Hafniyum

Özellikler

Hafniyum, "Hf" sembolü ile gösterilen ve atom numarası 72 olan kimyasal bir elementtir. Parlak, gümüşi gri renge sahip olan hafniyum, kimyasal olarak zirkonyuma benzer ve birçok zirkonyum mineralinde bulunur. Hafniyum periyodik tablonun 4. grubunda bulunur. Hafniyum, yer kabuğunda milyonda üç parça kadar dağılır ve zirkonyuma kıyasla zirkonyum minerallerinde yüzde birkaç oranında bulunur.

Fiziksel Özellikler

Hafniyum, çok sünek olan parlak, gümüşi gri bir metaldir. Erime noktası yaklaşık 2.150°C (3,900°F) ve kaynama noktası yaklaşık 5,400°C (9,700°F) şeklinde ölçülmüştür. Yoğunluğu santimetre küp başına 13.1 gramdır.

Hafniyumun en ilgi çekici fiziksel özelliği, nötronlara nasıl tepki verdiğidir. Bir nötron, bir atomun çekirdeğinde bulunan çok küçük bir parçacıktır. Nötronlar, nükleer fisyon reaksiyonlarının meydana gelmesi için kullanılır. Bir nötron, uranyum atomu gibi büyük bir atoma çarptığında nükleer fisyon reaksiyonları gerçekleşir. Nötron, atomun parçalanmasını sağlar. Bu süreçte büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerji elektriğe dönüştürülebilir.

Nükleer fisyondan elektrik elde etmek için fisyon reaksiyonu dikkatlice kontrol edilmelidir. Bunun için nötron sayısı da yakından kontrol edilmelidir. Hafniyum, nötronları emme gücüne sahiptir. Bu sebeple fisyon reaksiyonunun ne kadar hızlı gerçekleştiğini kontrol eden çubuklarda kullanılır.

Bu özellik, hafniyumun zirkonyumdan farklı olduğu birkaç özellikten biridir. Hafniyum nötronları absorbe etmede çok iyi iken zirkonyum, nötronları neredeyse hiç absorbe etmez. Nötronlar onun içinden geçer. Nükleer santrallerde hem hafniyum hem de zirkonyum kullanılmaktadır.

Kimyasal Özellikler

Zirkonyum gibi, hafniyum da çok reaktif değildir. Havadaki oksijen ile kolayca birleşmez, su veya soğuk asitlerle reaksiyona girmez. Bununla birlikte, sıcak asitlerle daha aktif olabilir.

Bulunma Sıklığı ve Üretimi

Hafniyum, yer kabuğunda orta derecede yaygın bulunan bir elementtir. Bolluğunun milyonda yaklaşık 5 parça olduğu tahmin edilmektedir. Bu da onu brom, uranyum veya kalay kadar bol yapar. Hafniyum, nükleer santrallerde kullanılmaktadır. Hafniyum, her zaman yeryüzünde zirkonyum cevherleri ile birlikte bulunur. Bu cevherlerin en yaygın olanları zirkon ve baddeleyittir.

Uygulama ve Kullanım Alanları

Hafniyum, iyi bir nötron emicidir ve nükleer santrallerde kontrol çubukları yapmak için kullanılır. Aynı zamanda çok yüksek bir erime noktasına sahiptir ve bu nedenle plazma kaynak torçlarında kullanılır. Hafniyum, demir, titanyum ve niyobyum dahil olmak üzere çeşitli metallerle alaşımlanmıştır. Hafniyum oksit, mikroçiplerde elektrik yalıtkanı olarak kullanılırken, hafniyum katalizörleri polimerizasyon reaksiyonlarında kullanılmıştır.

Tarihi

1923'te Kopenhag Üniversitesi'nde George Charles de Hevesy ve Dirk Coster tarafından hafniyum keşfedildi. Bir Norveç zirkonu olan zirkonyum mineralinde bulundu, ancak onu zirkonyumdan ayırmanın çok zor olduğunu ve o güne kadar hafniyumun neden keşfedilmediğini açıkladı. Diğer zirkonyum mineralleri de Hevesy tarafından incelendi ve bazılarının %5 kadar hafniyum içerdiği buldu. Bu bulgu zirkonyumun atom ağırlığının yanlış olduğunu ve bunun belirlenebilmesi için hafniyum içermeyen materyalin üretilmesi gerektiği anlamına geliyordu. Hafniyumun ilk saf örneği 1925'te hafniyum tetra-iyodürün sıcak bir tungsten tel üzerinde ayrıştırılmasıyla yapıldı.

Etimolojisi

Hafniyum adı, Kopenhag'ın Latince adı olan "Hafnia"dan türetilmiştir.

Önlem ve Güven

Hafniyumun Sağlık Üzerindeki Etkileri

Hafniyum metali normalde sağlık sorunlarına neden olmaz, ancak tüm hafniyum bileşikleri toksik olarak kabul edilmelidir. Metal tozu yangın ve patlama tehlikesi oluşturur. Hafniyum ve bileşenlerine aşırı maruz kalma, gözlerde, deride ve mukozada hafif tahrişe neden olabilir.

Hafniyum metalinin bilinen bir toksisitesi yoktur. Metal suda, tuzlu solüsyonlarda veya vücut kimyasallarında tamamen çözünmez. Hafniyuma maruz kalma, soluma, yutma ve göz veya cilt teması yoluyla meydana gelebilir. İnsanlarda hafniyuma kronik maruz kalma belirtisi ve semptomları bildirilmemiştir.

Hafniyumun Çevresel Etkileri

Hafniyum bitkiler için herhangi bir tehdit oluşturmaz. Bitkiler, büyüdükleri topraktan az miktarda hafniyum alırlar.

Hayvanlar Üzerindeki Etkileri: Hafniyum metalinin toksisitesi veya tozuyla ilgili veriler yetersizdir. Hayvan çalışmaları, hafniyum bileşiklerinin göz, cilt ve mukoza zarı tahrişine ve karaciğer hasarına neden olduğunu göstermektedir. Herhangi bir olumsuz çevresel etki bildirilmemiştir.