Հաֆնիում

Հաֆնիումի գոյության մասին կանխատեսել էր Դ. Ի. Մենդելեևը, 1870 թվականին։ Ն. Բորը ցույց տվեց (1921), որ № 72 տարրի ատոմը պետք է ունենա ցիրկոնիումի ատոմի նման կառուցվածք։

Հունգարացի քիմիկոս Դ. Հևեշին և հոլանդացի ֆիզիկոս Դ. Կոստերը ցիրկոնիումի հանքաքարերում ռենտգենասպեկտրային վերլուծության եղանակով հայտնաբերեցին (1922) № 72 տարրը և անվանեցին «Հաֆնիում»՝ ի պատիվ հայտնաբերման տեղի՝ Կոպենհագեն (ուշ լատին․՝ Hafnia) քաղաքի։

Հաֆնիումը ինքնուրույն միներալներ չունի և բնության մեջ սովորաբար ուղեկցում է ցիրկոնիումին։ Պարունակությունը երկրակեղևում ${\displaystyle 3,2\cdot 10^{-4}}$  % է, ըստ զանգվածի։

Համաշխարհային պաշարներ

2007 թվականին 99 % հաֆնիումի 1 կգ-ի գինը միջինում կազմել են $780 (ըստ infogeo.ru կայքի տվյալների)։

Հաֆնիումի համաշխարհային պաշարները աշխարհում.

• Ավստրալիա - ավելի քան 630 մլն տոննա,
• Հարավային Աֆրիկա - մոտ 287 մլն տոննա,
• ԱՄՆ - ավելի քան 105 մլն տոննա,
• Հնդկաստան - մոտ 70 մլն տոննա,
• Բրազիլիա - 9,88 մլն տոննա։

Հաֆնիումը սպիտակ-արծաթավուն մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը՝ 2222 ± 30 °C, եռմանը՝ 5400 °C, խտությունը՝ 13090 կգ/մ³ (20 °C-ում)։ Մաքուր հաֆնիումը պլաստիկ է, հեշտությամբ է ենթարկվում սառը և տաք մշակման։ Քիմիական հատկություններով նման է ցիրկոնիումին, սակայն քիմիական ակտիվությամբ զիջում է նրան։

Միացություններում հիմնականում քառարժեք է, հայտնի են նաև 3,2 և 1 արժեքականության հաֆնիումի միացություններ։ Սենյակային ջերմաստիճանում հոծ հաֆնիումը շատ կայուն է մթնոլորտային գազերի նկատմամբ։ Սակայն 600 °C-ից բարձր տաքացնելիս արագ օքսիդանում է և փոխազդում, ցիրկոնիումի նման, ազոտի և ջրածնի հետ։

Մինչև 400 °C ջրային գոլորշիներում և մաքուր ջրում հաֆնիումը կոռոզակայուն է։ Հաֆնիումի երկօքսիդը՝ ${\displaystyle HfO_{2}}$ , դժվարահալ (հալման ջերմաստիճանը՝ 2780 °C) և քիմիապես կայուն նյութ է։ ${\displaystyle HfO_{2}}$ -ը և դրան համապատասխան հիդրօքսիդները՝ ${\displaystyle HfO_{2}\cdot xH_{2}O}$ և ${\displaystyle HfO(OH)_{2}}$ , ամֆոտեր են՝ հիմնային հատկության գերակշռությամբ։

Ալկալիների և ալկալիական մետաղների օքսիդների հետ ${\displaystyle HfO_{2}}$ -ը տաքացնելիս առաջացնում են հաֆնիումատներ, օրինակ, ${\displaystyle Me_{2}HfO_{3},Me_{4}HfO_{4},Me_{2}Hf_{2}O_{5}}$ ։

Տաքացնելիս հաֆնիումը փոխազդում է հալոգենների հետ՝ առաջացնելով ${\displaystyle HfX_{4}}$ տիպի միացություններ։

${\displaystyle \mathrm {Hf+2\ I_{2}\ \rightleftharpoons \ HfI_{4}} }$

Բարձր ջերմաստիճաններում հաֆնիումը միանում է ածխածնին ${\displaystyle (HfC)}$ , բորին ${\displaystyle (HfB,HfB_{2})}$ , ազոտին ${\displaystyle (HfN)}$ , սիլիցիումին ${\displaystyle (Hf_{2}Si,HfSi,HfSi_{2})}$ ։

Հաֆնիումը փոխազդում է ֆտորաջրածնական ու խիտ ծծմբական թթուների և ալկալիական մետաղների հալած ֆտորիդների հետ, գործնականորեն չի փոխազդում աղաթթվի, ֆոսֆորական, ազոտական և օրգանական թթուների հետ։

Կայուն է ալկալիների լուծույթների նկատմամբ։ Ջրում լուծելի միացություններից են․

• քառաքլորիդը՝ ${\displaystyle HfCl_{4}}$ ,
• օքսիքլորիդը՝ ${\displaystyle HfOCl_{2}\cdot 8H_{2}O}$ ,
• նիտրատները՝ ${\displaystyle HfO(NO_{3})_{2}\cdot nH_{2}O}$ (${\displaystyle n=2}$ և 6),
• սուլֆատները՝ ${\displaystyle Hf(SO_{4})_{2}}$
• ${\displaystyle Hf(SO_{4})_{2}\cdot 4H_{2}O}$ , որոնք օգտագործվում են տեխնոլոգիայում և վերլուծական քիմիայում։ Հաֆնիումը կոմպլեքս միացություններ է առաջացնում թթվածին պարունակող նյութերի հետ։

Հաֆնիում ստացվում է ${\displaystyle HfCl_{4}}$ -ը մագնեզիումով կամ նատրիումով վերականգնելիս։

${\displaystyle \mathrm {HfCl_{4}+2\ Mg\longrightarrow Hf+2\ MgCl_{2}} }$

Օգտագործվում է միջուկային էներգետիկայում և էլեկտրոնային տեխնիկայում։ Հաֆնիումի կարբիդների և տանտալի պինդ լուծույթը (հալման ջերմաստիճանը՝ 4000 °C-ից բարձր) ամենադժվարահալ խեցեգործական նյութն է, որից պատրաստում են հալքանոթներ և հրթիռային շարժիչների դետալներ։

• Պարբերական աղյուսակ

• Химия и технология редких и рассеянных элементов. Ч. 2. Под ред К. Большакова. Изд. 2. М.: Высшая школа, 1976.
• N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage, VCH Verlagsgesellschaft, 1988, ISBN 3-527-26169-9.
• Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.

• Հաֆնիումը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում45 Արխիվացված 2016-11-13 Wayback Machine
• Hafnium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Hafnium Technical & Safety Data
• NLM Hazardous Substances Databank – Hafnium, elemental
• Intel Shifts from Silicon to Lift Chip Performance
• Hafnium-based Intel 45nm Process Technology
• CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 6, էջ 328)։