హాఫ్నియం

From LTRC

హాఫ్నియం (Hafnium) అనేది ఒక రసాయన మూలకం; దీని రసాయన సంకేతం Hf మరియు పరమాణు సంఖ్య 72. ఇది మెరిసే, వెండి-బూడిద రంగులో ఉండే, చతుర్సంయోజక (tetravalent) పరివర్తన లోహం (transition metal). హాఫ్నియం రసాయనికంగా జిర్కోనియంను పోలి ఉంటుంది మరియు అనేక జిర్కోనియం ఖనిజాలలో లభిస్తుంది. దీని ఉనికిని 1869లో దిమిత్రి మెండలీవ్ అంచనా వేశారు, అయితే దీనిని 1922 వరకు డిర్క్ కోస్టర్ మరియు జార్జ్ డి హెవెసీ గుర్తించలేదు. హాఫ్నియం పేరు హాఫ్నియా (Hafnia) నుండి వచ్చింది, ఇది కోపెన్‌హాగన్ యొక్క లాటిన్ పేరు, ఇక్కడే ఇది కనుగొనబడింది. ఈ మూలకం కేవలం జిర్కోనియం నుండి వేరు చేయడం ద్వారా మాత్రమే లభిస్తుంది, ప్రపంచంలోని హాఫ్నియం ఉత్పత్తిలో ఎక్కువ భాగం జిర్కోనియంను ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియల నుండే వస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలు భారీ ఖనిజ ఇసుక నిక్షేపాలను ఉపయోగిస్తాయి, ఇందులో జిర్కాన్, రూటైల్ మరియు ఇల్మెనైట్ వంటి ఖనిజాలు ఉంటాయి.

హాఫ్నియం ఎక్కువగా నికెల్తో కలిపి మిశ్రమ లోహాల (alloys) తయారీలో ఉపయోగించబడుతుంది, మరియు అణు రియాక్టర్లలో ఉపయోగించే కంట్రోల్ రాడ్ల తయారీలో పెద్ద మొత్తంలో వాడతారు. హాఫ్నియం యొక్క అధిక న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ క్రాస్ సెక్షన్ (neutron capture cross section) కారణంగా, ఇది అణు విద్యుత్ కేంద్రాలలోని కంట్రోల్ రాడ్లలో న్యూట్రాన్లను గ్రహించడానికి మంచి పదార్థంగా పనిచేస్తుంది, కానీ అదే సమయంలో అణు రియాక్టర్లలో ఉపయోగించే న్యూట్రాన్-పారదర్శక, తుప్పు-నిరోధక జిర్కోనియం మిశ్రమ లోహాల నుండి దీనిని తొలగించాల్సి ఉంటుంది. ఇది సాగునీయత (ductile) కలిగిన లోహం, మరియు ఫిలమెంట్లలో మరియు ఎలక్ట్రోడ్లలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. కొన్ని సెమీకండక్టర్ తయారీ ప్రక్రియలు 45 nm మరియు అంతకంటే చిన్న పరిమాణంలో ఉన్న ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ల కోసం దీని ఆక్సైడ్‌ను ఉపయోగిస్తాయి, మరియు ప్రత్యేక అనువర్తనాల కోసం ఉపయోగించే సూపర్ అలాయ్‌లు హాఫ్నియంను నియోబియం, టైటానియం లేదా టంగ్‌స్టన్తో కలిపి కలిగి ఉండవచ్చు.

స్వచ్ఛమైన హాఫ్నియం విషపూరితం కాదు, కానీ ఇది అత్యంత దహనశీలత (flammable) కలిగి ఉండి, గాలిలో స్వయం దహనం (spontaneous combustion) చెందే పైరోఫోరిసిటీ (pyrophoricity) లక్షణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. హాఫ్నియం ఉత్పత్తిలో పాల్గొనే అనేక పారిశ్రామిక ప్రక్రియలు పర్యావరణంలోకి విడుదలైనప్పుడు ప్రమాదకరమైన ఉత్పన్నాలను (by-products) కలిగి ఉంటాయి, మరియు అనేక హాఫ్నియం సమ్మేళనాలు వాటి స్వంత ప్రమాదాలను కలిగి ఉంటాయి. హాఫ్నియం యొక్క ఒక న్యూక్లియర్ ఐసోమర్, 178m2Hf, ఆయుధంగా దాని సంభావ్య ఉపయోగం కోసం ఒక వివాదానికి మూలంగా ఉంది, కానీ ఇది ఆచరణాత్మక ఉపయోగం కోసం ఎప్పుడూ విజయవంతంగా ఉత్పత్తి చేయబడలేదు.

లక్షణాలు

భౌతిక లక్షణాలు

<section begin=properties /> హాఫ్నియం ఒక మెరిసే, వెండి రంగులో ఉండే, సాగునీయత కలిగిన లోహం[1], ఇది తుప్పు-నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు రసాయనికంగా జిర్కోనియంను పోలి ఉంటుంది[2], ఎందుకంటే అవి ఒకే సంఖ్యలో వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉండి, ఒకే గ్రూపులో ఉంటాయి. అలాగే, వాటి సాపేక్ష క్వాంటం రసాయన శాస్త్ర (relativistic quantum chemistry) ప్రభావాలు కూడా సమానంగా ఉంటాయి: పీరియడ్ 5 నుండి 6 వరకు పరమాణు వ్యాసార్థాల విస్తరణ, లాంతనైడ్ సంకోచం (lanthanide contraction) ద్వారా దాదాపు పూర్తిగా రద్దు చేయబడుతుంది. హాఫ్నియం తన ఆల్ఫా రూపం (హెక్సాగోనల్ క్లోజ్-ప్యాక్డ్ లాటిస్) నుండి బీటా రూపానికి (బాడీ-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ లాటిస్) 2388 K వద్ద మారుతుంది.[3] హాఫ్నియం లోహ నమూనాల భౌతిక లక్షణాలు జిర్కోనియం మలినాల ద్వారా గణనీయంగా ప్రభావితమవుతాయి, ముఖ్యంగా అణు లక్షణాలు, ఎందుకంటే ఈ రెండు మూలకాలు వాటి రసాయన సారూప్యత కారణంగా వేరు చేయడం అత్యంత కష్టమైన వాటిలో ఒకటి.[2]<section end=properties />

ఈ లోహాల మధ్య ఒక ముఖ్యమైన భౌతిక వ్యత్యాసం వాటి సాంద్రత, జిర్కోనియం హాఫ్నియం సాంద్రతలో సగం ఉంటుంది. హాఫ్నియం యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన అణు భౌతిక శాస్త్ర (nuclear physics) లక్షణాలు దాని అధిక థర్మల్ న్యూట్రాన్ న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ క్రాస్ సెక్షన్, ఇది జిర్కోనియం కంటే సుమారు మూడు పరిమాణ క్రమం (orders of magnitude) ఎక్కువ,[1] మరియు అనేక వేర్వేరు హాఫ్నియం ఐసోటోపుల కేంద్రకాలు సులభంగా రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ న్యూట్రాన్లను గ్రహిస్తాయి.[2] జిర్కోనియం థర్మల్ న్యూట్రాన్లకు ఆచరణాత్మకంగా పారదర్శకంగా ఉంటుంది కాబట్టి, ఇది అణు రియాక్టర్ల లోహ భాగాలకు—ముఖ్యంగా వాటి అణు ఇంధన కడ్డీల క్లాడింగ్‌కు—సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది.[2]

రసాయన లక్షణాలు

ఇవి కూడా చూడండి: Hafnium#Chemical compounds

హాఫ్నియం గాలిలో చర్య జరిపి మోనోక్లినిక్ దశలో హాఫ్నియం ఆక్సైడ్ యొక్క రక్షణ పొరను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది మరింత తుప్పు పట్టకుండా నిరోధిస్తుంది.[4] దీని ఉన్నప్పటికీ, ఈ లోహం హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం మరియు గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం ద్వారా దాడి చేయబడుతుంది, మరియు హాలోజన్లతో ఆక్సీకరణం చెందవచ్చు[5] లేదా గాలిలో మండించవచ్చు. దాని సోదర లోహం జిర్కోనియం వలె, సూక్ష్మంగా విభజించబడిన హాఫ్నియం గాలిలో స్వయంచాలకంగా మండవచ్చు.[1] ఈ లోహం గాఢ క్షారాలకు (alkalis) నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది.[5]

