هافنيوم (Hf)

الاكتشاف والتاريخ

تاريخ الاكتشاف: 1922 · George de Hevesy

في تقريره عن القانون الدوري للعناصر الكيميائية، في عام 1869، تنبأ ديمتري مندليف ضمنيًا بوجود نظير أثقل من التيتانيوم والزركونيوم. في وقت صياغته في عام 1871، اعتقد منديليف أن العناصر مرتبة حسب كتلها الذرية ووضع اللانثانوم (العنصر 57) في البقعة الموجودة أسفل الزركونيوم. تم وضع العناصر بدقة ومكان العناصر المفقودة من خلال تحديد الوزن المحدد للعناصر ومقارنة الخصائص الكيميائية والفيزيائية. أظهر التحليل الطيفي للأشعة السينية الذي أجراه هنري موزلي في عام 1914 اعتمادًا مباشرًا بين الخط الطيفي والشحنة النووية الفعالة. أدى ذلك إلى استخدام الشحنة النووية، أو العدد الذري لعنصر ما، للتأكد من مكانه في الجدول الدوري. باستخدام هذه الطريقة، حدد موزلي عدد اللانثانيدات وأظهر الفجوات في تسلسل العدد الذري في الأرقام 43 و 61 و 72 و 75. أدى اكتشاف الثغرات إلى بحث مكثف عن العناصر المفقودة. في عام 1914، ادعى العديد من الأشخاص الاكتشاف بعد أن تنبأ هنري موسلي بالفجوة في الجدول الدوري للعنصر 72 الذي لم يتم اكتشافه ب

الاستخدامات والتطبيقات

يستخدم معظم الهافنيوم المنتج في تصنيع قضبان التحكم في المفاعلات النووية. تساهم العديد من التفاصيل في حقيقة أنه لا يوجد سوى عدد قليل من الاستخدامات التقنية للهافنيوم: أولاً، التشابه الوثيق بين الهافنيوم والزركونيوم يجعل من الممكن استخدام الزركونيوم الأكثر وفرة في معظم التطبيقات؛ ثانيًا، كان الهافنيوم متاحًا لأول مرة كمعدن نقي بعد استخدامه في الصناعة النووية للزركونيوم الخالي من الهافنيوم في أواخر الخمسينيات. علاوة على ذلك، فإن الوفرة المنخفضة وتقنيات الفصل الصعبة الضرورية تجعلها سلعة نادرة. عندما انخفض الطلب على الزركونيوم الخالي من الهافنيوم عقب كارثة فوكوشيما، ارتفع سعر الهافنيوم بشكل حاد من حوالي 500-600 دولار / كجم في 2014 إلى حوالي 1000 دولار / كجم في 2015. يمكن لنواة العديد من نظائر الهافنيوم أن تمتص كل منها نيوترونات متعددة. وهذا يجعل الهافنيوم مادة جيدة لاستخدامها في قضبان التحكم في المفاعلات النووية. في النيوترون التقاط المقطع العرضي (التقاط الرنين أنا لا يتجزأ س ≈ 2000 الحظائر)

النظائر

تمت ملاحظة ما لا يقل عن 34 نظيرًا للهافنيوم، تتراوح كتلتها من 153 إلى 186. وتتراوح النظائر الخمسة المستقرة بين 176 و 180. تتراوح فترات نصف العمر للنظائر المشعة من 400 فقط مللي ثانية لـ 153 Hf، إلى 2.0 بتاييرس (10 - 15 سنة) للأكثر استقرارًا، 174 Hf. كان الأيزومر النووي 178m2 Hf في قلب الجدل لعدة سنوات بشأن استخدامه المحتمل كسلاح.