هافنیم Hf 72، عنصری از جدول تناوبی

همه چیز درباره عنصر هافنیم (Hf)

عنصر هافنیم Hf 72، عنصری از جدول تناوبی

هافنیم، (به انگلیسی : Hafnium) با علامت اختصاری Hf و عدد اتمی ۷۲، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزات واسطه است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.

هافنیوم فلزی براق نقره ای-خاکستری با کاربردهای فراوان در علوم هسته ای و آلیاژها و فراوانی متوسط ۳ ppm (ppm: جزء در میلیون) در پوسته زمین، قطعا یکی از عناصر کمیاب به حساب نمی آید. فراوانی این فلز در پوسته زمین از فلزاتی همچون طلا، نقره و فلزات گروه پلاتین، برخی از عناصر کمیاب و فلزاتی از جمله ژرمانیوم، تانتالوم و مولیبدن بیشتر است.

تاریخچه هافنیم

عدد اتمی: ۷۲

جرم اتمی: ۱۷۸٫۴۹

نقطه ذوب: C° ۲۲۲۷

نقطه جوش: C° ۴۶۰۳

شعاع اتمی: Å ۲٫۱۶

ظرفیت: ۴

رنگ: خاکستری تیره

حالت در شرایط استاندارد: جامد

نام گروه: ۴

الکترونگاتیوی : ۱٫۳

حالت اکسیداسیون : ۴

دانسیته : ۱۳٫۳۱

گرمای فروپاشی : Kj/mol 24.06

گرمای تبخیر : Kj/mol 575

مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.00000032

گرمای ویژه: J/g Ko 0.14

دوره تناوبی : ۶

تاریخچه هافنیم

عنصر هافنیم را ( از واژه لاتین Hafnia برای کپنهاک) Dirk Coster و Georg von Hevesy سال ۱۹۲۳ در کپنهاک دانمارک کشف کردند. کمی بعد از آن با استفاده از نظریه بور احتمال پیوند این عنصر تازه کشف شده با زیرکونیم پیش بینی شد و سرانجام از طریق تحلیل طیف نمای اشعه X در نروژ، هافنیم را در زیرکن کشف نمودند.

Jantzen و von Hevesy با روش تبلورسازی های پی در پی فلوریدهای آمونیم یا پتاسیم دو ارزشی، هافنیم را از زیرکونیم جدا کردند. Jan Hendrik deBoer وAnton Eduard Van Arkel با عبور بخار تترایدید از روی یک مفتول تنگستن داغ شده برای اولین بارموفق به تهیه هافنیم فلزی شدند.

ویژگی های هافنیم

هافنیم فلزی است چکش خوار و به رنگ نقره ای براق که در برابر فرسودگی مقاوم بوده و از نظر شیمیایی مانند زیرکونیم است. ویژگی های هافنیم به طور چشمگیری تحت تاثیر ناخالصی های زیرکونیم است و این دو عنصر در زمره مشکل ترین عناصر از نظر تفکیک می باشند.

تنها تفاوت قابل توجه بین این دو عنصر، چگالی آن ها است (چگالی زیرکونیم نصف هافنیم می باشد). کاربید هافنیم مقاوم ترین ترکیب دوبنیانی شناخته شده در برابر حرارت است و نیترید هافنیم با نقطه ذوب c3310 ا ز تمامی نیتریدهای فلزی شناخته شده دیرگدازتر می باشد.

این فلز نسبت به قلیایی های غلیظ هم مقاوم است اما هالوژن ها با آن واکنش کرده تولید تتراهالید های هافنیم می کنند. هافنیم در دماهای بالاتر با اکسیژن، نیتروژن، کربن، بور، گوگرد و سیلیکون واکنش می کند. ایزومر اتمی Hf-2-178 منبعی پر انرژی برای اشعه های گاما بوده واستفاده از آن به عنوان منبع نیرو برای لیزرهای اشعه گاما در دست بررسی می باشد.

کاربردهای عنصر هافنیم

هافنیم و آلیاژهای آن برای میله کنترل در رآکتورهای اتمی و زیردریایی هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا هافنیم برای جذب نوترون بسیار عالی است و نقطه ذوب خیلی بالایی داشته و نیز در برابر خوردگی مقاومت می کند.

این عنصر در آلیاژهای دما بالا و در سرامیک ها مورد استفاده قرار می گیرد و ترکیباتی بسیار مقاوم و نسوز تشکیل می دهد. این ترکیبات فقط در دماهای خیلی بالا ذوب می شوند.

