হাফনিয়াম: আবিষ্কার, কাঠামো, বৈশিষ্ট্য, ব্যবহার, ঝুঁকি - রসায়ন - 2025

গাফ্নি একটি রূপান্তর ধাতু যার রাসায়নিক প্রতীক HF এবং 72. একজন পারমাণবিক সংখ্যা আছে এটা পর্যায় সারণি গোষ্ঠীর 4, হচ্ছে সমগোত্রের বস্তু বা প্রাণী টাইটানিয়াম এবং জিরকোনিয়াম তৃতীয় উপাদান। পরেরটির সাথে এটি অনেক রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য ভাগ করে নেয়, যা পৃথিবীর ভূত্বকের খনিজগুলিতে একসাথে অবস্থিত।

হাফনিয়াম সন্ধান করা জিরকনিয়ামটি কোথায় রয়েছে তা সন্ধান করছে কারণ এটি এর নিষ্কাশনের একটি উপ-পণ্য। এই ধাতবটির নাম লাতিন শব্দ 'হাফনিয়া' থেকে এসেছে, যার অর্থ কোপেনহেগেন নামে পরিচিত, এটি একটি শহর যেখানে এটি জিরকন খনিজগুলিতে আবিষ্কৃত হয়েছিল এবং এর প্রকৃত রাসায়নিক প্রকৃতি সম্পর্কিত বিতর্ক শেষ হয়েছিল।

ধাতব হাফনিয়াম নমুনা। উত্স: রাসায়নিক উপাদানগুলির হাই-রেস চিত্রসমূহ

হাফনিয়াম এমন একটি ধাতু যা সাধারণ বুদ্ধিতে কারও নজরে আসে না, বাস্তবে খুব কম লোকই এর আগে শুনেছিল। এমনকি কিছু রাসায়নিকের মধ্যে এটি একটি অস্বাভাবিক উপাদান, এর উচ্চ উত্পাদন ব্যয়ের অংশ হিসাবে, কারণ এর বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে জিরকোনিয়াম কোনও সমস্যা ছাড়াই এটিকে প্রতিস্থাপন করতে পারে।

এই ধাতুটি পৃথিবীতে এখানে আবিষ্কৃত সর্বাধিক স্থিতিশীল উপাদানগুলির মধ্যে সর্বশেষতম বৈশিষ্ট্য বহন করে; অন্য কথায়, অন্যান্য আবিষ্কারগুলি অতি-ভারী, তেজস্ক্রিয় উপাদান এবং / বা কৃত্রিম আইসোটোপগুলির একটি সিরিজ গঠন করে।

হাফনিয়াম যৌগগুলি টাইটানিয়াম এবং জিরকনিয়ামের সাথে সমতুল্য, এইচএফসিএল ₄, এইচএফও ₂, এইচএফআই ₄ এবং এইচএফবিআর _{4 এর} মতো +4 প্রবক্তার জারণ সংখ্যা সহ । তাদের মধ্যে কিছু এখনও পর্যন্ত তৈরি সবচেয়ে অবাধ্য উপকরণগুলির তালিকার শীর্ষে রয়েছে, পাশাপাশি দুর্দান্ত তাপ প্রতিরোধের মিশ্রণগুলি এবং এটি নিউট্রনের দুর্দান্ত শোষণকারী হিসাবেও কাজ করে।

এই কারণে হাফনিয়ামের পারমাণবিক রসায়নে বিশেষত চাপযুক্ত জলের চুল্লিগুলির ক্ষেত্রে অনেক বেশি অংশগ্রহণ রয়েছে।

আবিষ্কার

রূপান্তর বা বিরল পৃথিবী ধাতু

মেন্ডেলিভের পর্যায় সারণির জন্য 1869 সাল থেকে এর অস্তিত্বের পূর্বেই পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল সত্ত্বেও হাফনিয়ামের আবিষ্কারটি বিতর্কিতভাবে ঘিরে ছিল।

সমস্যাটি ছিল যে এটি জিরকোনিয়ামের নীচে অবস্থিত ছিল, তবে এটি একই সময়ে বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির সাথে মিলিত হয়েছিল: ল্যান্থনয়েডস। সে সময় রসায়নবিদরা জানতেন না এটি কোনও রূপান্তর ধাতু বা বিরল পৃথিবীর ধাতব কিনা।