లాంతనైడ్ సంకోచం ఫలితంగా, హాఫ్నియం మరియు జిర్కోనియం యొక్క రసాయన శాస్త్రం చాలా సమానంగా ఉంటుంది, తద్వారా వేర్వేరు రసాయన చర్యల ఆధారంగా ఈ రెండింటినీ వేరు చేయలేము. ఈ కవల మూలకాల రసాయన శాస్త్రంలో సమ్మేళనాల ద్రవీభవన మరియు మరిగే బిందువులు మరియు ద్రావణాలలో ద్రావణీయత (solubility) ప్రధాన వ్యత్యాసాలు.[6]

ఐసోటోపులు

ప్రధాన వ్యాసం: Isotopes of hafnium కనీసం 40 హాఫ్నియం ఐసోటోపులు గమనించబడ్డాయి, ఇవి 153 నుండి 192 వరకు ద్రవ్యరాశి సంఖ్య పరిధిలో ఉన్నాయి.[7] ఐదు స్థిరమైన ఐసోటోపులు 176 నుండి 180 వరకు ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలను కలిగి ఉన్నాయి; ప్రాథమిక రేడియోన్యూక్లైడ్ (primordial radionuclide) 174Hf చాలా సుదీర్ఘమైన అర్ధ-జీవిత కాలాన్ని 3.8×10^16 సంవత్సరాలు కలిగి ఉంది.

అంతరించిపోయిన రేడియోన్యూక్లైడ్ (extinct radionuclide) 182Hf 8.90 million years అర్ధ-జీవిత కాలాన్ని కలిగి ఉంది, మరియు ఇది గ్రహ కేంద్రాల (planetary cores) ఏర్పాటుకు ముఖ్యమైన ట్రాకర్ ఐసోటోప్.[8] మరే ఇతర రేడియో ఐసోటోప్ 1.87 సంవత్సరాల కంటే ఎక్కువ అర్ధ-జీవిత కాలాన్ని కలిగి లేదు.

అత్యంత సుదీర్ఘకాలం జీవించే న్యూక్లియర్ ఐసోమర్ 178m2Hf (31 సంవత్సరాలు) ఆయుధంగా దాని సంభావ్య ఉపయోగం గురించి అనేక సంవత్సరాలుగా ఒక వివాదానికి కేంద్రంగా ఉంది. గ్రౌండ్ స్టేట్ 178Hf తో పోలిస్తే దాని అధిక శక్తి కారణంగా, ఈ ఐసోమర్ ప్రేరిత గామా ఉద్గారం (induced gamma emission) సామర్థ్యం కలిగి ఉందని పరిశీలనలోకి వచ్చింది, దీనిని ఒకేసారి పెద్ద మొత్తంలో గామా కిరణాల రేడియేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఆయుధంగా మార్చవచ్చు.[9] ఉత్పత్తిని వెంటనే నాశనం చేయకుండా ఉత్పత్తి చేయడంలో ఉన్న కష్టం[10] మరియు దాని అత్యంత అధిక వ్యయం కారణంగా ఐసోమర్ యొక్క అనువర్తనాలు నిరాశపరిచాయి.[11]

లభ్యత

హాఫ్నియం ద్రవ్యరాశి పరంగా భూమి యొక్క ఎగువ పొర (crust) లో సుమారు 3.0 నుండి 4.8 ppm వరకు ఉంటుందని అంచనా.[12] [13] ఇది భూమిపై స్వేచ్ఛా మూలకంగా ఉండదు, కానీ జిర్కాన్, ZrSiO4 వంటి సహజ జిర్కోనియం సమ్మేళనాలలో జిర్కోనియంతో ఘన ద్రావణంలో (solid solution) కలిసి ఉంటుంది, ఇందులో సాధారణంగా Zrలో 1–4% Hf ద్వారా భర్తీ చేయబడుతుంది. అరుదుగా, స్పటికీకరణ సమయంలో Hf/Zr నిష్పత్తి పెరిగి, ఐసోస్ట్రక్చరల్ ఖనిజమైన హాఫ్నాన్ (Hf,Zr)SiO4ను ఇస్తుంది, ఇందులో పరమాణు Hf > Zr ఉంటుంది.[14] అసాధారణంగా అధిక Hf కంటెంట్ కలిగిన జిర్కాన్ రకానికి పాత పేరు అల్వైట్.[15]

జిర్కాన్ (మరియు తద్వారా హాఫ్నియం) ఖనిజాల యొక్క ప్రధాన వనరు భారీ ఖనిజ ఇసుక నిక్షేపాలు, పెగ్మాటైట్లు, ముఖ్యంగా బ్రెజిల్ మరియు మలావిలో, మరియు కార్బొనటైట్ చొరబాట్లు, ముఖ్యంగా పశ్చిమ ఆస్ట్రేలియాలోని మౌంట్ వెల్డ్ వద్ద ఉన్న క్రౌన్ పాలిమెటాలిక్ డిపాజిట్. హాఫ్నియం యొక్క సంభావ్య వనరు ట్రాకైట్ టఫ్స్, ఇందులో అరుదైన జిర్కాన్-హాఫ్నియం సిలికేట్లు యూడియాలైట్ లేదా ఆర్మ్‌స్ట్రాంగైట్ ఉంటాయి, ఇవి ఆస్ట్రేలియాలోని న్యూ సౌత్ వేల్స్లోని డబ్బో వద్ద ఉన్నాయి.[16]

ఉత్పత్తి

టైటానియం ఖనిజాలైన ఇల్మెనైట్ మరియు రూటైల్ యొక్క భారీ ఖనిజ ఇసుక నిక్షేపాలు తవ్విన జిర్కోనియంలో ఎక్కువ భాగాన్ని ఇస్తాయి, కాబట్టి హాఫ్నియంలో ఎక్కువ భాగాన్ని కూడా ఇస్తాయి.[17] జిర్కోనియం ఒక మంచి అణు ఇంధన-కడ్డీ క్లాడింగ్ లోహం, ఇది చాలా తక్కువ న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ క్రాస్ సెక్షన్ మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మంచి రసాయన స్థిరత్వం వంటి కావాల్సిన లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. అయితే, హాఫ్నియం యొక్క న్యూట్రాన్-శోషక లక్షణాల కారణంగా, జిర్కోనియంలోని హాఫ్నియం మలినాలు అణు రియాక్టర్ అనువర్తనాలకు దానిని చాలా తక్కువ ఉపయోగకరంగా చేస్తాయి. అందువల్ల, అణుశక్తిలో వాటి ఉపయోగం కోసం జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియం యొక్క దాదాపు పూర్తి విభజన అవసరం. హాఫ్నియం-రహిత జిర్కోనియం ఉత్పత్తి హాఫ్నియం యొక్క ప్రధాన వనరు.[2]

