha ho le joalo, ho ba teng ha li-colloids tsa SiO ho etsa hore ho be thata ho arohana ha solvent.Sinter e nang le KSiF 'me u inele ka metsing ho fumana tharollo ea K (Zr, Hf) F.Tharollo e ka arola zirconium le hafnium ka kristale e fokolang;
Mohato oa bobeli ke karohano ea zirconium le hafnium, e ka finyelloang ka ho sebelisa mekhoa ea ho arohana ha solvent extraction ho sebelisa hydrochloric acid MIBK (methyl isobutyl ketone) tsamaiso le tsamaiso ea HNO-TBP (tributyl phosphate).Theknoloji ea ho arohana ha mekhahlelo e mengata ho sebelisa phapang ea khatello ea mouoane pakeng tsa HfCl le ZrCl e qhibiliha tlas'a khatello e phahameng (ka holimo ho 20 atmospheres) e se e le nako e telele e ithutoang, e ka bolokang ts'ebetso ea bobeli ea chlorination le ho fokotsa litšenyehelo.Leha ho le joalo, ka lebaka la bothata ba ho senyeha ha (Zr, Hf) Cl le HCl, ha ho bonolo ho fumana lisebelisoa tse loketseng tsa likaroloana tsa likaroloana, hape ho tla fokotsa boleng ba ZrCl le HfCl, ho eketsa litšenyehelo tsa ho hloekisa.Lilemong tsa bo-1970, e ne e ntse e le sethaleng sa liteko tsa limela tse bohareng;
Mohato oa boraro ke chlorination ea bobeli ea HfO ho fumana HfCl e tala bakeng sa phokotso;
Mohato oa bone ke tlhoekiso ea HfCl le phokotso ea magnesium.Ts'ebetso ena e ts'oana le tlhoekiso le phokotso ea ZrCl, 'me sehlahisoa se felileng ke seponche se mahoashe hafnium;
Mohato oa bohlano ke ho phunya seponche se tala hafnium ho tlosa MgCl le ho khutlisa tšepe e feteletseng ea magnesium, e hlahisang sehlahisoa se felileng sa seponche sa tšepe hafnium.Haeba sesebelisoa se fokotsang se sebelisa sodium ho e-na le magnesium, mohato oa bohlano o lokela ho fetoloa ho qoelisoa metsing
Mokhoa oa ho boloka:
Boloka sebakeng sa polokelo se pholileng le se nang le moea oa moea.Qoba hole le litlhase le mehloli ea mocheso.E lokela ho bolokoa ka thoko ho li-oxidants, acid, halogens, joalo-joalo, 'me u qobe ho kopanya polokelo.Ho sebelisa mabone a thibelang ho phatloha le lisebelisoa tsa moea.Thibela tšebeliso ea thepa ea mochini le lithulusi tse atisang ho ba le litlhase.Sebaka sa polokelo se lokela ho hlomelloa ka thepa e loketseng ho ba le ho lutla.
Nako ea poso: Sep-25-2023