ফরাসি রসায়নবিদ জর্জেস আরবাইন, হাফনিয়ামের প্রতিবেশী ধাতু লুটটিয়াম আবিষ্কারক, ১৯১১ সালে দাবি করেছিলেন যে তিনি 72২ টি উপাদান আবিষ্কার করেছিলেন, যাকে তিনি সেলটিয়াম বলেছিলেন এবং ঘোষণা করেছিলেন যে এটি পৃথিবীর বিরল ধাতব। তবে তিন বছর পরে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হয়েছিল যে তার ফলাফলগুলি ভুল ছিল এবং তিনি কেবল ল্যান্থানয়েডের মিশ্রণকে আলাদা করেছিলেন।

১৯১৪ সালে হেনরি মোসলেির কাজকে ধন্যবাদ দিয়ে এই উপাদানগুলি তাদের পারমাণবিক সংখ্যা দ্বারা অর্ডার না করা পর্যন্ত নয়, লুটিয়াম এবং এলিমেন্ট 72 এর মধ্যবর্তী অঞ্চলটি প্রমাণ হিসাবে প্রমাণিত করা হয়েছিল, মেন্ডেলিভের ভবিষ্যদ্বাণীগুলির সাথে একমত হয়ে যখন এই শেষ উপাদানটি অবস্থিত ছিল ধাতু টাইটানিয়াম এবং জিরকোনিয়াম হিসাবে একই গ্রুপ।

কোপেনহেগেনে সনাক্তকরণ

১৯২১ সালে, পারমাণবিক কাঠামো সম্পর্কে নীলস বোহর অধ্যয়ন এবং 72-এলিমেন্টের জন্য এক্স-রে নির্গমন বর্ণালী সম্পর্কে তাঁর পূর্বাভাসের পরে, বিরল পৃথিবীর খনিজগুলিতে এই ধাতুর সন্ধান বন্ধ করা হয়েছিল; পরিবর্তে, তিনি তার অনুসন্ধানটি জিরকোনিয়াম খনিজগুলির উপর নিবদ্ধ করেছিলেন, যেহেতু উভয় উপাদানই অবশ্যই বিভিন্ন রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য ভাগ করে নিতে পারে।

ডেনিশ রসায়নবিদ ডার্ক কোস্টার এবং হাঙ্গেরিয়ান রসায়নবিদ জর্গ ফন হেভেসি শেষ পর্যন্ত নরওয়ে এবং গ্রিনল্যান্ডের জিরকন নমুনায় নীল বোহরের ভবিষ্যদ্বাণী করা বর্ণালীটি চিনতে পেরেছিলেন। কোপেনহেগেনে আবিষ্কার করার পরে, তারা এই শহরটির লাতিন নাম দ্বারা উপাদানটিকে 72 বলে ডেকেছিল: হাফনিয়া, যা থেকে এটি পরে 'হাফনিয়াম' প্রাপ্ত হয়েছিল।

বিচ্ছিন্নতা এবং উত্পাদন

যাইহোক, হাফনিয়াম পরমাণুগুলি জিরকনিয়াম থেকে আলাদা করা সহজ কাজ ছিল না, কারণ তাদের আকারগুলি একই রকম এবং তারা একইভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায়। যদিও হাফনিয়াম টেট্রাক্লোরাইড, এইচএফসিএল ₄ অর্জনের জন্য 1924 সালে একটি ভগ্নাংশ পুনঃনির্ধারণের পদ্ধতিটি তৈরি করা হয়েছিল, ডাচ রসায়নবিদ আন্তন এডুয়ার্ড ভ্যান আরকেল এবং জ্যান হেন্ড্রিক ডি বোয়ার যিনি এটিকে হফনিয়াম ধাতুতে পরিণত করেছিলেন ।

এর জন্য, এইচএফসিএল ₄ ধাতব ম্যাগনেসিয়াম (ক্রোল প্রক্রিয়া) ব্যবহার করে হ্রাস পেয়েছিল:

HfCl ₄ + 2 Mg (1100 ° C) M ₂ MgCl ₂ + এইচএফ

অন্যদিকে, হাফনিয়াম টেট্রাইওডাইড, এইচএফআই ₄ থেকে শুরু করে, এটি ভাসমান টিংস্টেন ফিলামেন্টের তাপ পচনের মধ্য দিয়ে বাষ্পীকৃত হয়েছিল, যার উপর ধাতব হাফনিয়াম পলিক্রিস্টালাইন উপস্থিতিযুক্ত একটি বার তৈরি করার জন্য জমা করা হয়েছিল (স্ফটিক বারের প্রক্রিয়া বা প্রক্রিয়া বা আরকেল- ডি বোয়ার প্রক্রিয়া):