హాఫ్నియం మరియు జిర్కోనియం యొక్క రసాయన లక్షణాలు దాదాపు ఒకేలా ఉంటాయి, ఇది రెండింటినీ వేరు చేయడం కష్టతరం చేస్తుంది.[18] మొదట ఉపయోగించిన పద్ధతులు—అమ్మోనియం ఫ్లోరైడ్ లవణాల ఫ్రాక్షనల్ క్రిస్టలైజేషన్[19] లేదా క్లోరైడ్ యొక్క ఫ్రాక్షనల్ డిస్టిలేషన్[20]—పారిశ్రామిక-స్థాయి ఉత్పత్తికి తగినవిగా నిరూపించబడలేదు. 1940లలో అణు రియాక్టర్ ప్రోగ్రామ్‌ల కోసం జిర్కోనియంను పదార్థంగా ఎంచుకున్న తర్వాత, ఒక విభజన పద్ధతిని అభివృద్ధి చేయాల్సి వచ్చింది. విస్తృత శ్రేణి ద్రావకాలతో లిక్విడ్-లిక్విడ్ ఎక్స్‌ట్రాక్షన్ ప్రక్రియలు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి మరియు హాఫ్నియం ఉత్పత్తికి ఇప్పటికీ ఉపయోగించబడుతున్నాయి.[21] జిర్కోనియం నుండి హాఫ్నియంను శుద్ధి చేయడానికి ఇతర పద్ధతులలో మోల్టెన్ సాల్ట్ ఎక్స్‌ట్రాక్షన్ మరియు ఫ్లోరోజిర్కోనేట్ల క్రిస్టలైజేషన్ ఉన్నాయి.[22] తయారు చేయబడిన మొత్తం హాఫ్నియం లోహంలో సగం జిర్కోనియం శుద్ధి యొక్క ఉప-ఉత్పత్తిగా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. విభజన యొక్క తుది ఉత్పత్తి హాఫ్నియం(IV) క్లోరైడ్.[23] శుద్ధి చేయబడిన హాఫ్నియం(IV) క్లోరైడ్ క్రోల్ ప్రక్రియలో వలె మెగ్నీషియం లేదా సోడియంతో తగ్గించడం ద్వారా లోహంగా మార్చబడుతుంది.[24]

HfClA4+2Mg→1100A∘CHf+2MgClA2

మరింత శుద్దీకరణ ఆర్కెల్ మరియు డి బోయర్ అభివృద్ధి చేసిన కెమికల్ ట్రాన్స్‌పోర్ట్ రియాక్షన్ ద్వారా జరుగుతుంది: ఒక మూసివున్న పాత్రలో, హాఫ్నియం 500 °C ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అయోడిన్తో చర్య జరిపి, హాఫ్నియం(IV) అయోడైడ్ను ఏర్పరుస్తుంది; 1700 °C టంగ్‌స్టన్ ఫిలమెంట్ వద్ద రివర్స్ చర్య ప్రాధాన్యతగా జరుగుతుంది, మరియు రసాయనికంగా బంధించబడిన అయోడిన్ మరియు హాఫ్నియం స్థానిక మూలకాలుగా విడిపోతాయి. హాఫ్నియం టంగ్‌స్టన్ ఫిలమెంట్ వద్ద ఒక ఘన పూతను ఏర్పరుస్తుంది, మరియు అయోడిన్ అదనపు హాఫ్నియంతో చర్య జరిపి, స్థిరమైన అయోడిన్ టర్నోవర్‌కు దారితీస్తుంది మరియు రసాయన సమతుల్యత హాఫ్నియం ఉత్పత్తికి అనుకూలంగా ఉండేలా చేస్తుంది.[6][25]

Hf+2IA2→500A∘CHfIA4
HfIA4→1700A∘CHf+2IA2

రసాయన సమ్మేళనాలు

ప్రధాన వ్యాసం: Hafnium compounds లాంతనైడ్ సంకోచం కారణంగా, హాఫ్నియం(IV) యొక్క అయానిక్ వ్యాసార్థం (0.78 ఆంగ్స్ట్రామ్) జిర్కోనియం(IV) (0.79 ఆంగ్స్ట్రామ్) తో దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది.[26] పర్యవసానంగా, హాఫ్నియం(IV) మరియు జిర్కోనియం(IV) సమ్మేళనాలు చాలా సారూప్య రసాయన మరియు భౌతిక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.[26] హాఫ్నియం మరియు జిర్కోనియం ప్రకృతిలో కలిసి సంభవిస్తాయి మరియు వాటి అయానిక్ వ్యాసార్థాల సారూప్యత వాటి రసాయన విభజనను చాలా కష్టతరం చేస్తుంది. హాఫ్నియం +4 ఆక్సీకరణ స్థితిలో అకర్బన రసాయన శాస్త్ర (inorganic chemistry) సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. హాలోజన్లు దానితో చర్య జరిపి హాఫ్నియం టెట్రాహాలైడ్లను ఏర్పరుస్తాయి.[26] అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, హాఫ్నియం ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్, కార్బన్, బోరాన్, సల్ఫర్ మరియు సిలికాన్తో చర్య జరుపుతుంది.[26] తక్కువ ఆక్సీకరణ స్థితులలో కొన్ని హాఫ్నియం సమ్మేళనాలు తెలిసినవి.

హాఫ్నియం(IV) క్లోరైడ్ మరియు హాఫ్నియం(IV) అయోడైడ్ హాఫ్నియం లోహం యొక్క ఉత్పత్తి మరియు శుద్దీకరణలో కొన్ని అనువర్తనాలను కలిగి ఉన్నాయి. ఇవి పాలిమెరిక్ నిర్మాణాలతో కూడిన అస్థిర ఘనపదార్థాలు.[6] ఈ టెట్రాహాలైడ్లు వివిధ ఆర్గానోజిర్కోనియం రసాయన శాస్త్ర (Organozirconium chemistry) సమ్మేళనాలకు పూర్వగాములు,[27] మరియు హాఫ్నియం(IV) క్లోరైడ్ ముఖ్యంగా మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ తయారీలో అటామిక్ లేయర్ డిపాజిషన్లో హాఫ్నియం ఆక్సైడ్ యొక్క వనరుగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది జిర్కోనియం(IV) క్లోరైడ్ వలె ఉంటుంది.[28]

తెల్లని హాఫ్నియం ఆక్సైడ్ (HfO2), 2,812 C ద్రవీభవన స్థానం మరియు సుమారు 5,100 C మరిగే బిందువుతో, జిర్కోనియాకు చాలా సారూప్యంగా ఉంటుంది, కానీ కొంచెం ఎక్కువ క్షారగుణం కలిగి ఉంటుంది.[6] హాఫ్నియం కార్బైడ్ తెలిసిన అత్యంత రిఫ్రాక్టరీ (refractory) బైనరీ సమ్మేళనం, దీని ద్రవీభవన స్థానం 3,890 C కంటే ఎక్కువ, మరియు హాఫ్నియం నైట్రైడ్ తెలిసిన అన్ని లోహ నైట్రైడ్లలో అత్యంత రిఫ్రాక్టరీ, దీని ద్రవీభవన స్థానం 3,310 C.[26] హాఫ్నియం కార్బోనైట్రైడ్ ఏదైనా పదార్థానికి అత్యధిక ద్రవీభవన స్థానాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ప్రయోగం ద్వారా 4000 C కంటే ఎక్కువగా ఉన్నట్లు నిర్ధారించబడింది,[29] అయితే గణనలు దాని ద్రవీభవన స్థానాన్ని 4110 Cగా అంచనా వేస్తున్నాయి.[30]

చరిత్ర

హాఫ్నియం ఉనికిని దిమిత్రి మెండలీవ్ 1869లో అంచనా వేశారు. రసాయన మూలకాల యొక్క ఆవర్తన నియమంపై తన నివేదికలో, 1869లో, దిమిత్రి మెండలీవ్ టైటానియం మరియు జిర్కోనియం యొక్క భారీ అనలాగ్ యొక్క ఉనికిని అంచనా వేశారు. 1871లో తన సూత్రీకరణ సమయంలో, మెండలీవ్ మూలకాలు వాటి పరమాణు ద్రవ్యరాశిల ద్వారా క్రమబద్ధీకరించబడ్డాయని నమ్మి, జిర్కోనియం క్రింద ఉన్న స్థానంలో లాంతనం (మూలకం 57)ను ఉంచారు. మూలకాల యొక్క ఖచ్చితమైన స్థానాలు మరియు తప్పిపోయిన మూలకాల స్థానాన్ని మూలకాల యొక్క నిర్దిష్ట బరువును నిర్ణయించడం మరియు రసాయన మరియు భౌతిక లక్షణాలను పోల్చడం ద్వారా చేయబడింది.[31]