کاربردهای دیگر آن:

  • در لامپ های گازی و برقی استفاده می شود.
  • برای پالایش اکسیژن و نیتروژن
  • در آلیاژهای آهن، تیتانیم، نیوبیم، تانتالیم و فلزات دیگر.

قیمت هافنیم

قیمت هافنیم از دو لحاظ جالب توجه است. اول اینکه قیمت این فلز به نظر بسیار ارزان می آید و دوم اینکه طی مدت زمانی طولانی (از سال ۱۹۷۰ تا ۲۰۰۰) به طور شگفت آوری ثبات داشته و نوسان بسیار اندکی را تجربه کرده است.

در حال حاضر، هر کیلوگرم هافنیوم با ۰٫۲ تا ۰٫۵ درصد ناخالصی زیرکونیوم، ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ دلار قیمت دارد. اگر هافنیوم با درصد ناخالصی پایین تر (کمتر از ۰٫۱ درصد زیرکونیوم) تولید شود، قطعا قیمت بالاتری هم خواهد داشت.

هر کیلوگرم هافنیم با ۰٫۵ تا ۱ درصد و ۱ تا ۳ درصد زیرکونیوم به ترتیب ۸۰۰ تا ۹۰۰ دلار و ۵۰۰ تا ۷۰۰ دلار به فروش می رسد. مقایسه میزان تولید و قیمت هافنیوم و عنصر دیگری به نام رنیوم ممکن است هر کسی را به تجعب وا دارد: در حالی که میزان تولید سالیانه هافنیوم و رنیوم تقریبا در حد و حدود یکدیگر است (هافنیوم ۷۰ تن و رنیوم ۵۰ تن)، هر کیلوگرم رنیوم در مقایسه با هافنیوم ۴ الی ۵ هزار دلار معامله می شود.

اثرات هافنیم بر روی سلامتی

فلز هافنیم به طور طبیعی باعث ایجاد عارضه و ناراحتی نمی شود اما کلیه ترکیبات هافنیم سمی هستند اما شواهد اولیه نشان می دهد که خطر آنها محدود است. گرد و غبار این فلز خطر آتش سوزی و انفجار دارد. سمیت فلز هافنیم به طور دقیق مشخص نشده است. هافنیم در آب، محلولهای نمکی یا ترکیبات شیمیایی بدن، نامحلول است.

هافنیم از طریق تنفس، خوردن و چشم یا تماس پوستی وارد بدن می شود. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض هافنیم و ترکیبات آن باعث حساسیت خفیف چشم، پوست و غشای مخاطی می شود. قرار گرفتن در معرض هافنیم هیچ علامت و نشانه ای را در انسان ایجاد نمی کند.

اثرات زیست محیطی هافنیم

اثرات هافنیم بر روی جانوران: در مورد سمیت فلز هافنیم یا گرد و غبار آن اطلاعات اندکی موجود است. مطالعاتی که بر روی جانوران انجام شده نشان می دهد که ترکیبات هافنیم باعث سوزش چشم، پوست و غشای مخاطی و نیز آسیب کبد می شوند.

LD50 تتراکلرید هافنیم در موشهای صحرایی ۲,۳۶۲ mg/kg است و LD 50 اکسی کلرید هافنیم در موشها ۱۱۲ mg/kg است.

LD50= دوز مهلک ۵۰= دوزی از ماده که قرار گرفتن در معرض آن به هر روشی غیر از استنشاق، باعث مرگ ۵۰% از جمعیت جانوری می شود. LD50 معمولا بر حسب میلی گرم یا گرم ماده در کیلوگرم وزن جانور نشان داده می شود (mg/kg یا g/kg).

هشدارها

در موقع برش هافنیم باید بسیار دقت کرد چون هنگام تبدیل آن به قطعات کوچک، آتشگیر است و می تواند خود به خود در مجاورت هوا محترق شود. بیشتر مردم به ندرت با ترکیباتی که دارای این فلز هستند مواجه می شوند و فلز خالص آن عموماً سمی نمی باشد اما با تمامی ترکیبات آن باید به گونه ای رفتار شود که گویی سمی هستند (اگرچه خطر دسترسی افراد به آن ها بسیار کم است).

 

عنصر هافنیم _ دانشچی

اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*