এইচএফআই ₄ (1700 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড) → এইচএফ + 2 আই ₂

হাফনিয়াম স্ট্রাকচার

হাফনিয়াম পরমাণু, এইচএফ, একটি স্ফটিক ষড়ভুজ কাঠামো, এইচসিপি হিসাবে ধাতব টাইটানিয়াম এবং জিরকোনিয়ামের মতো একটি স্ফটিকের পরিবেষ্টনের চাপে একত্রে ক্লাম্প করে। এই এইচসিপি হাফনিয়াম স্ফটিক তার α ধাপে পরিণত হয়, যা ২০৩০ কে তাপমাত্রায় স্থির থাকে, যখন এটি β ধাপে স্থানান্তরিত হয়, যখন একটি ঘন কাঠামো দেহকে কেন্দ্র করে, বিসিসি করে।

এটি বোঝা যায় যদি এটি বিবেচনা করা হয় যে তাপটি স্ফটিককে "শিথিল করে" এবং তাই এইচএফ পরমাণুগুলি তাদের সংযোগকে হ্রাস করতে পারে এমনভাবে নিজের অবস্থানের চেষ্টা করে। হাফনিয়ামের পলিমারফিজম বিবেচনা করার জন্য এই দুটি পর্যায়ই যথেষ্ট।

তেমনি, এটি এমন একটি পলিমারফিজম উপস্থাপন করে যা উচ্চ চাপের উপর নির্ভর করে। At এবং β পর্যায়গুলি 1 টি এটিমের চাপে বিদ্যমান; যখন 40 ধাপ, ষড়ভুজীয় কিন্তু সাধারণ এইচসিপি এর চেয়েও বেশি সংক্ষিপ্ত, উপস্থিত হয় যখন চাপগুলি 40 জিপিএ ছাড়িয়ে যায়। মজার বিষয় হল, যখন চাপ বাড়তে থাকে, β পর্বটি, সর্বনিম্ন ঘন, আবার উপস্থিত হয়।

প্রোপার্টি

শারীরিক চেহারা

সিলভারি-হোয়াইট সলিড, যা অন্ধকার টোন দেখায় যদি এটিতে অক্সাইড এবং নাইট্রাইড লেপ থাকে।

পেষক ভর

178.49 গ্রাম / মোল

গলনাঙ্ক

2233.C

স্ফুটনাঙ্ক

4603 ºC

ঘনত্ব

ঘরের তাপমাত্রায় 13.31 গ্রাম / সেমি ³, এটি জিরকোনিয়ামের চেয়ে দ্বিগুণ ঘন হয়

গলনাঙ্কে ডানদিকে: 12 গ্রাম / সেমি ³

ফিউশন গরম

27.2 কেজে / মোল

বাষ্পীভবনের উত্তাপ

648 কেজে / মোল

তড়িৎ

পলিং স্কেলে 1.3

আয়নীকরণ শক্তি

প্রথম: 658.5 কেজে / মোল (এইচএফ ⁺ বায়বীয়)

দ্বিতীয়: 1440 কেজে / মল (এইচএফ ²⁺ বায়বীয়)

তৃতীয়: 2250 কেজে / মল (এইচএফ ³⁺ বায়বীয়)

তাপ পরিবাহিতা

23.0 ডাব্লু / (এমকে)

বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতা

331 nΩ মি

মহস কঠোরতা

5.5

রিঅ্যাকটিবিটি

ধাতুটি পালিশ এবং পোড়া না হওয়া অবধি 2000 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় স্ফুলিঙ্গ ছড়িয়ে দেয়, এর জঞ্জাল বা জঞ্জাল হওয়ার কোনও সংবেদনশীলতা নেই কারণ এর অক্সাইডের একটি পাতলা স্তর এটি সুরক্ষিত করে। এই অর্থে, এটি একটি সবচেয়ে স্থিতিশীল ধাতু। আসলে, শক্তিশালী অ্যাসিড বা শক্ত ঘাঁটি উভয়ই এটিকে দ্রবীভূত করতে পারে না; হাইড্রোফ্লিউরিক অ্যাসিড ব্যতীত, এবং হ্যালোজেনগুলি এটির জারণ জোগাতে সক্ষম।

বৈদ্যুতিন কনফিগারেশন

হাফনিয়াম পরমাণুতে নিম্নলিখিত বৈদ্যুতিন কনফিগারেশন রয়েছে:

4f ¹⁴ 5 ডি ² 6 এস ²

এটি পর্যায় সারণীর ৪ টি গ্রুপের সাথে টাইটানিয়াম এবং জিরকোনিয়ামের সাথে মিলিত হওয়ার সত্যতার সাথে মিলিত হয় কারণ এর 5 ডি এবং 6 এর কক্ষপথে চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন রয়েছে। এছাড়াও লক্ষ করুন যে হাফনিয়াম ল্যান্থানয়েড হতে পারে না কারণ এটির 4f অরবিটাল সম্পূর্ণরূপে ভরাট হয়েছে।

জারণ সংখ্যা

একই বৈদ্যুতিন কনফিগারেশনটি প্রকাশ করে যে কোনও হাফনিয়াম পরমাণু যৌগের অংশ হিসাবে হ'তে তাত্ত্বিকভাবে সক্ষম কতটি ইলেকট্রন। ধরে নেওয়া যায় যে এটি তার চারটি ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রন হারিয়েছে, এটি টিট্রাভ্যালেন্ট কেশন এইচএফ ⁴⁺ হিসাবে থাকবে (টিআই ⁴⁺ এবং জেআর ^{4+ এর} সাদৃশ্য অনুসারে), এবং এর ফলে অক্সিডেশন সংখ্যাটি 4 + থাকবে।

এটি প্রকৃতপক্ষে এর জারণ সংখ্যার মধ্যে সবচেয়ে স্থিতিশীল এবং সাধারণ। অন্যান্য কম প্রাসঙ্গিক হ'ল: -2 (এইচএফ ^2-), +1 (এইচএফ ⁺), +2 (এইচএফ ²⁺) এবং +3 (এইচএফ ³⁺)।

সমস্থানিক

হাফনিয়াম পৃথিবীতে পাঁচটি স্থিতিশীল আইসোটোপ এবং একটি দীর্ঘ জীবনকাল সহ একটি তেজস্ক্রিয় হিসাবে দেখা দেয়:

- ¹⁷⁴ এইচএফ (0.16%, গড় গড় সময় 2 · 10 ¹⁵ বছর, সুতরাং এটি ব্যবহারিকভাবে স্থিতিশীল হিসাবে বিবেচনা করা হয়)

- ¹⁷⁶ এইচএফ (5.26%)

- ¹⁷⁷ এইচএফ (18.60%)

- ¹⁷⁸ এইচএফ (27.28%)

- ¹⁷⁹ এইচএফ (13.62%)

- ¹⁸⁰ এইচএফ (35.08%)

মনে রাখবেন যে এরূপ কোনও আইসোটোপ নেই যা প্রচুর পরিমাণে দাঁড়িয়ে থাকে এবং এটি হাফনিয়ামের গড় পারমাণবিক ভর প্রতিফলিত হয়, 178.49 আমু।

হাফনিয়ামের সমস্ত তেজস্ক্রিয় আইসোটোপগুলির মধ্যে, যা প্রাকৃতিকগুলির সাথে একসাথে মোট 34 টি যোগ করে, ^{178 এম 2} এইচএফ সবচেয়ে বিতর্কিত কারণ এর তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ে এটি গামা বিকিরণ প্রকাশ করে, সুতরাং এই পরমাণুগুলি যুদ্ধের অস্ত্র হিসাবে ব্যবহৃত হতে পারে ।

অ্যাপ্লিকেশন

পারমাণবিক প্রতিক্রিয়া

হাফনিয়াম আর্দ্রতা এবং উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধী একটি ধাতু, পাশাপাশি নিউট্রনগুলির একটি দুর্দান্ত শোষণকারী হিসাবে। এই কারণে, এটি চাপযুক্ত জলের চুল্লিগুলির পাশাপাশি পারমাণবিক চুল্লিগুলির জন্য নিয়ন্ত্রণ রড তৈরিতে ব্যবহৃত হয়, যার আবরণগুলি অতি-খাঁটি জিরকোনিয়াম দিয়ে তৈরি, কারণ এটি অবশ্যই এর মাধ্যমে নিউট্রনগুলি সংক্রমণ করতে সক্ষম হতে হবে। ।

করতোয়া

হাফনিয়াম পরমাণুগুলি অন্যান্য ধাতব উত্থানের জন্য অন্যান্য ধাতব স্ফটিকগুলিকে একীভূত করতে পারে। এগুলি শক্ত এবং তাপীয়ভাবে প্রতিরোধী হওয়ার বৈশিষ্ট্যযুক্ত, যার কারণেই তারা স্পেস অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য যেমন রকেটের জন্য ইঞ্জিন অগ্রভাগ তৈরির উদ্দেশ্যে।