1914లో హెన్రీ మోస్లీ చేసిన X-ray స్పెక్ట్రోస్కోపీ స్పెక్ట్రల్ లైన్ మరియు ఎఫెక్టివ్ న్యూక్లియర్ ఛార్జ్ మధ్య ప్రత్యక్ష ఆధారపడటాన్ని చూపింది. ఇది పరమాణు ఛార్జ్, లేదా ఒక మూలకం యొక్క పరమాణు సంఖ్య, ఆవర్తన పట్టికలో దాని స్థానాన్ని నిర్ధారించడానికి ఉపయోగించబడటానికి దారితీసింది. ఈ పద్ధతితో, మోస్లీ లాంతనైడ్ల సంఖ్యను నిర్ణయించారు మరియు 43, 61, 72, మరియు 75 సంఖ్యల వద్ద పరమాణు సంఖ్య క్రమంలో ఖాళీలను చూపారు.[32]

ఈ ఖాళీల ఆవిష్కరణ తప్పిపోయిన మూలకాల కోసం విస్తృతమైన అన్వేషణకు దారితీసింది. 1914లో, హెన్రీ మోస్లీ అప్పటికి ఇంకా కనుగొనబడని 72వ మూలకం కోసం ఆవర్తన పట్టికలో ఉన్న ఖాళీని అంచనా వేసిన తర్వాత, పలువురు వ్యక్తులు ఆ మూలకాన్ని తామే కనుగొన్నామని ప్రకటించారు.[33] జార్జెస్ అర్బైన్ (Georges Urbain) 1907లో అరుదైన మృత్తిక మూలకాల (rare earth elements) లో 72వ మూలకాన్ని కనుగొన్నానని పేర్కొంటూ, 1911లో 'సెల్టియం' (celtium) గురించి తన ఫలితాలను ప్రచురించారు.[34] ఆయన పేర్కొన్న స్పెక్ట్రా (వర్ణపటాలు) గానీ, రసాయన ప్రవర్తన గానీ తర్వాత కనుగొనబడిన మూలకంతో సరిపోలలేదు, అందువల్ల సుదీర్ఘ వివాదం తర్వాత ఆయన వాదనను తోసిపుచ్చారు.[35] ఈ వివాదానికి ప్రధాన కారణం ఏమిటంటే, రసాయన శాస్త్రవేత్తలు 'సెల్టియం' ఆవిష్కరణకు దారితీసిన రసాయన పద్ధతులకే మొగ్గు చూపారు, కానీ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు కొత్త ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ పద్ధతిపై ఆధారపడ్డారు; ఈ పద్ధతి అర్బైన్ కనుగొన్న పదార్థాలలో 72వ మూలకం లేదని నిరూపించింది.[35] 1921లో, చార్లెస్ ఆర్. బరీ[36][37] 72వ మూలకం జిర్కోనియంను పోలి ఉంటుందని, కాబట్టి అది అరుదైన మృత్తిక మూలకాల సమూహంలో భాగం కాదని సూచించారు. 1923 ప్రారంభం నాటికి, నీల్స్ బోర్ (Niels Bohr) మరియు ఇతరులు బరీతో ఏకీభవించారు.[38][39] ఈ సూచనలు రసాయన శాస్త్రవేత్త చార్లెస్ బరీ సిద్ధాంతాలతో సమానంగా ఉన్న బోర్ పరమాణు సిద్ధాంతాలు, మోస్లీ ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ మరియు ఫ్రెడ్రిక్ పానెత్ (Friedrich Paneth) యొక్క రసాయన వాదనలపై ఆధారపడి ఉన్నాయి.[40][41]

ఈ సూచనల ద్వారా మరియు 72వ మూలకం 1911లో కనుగొనబడిన అరుదైన మృత్తిక మూలకమని అర్బైన్ చేసిన వాదనలు 1922లో తిరిగి తెరపైకి రావడంతో ప్రోత్సహించబడిన డిర్క్ కోస్టర్ (Dirk Coster) మరియు జార్జ్ వాన్ హెవెసీ (Georg von Hevesy), జిర్కోనియం ఖనిజాలలో కొత్త మూలకం కోసం వెతకడానికి ప్రేరేపించబడ్డారు.[42] హాఫ్నియంను ఈ ఇద్దరు శాస్త్రవేత్తలు 1923లో డెన్మార్క్‌లోని కోపెన్‌హాగన్‌లో కనుగొన్నారు, ఇది మెండలీవ్ యొక్క అసలు 1869 అంచనాను ధృవీకరించింది.[43][44][45] ఇది చివరికి నార్వేలోని జిర్కాన్ (zircon) లో ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ విశ్లేషణ ద్వారా కనుగొనబడింది.[46] ఆవిష్కరణ జరిగిన ప్రదేశం కారణంగా, ఈ మూలకానికి నీల్స్ బోర్ స్వస్థలమైన "కోపెన్‌హాగన్" యొక్క లాటిన్ పేరు హాఫ్నియా (Hafnia) నుండి పేరు పెట్టారు.[47][48][49] నేడు, కోపెన్‌హాగన్ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క సైన్స్ ఫ్యాకల్టీ తన అధికారిక ముద్రలో హాఫ్నియం పరమాణువు యొక్క శైలీకృత చిత్రాన్ని ఉపయోగిస్తుంది.[50]

హాఫ్నియంను జిర్కోనియం నుండి వేరు చేయడానికి వాల్డెమార్ థాల్ జాన్ట్జెన్ (Valdemar Thal Jantzen) మరియు వాన్ హెవెసీలు డబుల్ అమ్మోనియం లేదా పొటాషియం ఫ్లోరైడ్‌లను పదేపదే రీక్రిస్టలైజేషన్ (పునఃస్ఫటికీకరణ) చేశారు.[19] ఆంటన్ ఎడ్వర్డ్ వాన్ ఆర్కెల్ (Anton Eduard van Arkel) మరియు జాన్ హెండ్రిక్ డి బోయర్ (Jan Hendrik de Boer) 1924లో వేడి చేసిన టంగ్‌స్టన్ ఫిలమెంట్ మీద హాఫ్నియం టెట్రా అయోడైడ్ ఆవిరిని పంపడం ద్వారా లోహ హాఫ్నియంను తయారు చేసిన మొదటి వ్యక్తులు.[20][25] జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియంల విభేదక శుద్ధీకరణ కోసం ఈ ప్రక్రియ నేటికీ వాడుకలో ఉంది.[2]

1923లో, ఆవర్తన పట్టికలో ఇంకా ఆరు మూలకాలు అంచనా వేయబడలేదు: 43 (టెక్నీషియం), 61 (ప్రొమెథియం), 85 (అస్టాటిన్), మరియు 87 (ఫ్రాన్షియం) అనేవి రేడియోధార్మిక మూలకాలు మరియు పర్యావరణంలో అతి తక్కువ పరిమాణంలో మాత్రమే ఉంటాయి,[51] తద్వారా 75 (రీనియం) మరియు 72 (హాఫ్నియం) మూలకాలు కనుగొనబడిన చివరి రెండు స్థిర మూలకాలుగా మిగిలాయి. రీనియం మూలకాన్ని 1908లో మసటాకా ఒగావా కనుగొన్నారు, అయితే ఆ సమయంలో దాని పరమాణు సంఖ్య తప్పుగా గుర్తించబడింది, మరియు 1925లో వాల్టర్ నోడాక్, ఐడా నోడాక్, మరియు ఒట్టో బెర్గ్ దీనిని తిరిగి కనుగొనే వరకు శాస్త్రీయ సమాజం దీనిని గుర్తించలేదు. దీనివల్ల హాఫ్నియం లేదా రీనియంలలో ఏది చివరిగా కనుగొనబడిందో చెప్పడం కొంత కష్టంగా మారింది.[52]

అనువర్తనాలు

ఉత్పత్తి చేయబడిన హాఫ్నియంలో ఎక్కువ భాగం అణు రియాక్టర్ల కోసం కంట్రోల్ రాడ్ల తయారీలో[21] మరియు వాటి ఉష్ణ నిరోధకతను పెంచడానికి నికెల్ మిశ్రమ లోహాలలో (nickel alloys) సంకలితంగా ఉపయోగించబడుతుంది.[1]

కొన్ని కారణాల వల్ల హాఫ్నియంకు పరిమిత సాంకేతిక అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. ఇది జిర్కోనియంను పోలి ఉంటుంది, ఇది మరింత సమృద్ధిగా లభించే మూలకం మరియు చాలా సందర్భాలలో దీనిని ఉపయోగించవచ్చు. అణు పరిశ్రమకు హాఫ్నియం లేని జిర్కోనియం అవసరమైనప్పుడు, 1950ల చివరలో మాత్రమే స్వచ్ఛమైన హాఫ్నియం విస్తృతంగా అందుబాటులోకి వచ్చింది. అదనంగా, హాఫ్నియం అరుదైనది మరియు ఇతర మూలకాల నుండి వేరు చేయడం కష్టం, ఇది దీనిని ఖరీదైనదిగా చేస్తుంది. ఫుకుషిమా విపత్తు తర్వాత హాఫ్నియం లేని జిర్కోనియంకు డిమాండ్ తగ్గడంతో, హాఫ్నియం ధర 2014లో సుమారు $500–600/kg ($227–272/lb) నుండి 2015లో సుమారు $1000/kg ($454/lb)కి గణనీయంగా పెరిగింది.[53] హాఫ్నియం ఉత్పత్తులు, ఉదాహరణకు లోహపు గొట్టాలు మరియు షీట్లు, 2009లో 250/kg ($170/lb) ధరకు లభించేవి.[1]

అణు రియాక్టర్లు

అనేక హాఫ్నియం ఐసోటోపుల కేంద్రకాలు ఒక్కొక్కటి బహుళ న్యూట్రాన్లను గ్రహించగలవు. ఇది హాఫ్నియంను అణు రియాక్టర్ల కంట్రోల్ రాడ్లకు మంచి పదార్థంగా మారుస్తుంది. దీని న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ క్రాస్ సెక్షన్ (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns)[54] జిర్కోనియం కంటే సుమారు 600 రెట్లు ఎక్కువ (కంట్రోల్ రాడ్ల కోసం మంచి న్యూట్రాన్-అబ్జార్బర్లుగా పనిచేసే ఇతర మూలకాలు కాడ్మియం మరియు బోరాన్). అద్భుతమైన యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు అసాధారణమైన తుప్పు నిరోధకత (corrosion-resistance) లక్షణాలు దీనిని ప్రెషరైజ్డ్ వాటర్ రియాక్టర్ల (pressurized water reactors) కఠినమైన వాతావరణంలో ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తాయి.[21] జర్మన్ పరిశోధనా రియాక్టర్ FRM II హాఫ్నియంను న్యూట్రాన్ అబ్జార్బర్‌గా ఉపయోగిస్తుంది.[55] ఇది సైనిక రియాక్టర్లలో, ముఖ్యంగా అమెరికా నౌకాదళ జలాంతర్గామి రియాక్టర్లలో, చాలా ఎక్కువగా ఉన్న రియాక్టర్ రేట్లను తగ్గించడానికి కూడా సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది.[56][57] ఇది పౌర రియాక్టర్లలో అరుదుగా కనిపిస్తుంది, షిప్పింగ్‌పోర్ట్ అటామిక్ పవర్ స్టేషన్ (నౌకాదళ రియాక్టర్ యొక్క మార్పిడి) మొదటి కోర్ ఒక ముఖ్యమైన మినహాయింపు.[58]

మిశ్రమ లోహాలు

హాఫ్నియంను ఇనుము, టైటానియం, నియోబియం, టాంటాలమ్ మరియు ఇతర లోహాలతో కలిపి మిశ్రమ లోహాలలో (alloys) ఉపయోగిస్తారు. లిక్విడ్-రాకెట్ థ్రస్టర్ నాజిల్స్ కోసం ఉపయోగించే ఒక మిశ్రమ లోహం, ఉదాహరణకు అపోలో లూనార్ మాడ్యూల్స్ యొక్క ప్రధాన ఇంజిన్, C103, ఇది 89% నియోబియం, 10% హాఫ్నియం మరియు 1% టైటానియంను కలిగి ఉంటుంది.[59]

హాఫ్నియంను తక్కువ మొత్తంలో జోడించడం వల్ల నికెల్-ఆధారిత మిశ్రమ లోహాలపై రక్షిత ఆక్సైడ్ పొరల అంటుకునే సామర్థ్యం పెరుగుతుంది. ఇది తుప్పు నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తుంది, ముఖ్యంగా ఆక్సైడ్ పొరలను విచ్ఛిన్నం చేసే చక్రీయ ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో, ఇది బల్క్ పదార్థం మరియు ఆక్సైడ్ పొర మధ్య ఉష్ణ ఒత్తిడిని ప్రేరేపిస్తుంది.[60][61][62] కనీసం 1% హాఫ్నియం కలిగిన మిశ్రమ లోహం, హాఫ్నియం లేని అదే మిశ్రమ లోహం కంటే 50 C-change ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోగలదు.[1]

మైక్రోప్రాసెసర్లు

హాఫ్నియం-ఆధారిత సమ్మేళనాలను ఇంటెల్, ఐబిఎం మరియు ఇతరుల నుండి 45 nm (మరియు అంతకంటే తక్కువ) తరం ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లలో ట్రాన్సిస్టర్ల యొక్క గేట్లలో ఇన్సులేటర్లుగా ఉపయోగిస్తారు.[63] హాఫ్నియం ఆక్సైడ్-ఆధారిత సమ్మేళనాలు ఆచరణాత్మక హై-κ డైలెక్ట్రిక్లు, ఇవి గేట్ లీకేజీ కరెంట్‌ను తగ్గించడానికి అనుమతిస్తాయి, ఇది అటువంటి స్థాయిలలో పనితీరును మెరుగుపరుస్తుంది.[64][65][66]

ఐసోటోప్ జియోకెమిస్ట్రీ

హాఫ్నియం మరియు లుటీషియం ఐసోటోపులను ఐసోటోప్ జియోకెమిస్ట్రీ మరియు జియోక్రోనాలజికల్ అనువర్తనాల్లో, లుటీషియం-హాఫ్నియం డేటింగ్లో కూడా ఉపయోగిస్తారు. ఇది కాలక్రమేణా భూమి యొక్క మాంటిల్ యొక్క ఐసోటోపిక్ పరిణామాన్ని గుర్తించడానికి తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది.[67] ఎందుకంటే 176Lu సుమారు 37 బిలియన్ సంవత్సరాల అర్ధ-జీవిత కాలంతో (half-life) 176Hf గా క్షీణిస్తుంది.[68][69][70]

చాలా భౌగోళిక పదార్థాలలో, జిర్కాన్ హాఫ్నియం యొక్క ప్రధాన హోస్ట్ (>10,000 ppm) మరియు ఇది తరచుగా భూగర్భ శాస్త్రంలో హాఫ్నియం అధ్యయనాల కేంద్రంగా ఉంటుంది.[71] హాఫ్నియం జిర్కాన్ స్ఫటిక లాటిస్‌లో సులభంగా ప్రతిక్షేపించబడుతుంది, కాబట్టి ఇది హాఫ్నియం చలనశీలత మరియు కాలుష్యానికి చాలా నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. జిర్కాన్ చాలా తక్కువ Lu/Hf నిష్పత్తిని కలిగి ఉంటుంది, ఇది ప్రారంభ లుటీషియం కోసం ఏదైనా దిద్దుబాటును కనిష్టంగా చేస్తుంది. Lu/Hf వ్యవస్థను "మోడల్ ఏజ్" లెక్కించడానికి ఉపయోగించగలిగినప్పటికీ, అంటే ఇది క్షీణించిన మాంటిల్ వంటి నిర్దిష్ట ఐసోటోపిక్ రిజర్వాయర్ నుండి ఉద్భవించిన సమయం, ఈ "వయస్సు" ఇతర జియోక్రోనాలజికల్ పద్ధతుల వలె అదే భౌగోళిక ప్రాముఖ్యతను కలిగి ఉండదు, ఎందుకంటే ఫలితాలు తరచుగా ఐసోటోపిక్ మిశ్రమాలను ఇస్తాయి మరియు తద్వారా అది ఉద్భవించిన పదార్థం యొక్క సగటు వయస్సును అందిస్తాయి.[72][73]