অন্যদিকে, কিছু অ্যালো এবং শক্ত হাফনিয়াম যৌগগুলির বিশেষ বৈশিষ্ট্য রয়েছে; যেমন এর কার্বাইড এবং নাইট্রাইড, যথাক্রমে এইচএফসি এবং এইচএফএন, যা অত্যন্ত অবাধ্য উপাদানগুলি। ট্যানটালাম হাফনিয়াম কার্বাইড, টা ₄ এইচএফসি ₅, গলনাঙ্কের সাথে 4215 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড, এটি এখনও অবধি পরিচিত সর্বাধিক অবাধ্য উপাদানগুলির মধ্যে একটি।

অনুঘটন

পলিথিন এবং পলিস্টাইরিনের মতো পলিমার সংশ্লেষণের জন্য জৈব অনুঘটক হিসাবে হাফনিয়াম ধাতবজলগুলি ব্যবহৃত হয়।

ঝুঁকি

এইচএফ ⁴⁺ আয়নগুলি আমাদের দেহে কী প্রভাব ফেলতে পারে তা আজও অজানা । অন্যদিকে, যেহেতু এগুলি জিরকনিয়াম খনিজগুলিতে প্রকৃতিতে পাওয়া যায়, তাই তারা পরিবেশে তাদের লবণগুলি ছেড়ে দিয়ে বাস্তুতন্ত্রের পরিবর্তন করতে পারে বলে বিশ্বাস করা হয় না।

তবে, চিকিত্সা সহ হাফনিয়াম যৌগগুলি পরিচালনা করার পরামর্শ দেওয়া হয়, যদি তারা কোনও বিষাক্ত ছিল, এমনকি যদি কোনও মেডিকেল অধ্যয়ন না ঘটে যা প্রমাণ করে যে তারা স্বাস্থ্যের পক্ষে ক্ষতিকারক।

হাফনিয়ামের আসল বিপদটি এর শক্তের সূক্ষ্ম স্থল কণাগুলির মধ্যে রয়েছে যা বাতাসে অক্সিজেনের সংস্পর্শে এলে তারা খুব কম জ্বলতে পারে।

এটি ব্যাখ্যা করা হয় কেন যখন এটি পালিশ করা হয়, এমন একটি ক্রিয়া যা এর পৃষ্ঠকে স্ক্র্যাপ করে এবং খাঁটি ধাতব কণা প্রকাশ করে, জ্বলন্ত স্পার্কস 2000 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রার সাথে মুক্তি পায়; অর্থাত্ হাফনিয়াম পাইরোফরিসিটি প্রদর্শন করে, একমাত্র সম্পত্তি যা আগুন বা গুরুতর পোড়া ঝুঁকি বহন করে।

তথ্যসূত্র

1. শিহর ও অ্যাটকিনস (2008)। অজৈব রসায়ন। (চতুর্থ সংস্করণ)। ম্যাক গ্রু হিল
2. উইকিপিডিয়া। (2020)। গাফ্নি। পুনরুদ্ধার: en.wikedia.org থেকে
3. স্টিভ গাগনন (SF)। এলিমেন্ট হাফনিয়াম। জেফারসন ল্যাব রিসোর্স। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: education.jlab.org
4. এনসাইক্লোপিডিয়া ব্রিটানিকার সম্পাদকগণ। (18 ডিসেম্বর, 2019) গাফ্নি। এনসাইক্লোপিডিয়া ব্রিটানিকা। উদ্ধার করা হয়েছে: ব্রিটানিকা ডটকম থেকে
5. ডাঃ স্টুয়ার্ট ড। (2020)। হাফনিয়াম উপাদান উপাদান পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: কেমিকুল.কম
6. বায়োটেকনোলজির তথ্য সম্পর্কিত জাতীয় কেন্দ্র। (2020)। গাফ্নি। পাবচেম ডাটাবেস, অ্যাটমিকনম্বার = 72। থেকে উদ্ধার করা হয়েছে: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. কে। পান্ডে এট আল। (SF)। হাফনিয়াম ধাতুতে উচ্চ চাপের বহুমুখী পুনর্বিবেচনা। উদ্ধার করা হয়েছে: arxiv.org থেকে
8. এরিক সেরেরি। (1 সেপ্টেম্বর, ২০০৯) গাফ্নি। এর উপাদানগুলিতে রসায়ন। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: রসায়ন ওয়ার্ল্ড.কম