గార్నెట్ (Garnet) అనేది జియోక్రోనోమీటర్‌గా పనిచేయడానికి తగినంత మొత్తంలో హాఫ్నియంను కలిగి ఉన్న మరొక ఖనిజం. గార్నెట్‌లో కనిపించే అధిక మరియు వేరియబుల్ Lu/Hf నిష్పత్తులు దీనిని రూపాంతర (metamorphic) సంఘటనలను డేటింగ్ చేయడానికి ఉపయోగకరంగా చేస్తాయి.[74] మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ కూడా అగ్ని శిలల (Igneous rock) సంఘటనల ద్వారా ఏర్పడిన గార్నెట్‌ను డేటింగ్ చేయడానికి ఈ నిష్పత్తులను ఉపయోగిస్తుంది.[75]

ఇతర ఉపయోగాలు

దాని ఉష్ణ నిరోధకత మరియు ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్‌తో దాని అనుబంధం కారణంగా, హాఫ్నియం గ్యాస్-నింపిన మరియు ఇన్కాన్డెసెంట్ ల్యాంప్స్ (incandescent lamps) లో ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ కోసం మంచి స్కావెంజర్‌గా పనిచేస్తుంది. హాఫ్నియం గాలిలోకి ఎలక్ట్రాన్లను విడుదల చేయగల సామర్థ్యం కారణంగా ప్లాస్మా కటింగ్లో ఎలక్ట్రోడ్‌గా కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.[76] హాఫ్నియం మెటాలోసీన్ సమ్మేళనాలను హాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్ మరియు వివిధ సైక్లోపెంటాడైన్-రకం లిగాండ్ జాతుల నుండి తయారు చేయవచ్చు. బహుశా సరళమైన హాఫ్నియం మెటాలోసీన్ హాఫ్నోసీన్ డైక్లోరైడ్. హాఫ్నియం మెటాలోసీన్లు ప్రపంచవ్యాప్తంగా పాలీఇథిలీన్ మరియు పాలీప్రొపైలిన్ వంటి పాలీయోలిఫిన్ రెసిన్ల ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించే గ్రూప్ 4 ట్రాన్సిషన్ మెటల్ మెటాలోసీన్ ఉత్ప్రేరకాల యొక్క పెద్ద సేకరణలో భాగం.[77] పిరిడైల్-అమిడోహాఫ్నియం ఉత్ప్రేరకాన్ని ప్రొపైలిన్ యొక్క నియంత్రిత ఐసో-సెలెక్టివ్ పాలిమరైజేషన్ కోసం ఉపయోగించవచ్చు, దీనిని పాలిథిలీన్‌తో కలిపి మరింత కఠినమైన రీసైకిల్ ప్లాస్టిక్‌ను తయారు చేయవచ్చు.[78]

178m2Hf యొక్క అధిక శక్తి కంటెంట్ అమెరికాలో DARPA-నిధుల ప్రోగ్రామ్ యొక్క ఆందోళనగా ఉండేది. ఈ ప్రోగ్రామ్ చివరికి, ఎక్స్-రే ట్రిగ్గరింగ్ మెకానిజమ్స్‌తో అధిక-దిగుబడి ఆయుధాలను నిర్మించడానికి హాఫ్నియం యొక్క 178m2Hf న్యూక్లియర్ ఐసోమర్ను ఉపయోగించడం—ప్రేరేపిత గామా ఉద్గారాల (induced gamma emission) అనువర్తనం—దాని ఖర్చు మరియు తయారీలో ఉన్న కష్టం కారణంగా అసాధ్యమని నిర్ధారించింది.[10] హాఫ్నియం వివాదం చూడండి.[11]

హాఫ్నియం డైసెలెనైడ్ (Hafnium diselenide) దాని చార్జ్ డెన్సిటీ వేవ్ (charge density wave) మరియు అతివాహకత (superconductivity) కారణంగా స్ప్రింట్రానిక్స్ (spintronics) రంగంలో అధ్యయనం చేయబడుతోంది.[79]

విషపూరితం మరియు భద్రత

370+378[80] [81] హాఫ్నియం ఒక పైరోఫోరిక్ (pyrophoric) పదార్థం, కాబట్టి దీని సూక్ష్మ కణాలు గాలి తగిలినప్పుడు స్వయంచాలకంగా మండిపోయే అవకాశం ఉంది. హాఫ్నియం పౌడర్‌ను సురక్షితంగా పరిగణించడానికి తరచుగా కనీసం 25% నీటితో తడిపి ఉంచుతారు – ఈ లోహం నీటిలో కరగదు.[82] హాఫ్నియంను మెషీనింగ్ (machining) చేయడం చాలా ప్రమాదకరం, ఎందుకంటే ఈ ప్రక్రియలో లోహం యొక్క సూక్ష్మ కణాలు ఉత్పత్తి అయ్యి, వెంటనే ఘర్షణ (frictional) శక్తికి గురవుతాయి. ఈ లోహాన్ని కలిగి ఉన్న సమ్మేళనాలు సాధారణ ప్రజలకు చాలా అరుదుగా తారసపడతాయి.[83] స్వచ్ఛమైన లోహం విషపూరితమైనదిగా పరిగణించబడదు, అయినప్పటికీ ఎలుకలలో ఇంజెక్ట్ చేసినప్పుడు ఇది కాలేయం (liver) లో పేరుకుపోవడం గమనించబడింది.[1] హాఫ్నియం సమ్మేళనాలను విషపూరితమైనవిగా భావించి జాగ్రత్తగా నిర్వహించాలి, ఎందుకంటే లోహాల అయాన్ రూపాలు సాధారణంగా విషపూరితమయ్యే ప్రమాదం ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు హాఫ్నియం సమ్మేళనాలపై పరిమితమైన జంతు పరీక్షలు మాత్రమే జరిగాయి.[83] ఈ మూలకాన్ని ఉపయోగించే పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో భాగంగా ఉండే హాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్ (hafnium tetrachloride) మరియు హాఫ్నియం టెట్రాబ్రోమైడ్ (hafnium tetrabromide) ప్రత్యేకంగా గమనించదగ్గవి; ఈ రెండు సమ్మేళనాలు నీటితో కలిసినప్పుడు ఆమ్ల పొగలను (వరుసగా హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం మరియు హైడ్రోబ్రోమిక్ ఆమ్లం) విడుదల చేస్తాయి. అదనంగా, హాఫ్నియం టెట్రాక్లోరైడ్ అధిక బహిర్గత స్థాయిల వద్ద కాలేయానికి హాని కలిగిస్తుందని గమనించబడింది.[1]

పని ప్రదేశంలో ప్రజలు శ్వాస తీసుకోవడం, మింగడం, చర్మం మరియు కళ్ళ ద్వారా హాఫ్నియంకు గురయ్యే అవకాశం ఉంది. యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో, ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ అడ్మినిస్ట్రేషన్ (OSHA) పని ప్రదేశంలో హాఫ్నియం మరియు హాఫ్నియం సమ్మేళనాలకు బహిర్గతం కావడానికి చట్టపరమైన పరిమితిని (పర్మిసిబుల్ ఎక్స్‌పోజర్ లిమిట్) 8 గంటల పని దినానికి TWA 0.5 mg/m³ గా నిర్ణయించింది. నేషనల్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ (NIOSH) కూడా అదే సిఫార్సు చేయబడిన బహిర్గత పరిమితిని (REL) నిర్ణయించింది.[22] 50 mg/m³ స్థాయిల వద్ద, హాఫ్నియం జీవితానికి మరియు ఆరోగ్యానికి తక్షణ ప్రమాదకరం (immediately dangerous to life and health).[84]

జిర్కాన్ ఖనిజం తరచుగా రేడియోధార్మిక మూలకాలైన యురేనియం మరియు థోరియం జాడలతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది కాబట్టి, జిర్కోనియం నుండి హాఫ్నియంను వేరు చేయడానికి ఉపయోగించే రసాయన విధ్వంసక ప్రక్రియలు ఈ రేడియోధార్మిక మూలకాలను మరియు వాటి క్షయ ఉత్పత్తులను (decay products) ఇతర వ్యర్థాలతో పాటు పర్యావరణంలోకి విడుదల చేసే అవకాశం ఉంది. అదనంగా, ద్రవ-ద్రవ వెలికితీత (liquid-liquid extraction) ప్రక్రియలు అమ్మోనియం క్లోరైడ్ మరియు అమ్మోనియం సల్ఫేట్లను ప్రతిచర్య మిశ్రమాలలోకి ప్రవేశపెడతాయి. ఇవి ఎఫ్లూయెంట్ (effluent) గా నీటి వనరులలో లభించే ఆక్సిజన్‌ను తగ్గించగలవు లేదా థియోసైనేట్-కలిగిన సమ్మేళనాలతో కలిసినప్పుడు సైనైడ్లను ఉత్పత్తి చేయగలవు.[1]

సూచనలు

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 (2003-03-11). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. 191–201. Wiley. ISBN 978-3-527-30385-4. doi:10.1002/14356007.a12_559.pub2.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Schemel, J. H.. (1977). ASTM Manual on Zirconium and Hafnium. STP 639 1–5. ASTM. ISBN 978-0-8031-0505-8.
  3. ↑ (2014). "Oxygen and nitrogen diffusion in α-hafnium from first principles". Applied Physics Letters. 104 (21) 211909. doi:10.1063/1.4880657.
  4. ↑ (1957). Oxidation of hafnium. Acta Metallurgica. 5 (6) 328–334. doi:10.1016/0001-6160(57)90045-7.
  5. ↑ 5.0 5.1 Holmes, D.R.. (2005-01-01). Corrosion: Materials. 354–359. ASM International. ISBN 978-1-62708-183-2. doi:10.31399/asm.hb.v13b.a0003826.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 6.3 Holleman, Arnold F.. (1985). "Lehrbuch der Anorganischen Chemie". 1056–1057. Walter de Gruyter. ISBN 978-3-11-007511-3. doi:10.1515/9783110206845.
  7. ↑ (2023). "Production and discovery of neutron-rich isotopes by fragmentation of 198Pt". Physical Review C. 108 (34608). doi:10.1103/PhysRevC.108.034608.
  8. ↑ (August 2017). "Tungsten Isotopes in Planets". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 45 (1) 389–417. doi:10.1146/annurev-earth-063016-020037.
  9. ↑ Thomsen, D. E.. (1986). Pumping up Hope for a Gamma Ray Laser. Science News. 130 (18) 276. doi:10.2307/3970900.
  10. ↑ 10.0 10.1 (5 March 2017). The Creation and Destruction of Hf-178m2 Isomer by Neutron Interaction. Los Alamos National Lab. doi:10.2172/1345954.
  11. ↑ 11.0 11.1 Peter Zimmerman. (June 2007). The Strange Tale of the Hafnium Bomb: A Personal Narrative. American Physical Society.
  12. ↑ (2013-09-30). Zirconium and Hafnium. 1–71. John Wiley & Sons, Inc.. ISBN 978-1-118-78841-7. doi:10.1002/9781118788417.ch1.
  13. ↑ ABUNDANCE OF ELEMENTS IN THE EARTH'S CRUST AND IN THE SEA, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th edition (2016–2017), p. 14-17
  14. ↑ (1982). The Rock-Forming Minerals: Orthosilicates. 1A 418–442. Longman Group Limited. ISBN 978-0-582-46526-8.
  15. ↑ Lee, O. Ivan. (1928). The Mineralogy of Hafnium. Chemical Reviews. 5 (1) 17–37. doi:10.1021/cr60017a002.
  16. ↑ Chalmers, Ian. (June 2007). The Dubbo Zirconia Project. Alkane Resources Limited.
  17. ↑ Gambogi, Joseph. (2010). 2008 Minerals Yearbook: Zirconium and Hafnium. United States Geological Survey.
  18. ↑ (1943). Concentration of Hafnium. Preparation of Hafnium-Free Zirconia. Ind. Eng. Chem. Anal. Ed.. 15 (8) 512–515. doi:10.1021/i560120a015.
  19. ↑ 19.0 19.1 (1924). Die Trennung von Zirkonium und Hafnium durch Kristallisation ihrer Ammoniumdoppelfluoride (The separation of zirconium and hafnium by crystallization of their double ammonium fluorides). Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 141 284–288. doi:10.1002/zaac.19241410117.
  20. ↑ 20.0 20.1 (1924-12-23). Die Trennung des Zirkoniums von anderen Metallen, einschließlich Hafnium, durch fraktionierte Distillation. Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 141 (1) 289–296. doi:10.1002/zaac.19241410118.
  21. ↑ 21.0 21.1 21.2 Hedrick, James B.. Hafnium. United States Geological Survey.
  22. ↑ 22.0 22.1 (2012-07-31). Patty's Toxicology. 456–467. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-41081-3.
  23. ↑ Griffith, Robert F.. (1952). Minerals yearbook metals and minerals (except fuels). 1162–1171. The first production plants Bureau of Mines.
  24. ↑ Gilbert, H. L.. (1955). "Preliminary Investigation of Hafnium Metal by the Kroll Process". Journal of the Electrochemical Society. 102 (5) 243. doi:10.1149/1.2430037.
  25. ↑ 25.0 25.1 van Arkel, A. E.. (1925). "Darstellung von reinem Titanium-, Zirkonium-, Hafnium- und Thoriummetall (Production of pure titanium, zirconium, hafnium and Thorium metal)". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 148 345–350. doi:10.1002/zaac.19251480133.
  26. ↑ 26.0 26.1 26.2 26.3 26.4 Los Alamos National Laboratory – Hafnium.
  27. ↑ (1974-01-01). Organometallic Chemistry of Titanium, Zirconium, and Hafnium. 109–171. Academic Press. ISBN 978-0-12-730350-5. doi:10.1016/b978-0-12-730350-5.50007-1.
  28. ↑ Tiec, Yannick Le. (2013-02-28). Chemistry in Microelectronics. John Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-57812-4.
  29. ↑ (2020-03-17). "Fabrication of ultra-high-temperature nonstoichiometric hafnium carbonitride via combustion synthesis and spark plasma sintering". Ceramics International. 46 (10) 16068–16073. doi:10.1016/j.ceramint.2020.03.158.
  30. ↑ (2023-10-15). Controlled nitrogen content synthesis of hafnium carbonitride powders by carbonizing hafnium nitride for enhanced ablation properties. Ceramics International. 49 (20) 33265–33274. doi:10.1016/j.ceramint.2023.08.035.
  31. ↑ Kaji, Masanori. (2002). D. I. Mendeleev's concept of chemical elements and The Principles of Chemistry. Bulletin for the History of Chemistry. 27 4. doi:10.70359/bhc2002v027p004.
  32. ↑ Heilbron, John L.. (1966). "The Work of H. G. J. Moseley". Isis. 57 (3) 336. doi:10.1086/350143.
  33. ↑ Heimann, P. M.. (1967). "Moseley and celtium: The search for a missing element". Annals of Science. 23 (4) 249–260. doi:10.1080/00033796700203306.
  34. ↑ Urbain, M. G.. (1911). Sur un nouvel élément qui accompagne le lutécium et le scandium dans les terres de la gadolinite: le celtium (On a new element that accompanies lutetium and scandium in gadolinite: celtium). Comptes Rendus. 141.
  35. ↑ 35.0 35.1 Mel'nikov, V. P.. (1982). "Some Details in the Prehistory of the Discovery of Element 72". Centaurus. 26 (3) 317–322. doi:10.1111/j.1600-0498.1982.tb00667.x.
  36. ↑ Kragh, Helge. "Niels Bohr's Second Atomic Theory." Historical Studies in the Physical Sciences, vol. 10, University of California Press, 1979, pp. 123–186, https://doi.org/10.2307/27757389 ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ.
  37. ↑ Bury, Charles R.. (1921). Langmuir's Theory of the Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules. J. Am. Chem. Soc.. 43 (7) 1602–1609. doi:10.1021/ja01440a023.
  38. ↑ Bohr, Niels. (June 2008). The Theory of Spectra and Atomic Constitution: Three Essays. 114. Kessinger. ISBN 978-1-4365-0368-6.
  39. ↑ Niels Bohr. (11 December 1922). Nobel Lecture: The Structure of the Atom.
  40. ↑ Paneth, F. A.. (1922). "Ergebnisse der Exakten Naturwissenschaften 1". 362.
  41. ↑ Fernelius, W. C.. (1982). Hafnium. Journal of Chemical Education. 59 (3) 242. doi:10.1021/ed059p242.
  42. ↑ Urbain, M. G.. (1922). Sur les séries L du lutécium et de l'ytterbium et sur l'identification d'un celtium avec l'élément de nombre atomique 72. Comptes Rendus. 174 1347.
  43. ↑ "Two Danes Discover New Element, Hafnium – Detect It by Means of Spectrum Analysis of Ore Containing Zirconium", The New York Times, January 20, 1923, p. 4
  44. ↑ Coster, D.. (1923). "On the Missing Element of Atomic Number 72". Nature. 111 (2777) 79. doi:10.1038/111079a0.
  45. ↑ Hevesy, G.. (1925). "The Discovery and Properties of Hafnium". Chemical Reviews. 2 1–41. doi:10.1021/cr60005a001.
  46. ↑ von Hevesy, Georg. (1923). "Über die Auffindung des Hafniums und den gegenwärtigen Stand unserer Kenntnisse von diesem Element". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (A and B Series). 56 (7) 1503–1516. doi:10.1002/cber.19230560702.
  47. ↑ Scerri, Eric R.. (1994). "Prediction of the nature of hafnium from chemistry, Bohr's theory and quantum theory". Annals of Science. 51 (2) 137–150. doi:10.1080/00033799400200161.
  48. ↑ (2013). Early Days of X-ray Crystallography. 153. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-163501-4.
  49. ↑ Knapp, Brian J.. (2002). Francium to Polonium. 10. Atlantic Europe Publishing Company. ISBN 0-7172-5677-4.
  50. ↑ University Life 2005. 43. University of Copenghagen.
  51. ↑ Curtis, David. (1999). Nature's uncommon elements: plutonium and technetium. Geochimica et Cosmochimica Acta. 63 (2) 275–285. doi:10.1016/S0016-7037(98)00282-8.
  52. ↑ (2022). "Ogawa's nipponium and its re-assignment to rhenium". Foundations of Chemistry. 24 15–57. doi:10.1007/s10698-021-09410-x.
  53. ↑ (2015-03-11). Weak Zirconium Demand Depleting Hafnium Stock Piles. Tech Metals Insider.
  54. ↑ (2005). "Low-neutron-energy cross sections of the hafnium isotopes"..
  55. ↑ (1996-02-07). Forschungsreaktor München II (FRM-II): Standort und Sicherheitskonzept. Strahlenschutzkommission.
  56. ↑ J. H. Schemel. (1977). "ASTM Manual on Zirconium and Hafnium". 21. ASTM International. ISBN 978-0-8031-0505-8.
  57. ↑ (2020). "World Book". 5. Berkshire Hathaway. ISBN 978-0-7166-0120-3.
  58. ↑ C.W. Forsberg. (2011). "Nuclear Hydrogen Production Handbook". 192. CRC Press. ISBN 978-1-4398-1084-2.
  59. ↑ Hebda, John. (2001). Niobium alloys and high Temperature Applications. CBMM.
  60. ↑ Maslenkov, S. B.. (1980). "Effect of hafnium on the structure and properties of nickel alloys". Metal Science and Heat Treatment. 22 (4) 283–285. doi:10.1007/BF00779883.
  61. ↑ Beglov, V. M.. (1992). "Effect of boron and hafnium on the corrosion resistance of high-temperature nickel alloys". Metal Science and Heat Treatment. 34 (4) 251–254. doi:10.1007/BF00702544.
  62. ↑ Voitovich, R. F.. (1975). "Oxidation of hafnium alloys with nickel". Metal Science and Heat Treatment. 17 (3) 207–209. doi:10.1007/BF00663680.
  63. ↑ Markoff, John. (2007-01-27). Intel Says Chips Will Run Faster, Using Less Power. New York Times.
  64. ↑ Fulton III, Scott M.. (January 27, 2007). Intel Reinvents the Transistor. BetaNews.
  65. ↑ Robertson, Jordan. (January 27, 2007). Intel, IBM reveal transistor overhaul. The Associated Press.
  66. ↑ Atomic Layer Deposition (ALD). Semiconductor Engineering.
  67. ↑ (January 1983). "Importance of the Lu-Hf isotopic system in studies of planetary chronology and chemical evolution". Geochimica et Cosmochimica Acta. 47 (1) 81–91. doi:10.1016/0016-7037(83)90092-3.
  68. ↑ (March 2004). "The 176Lu decay constant determined by Lu–Hf and U–Pb isotope systematics of Precambrian mafic intrusions". Earth and Planetary Science Letters. 219 (3–4) 311–324. doi:10.1016/S0012-821X(04)00012-3.
  69. ↑ (April 1997). "The Lu-Hf isotope geochemistry of chondrites and the evolution of the mantle-crust system". Earth and Planetary Science Letters. 148 (1–2) 243–258. doi:10.1016/S0012-821X(97)00040-X.
  70. ↑ (11 December 1980). "Lu–Hf total-rock isochron for the eucrite meteorites". Nature. 288 (5791) 571–574. doi:10.1038/288571a0.
  71. ↑ (1 January 2003). "Lu-Hf and Sm-Nd isotope systems in zircon". Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 53 (1) 327–341. doi:10.2113/0530327.
  72. ↑ (2019-06-23). ISOTOPIC COMPOSITION OF Lu, Hf AND Yb IN GJ-01, 91500 AND MUD TANK REFERENCE MATERIALS MEASURED BY LA-ICP-MS: APPLICATION OF THE Lu-Hf GEOCHRONOLOGY IN ZIRCON. Journal of Sedimentary Environments. 4 (2) 220–248. doi:10.12957/jse.2019.43877.
  73. ↑ Vervoort, Jeff. (2014). Lu-Hf Dating: The Lu-Hf Isotope System. Encyclopedia of Scientific Dating Methods. 1–20. ISBN 978-94-007-6326-5. doi:10.1007/978-94-007-6326-5_46-1.
  74. ↑ (5 June 1997). "The Lu–Hf dating of garnets and the ages of the Alpine high-pressure metamorphism". Nature. 387 (6633) 586–589. doi:10.1038/42446.
  75. ↑ (2025). "Insights into garnet growth in S-type granite from Lu–Hf dating and trace element mapping". Contributions to Mineralogy and Petrology. 180 (6). doi:10.1007/s00410-025-02211-x.
  76. ↑ Ramakrishnany, S.. (1997). "Properties of electric arc plasma for metal cutting". Journal of Physics D: Applied Physics. 30 (4) 636–644. doi:10.1088/0022-3727/30/4/019.
  77. ↑ (1998). "Fluorenyl complexes of zirconium and hafnium as catalysts for olefin polymerization". Chem. Soc. Rev.. 27 (5) 323–329. doi:10.1039/a827323z.
  78. ↑ Eagan, James. (24 Feb 2017). Combining polyethylene and polypropylene: Enhanced performance with PE/iPP multiblock polymers. Science. 355 (6327) 814–816. doi:10.1126/science.aah5744.
  79. ↑ Helmholtz Association of German Research Centres. (September 7, 2022). A new road towards spin-polarized currents. Nature Communications. 13 (1) 4147. doi:10.1038/s41467-022-31539-2.
  80. ↑ (27 October 2023). Hafnium. Sigma-Aldrich.
  81. ↑ (30 March 2024). Hafnium powder. Fisher Scientific.
  82. ↑ Hafnium powder, wetted with not less than 25 % water. CAMEO Chemicals.
  83. ↑ 83.0 83.1 Occupational Safety & Health Administration: Hafnium. U.S. Department of Labor.
  84. ↑ CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Hafnium. www.cdc.gov.

మరింత చదవడానికి

  • Scerri, E.R.. (2013). "A tale of seven elements". Oxford University Press. ISBN 978-0-19-539131-2.

బయటి లింకులు

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Hafnium” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Hafnium ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=హాఫ్నియం&oldid=979"