Peamine erinevus hafniumi ja tsirkooniumi vahel on see, et hafniumi tihedus on suhteliselt madal kui suure tihedusega tsirkooniumil.
Hafniumil ja tsirkooniumil on väga sarnased keemilised omadused, nagu allpool käesolevas artiklis kirjeldatud, mistõttu on nende keemiliselt teineteisest eraldamine keeruline.
Mis on Hafnium?
Hafnium on keemiline element, mille aatomnumber on 72 ja keemiline sümbol Hf. See näib läikiva hõbehalli metallina, mis kuulub neljavalentsete siirdemetallide kategooriasse. Keemiliselt sarnaneb see tsirkooniumiga. Seetõttu võime hafniumi leida ka paljudes tsirkooniumi mineraalides. Seda metalli võib leida perioodilisuse tabeli rühmast 4 ja perioodist 6 ning see eksisteerib elementide plokis d. Coster ja Hevesy leidsid selle keemilise elemendi 1923. aastal viimase stabiilse elemendina. Viimane stabiilne element on reenium.
Joonis 01: Hafnium
Toatemperatuuril ja rõhul esineb see keemiline element tahke metallina ning sellel on ka kõrge sulamis- ja keemistemperatuur. Hafniumi kõige tavalisem ja stabiilsem oksüdatsiooniaste on +4. Loomulikult esineb see ürglooduses ja sellel on kuusnurkse tihed alt pakitud struktuuri kristallstruktuur. See on paramagnetiline metall. Lisaks on see plastiline metall, mis on korrosioonikindel.
Enamasti on hafnium kasulik tuumareaktorite kontrollvarraste valmistamisel. Kuid hafniumi kasutatakse väga vähe, kuna see sarnaneb tsirkooniumiga, mis muudab selle kergesti asendatavaks. Eraldamise raskus ja väiksem arvukus muudavad selle ka defitsiitseks kaubaks. Lisaks on see kasulik raua, titaani, nioobiumi, tantaali jne sulamite valmistamisel. Samuti on see kasulik mikroprotsessorite valmistamisel.
Mis on tsirkoonium?
Tsirkoonium on keemiline element, millel on keemiline sümbol Zr ja aatomnumber 40. Nimetus tuleneb tsirkooniumi allika mineraalsest tsirkoonist. See on läikiv, hõbevalge metall, mis meenutab hafniumit. See on siirdemetall. See keemiline element esineb perioodilisuse tabeli rühmas 4 ja perioodis 5 ning see on ka d-ploki element.
Joonis 02: Tsirkoonium
Tsirkoonium on plastiline ja tempermalmist metall, mis eksisteerib tahkes olekus toatemperatuuril ja rõhul. Kui selles on lisandeid, muutub metall kõvaks ja rabedaks. Pulbri kujul on see väga tuleohtlik, samas kui tahkel kujul on see vähem süttimisohtlik. Lisaks on see metall väga vastupidav leeliste, hapete, soolase vee ja muude ainete põhjustatud korrosioonile.
Kasutades selle rakendusi, on see kasulik peamiselt kõrge temperatuuriga rakendustes. Lisaks on see kasulik hägususainena, sulametallide vormidena, laboratoorsete tiiglite valmistamisel, metallurgiliste ahjude tulekindla materjalina, mõne abrasiivi komponendina jne.
Tsirkooniumi ja hafniumi eraldamine
Kuna metallil tsirkoonium ja metallil hafnium on sarnased keemilised omadused, ei ole tsirkooniumi saastumine hafniumiga või vastupidi enamiku nende rakenduste puhul problemaatiline. Nende neutroneid neelavad omadused on aga väga erinevad, mistõttu on oluline need kaks metalli üksteisest eraldada. Selle eraldamise jaoks saame kasutada vedelik-vedelik ekstraheerimist, fraktsioneerivat kristallimist, ekstraheerivat destilleerimist jne.
Millised on hafniumi ja tsirkooniumi sarnasused?
- Hafniumil ja tsirkooniumil on sama arv valentselektrone.
- Neil on väga sarnased keemilised omadused ja reaktsioonivõime.
- Mõlemal on sarnased relativistlikud efektid.
- Neid on keemilise sarnasuse tõttu raske üksteisest eraldada.
Mis vahe on hafniumil ja tsirkooniumil?
Hafniumil ja tsirkooniumil on väga sarnased keemilised omadused, nagu allpool käesolevas artiklis välja toodud, mis muudab nende keemilise eraldamise keeruliseks. Peamine erinevus hafniumi ja tsirkooniumi vahel on see, et hafniumil on suhteliselt madal tihedus, samas kui tsirkooniumil on suur tihedus. Lisaks on hafniumi neutronite neeldumine umbes 600 korda suurem kui tsirkooniumil.
Allpool olev infograafik loetleb hafniumi ja tsirkooniumi erinevused kõrvuti võrdlemiseks tabelina.
Kokkuvõte – hafnium vs tsirkoonium
Hafnium ja tsirkoonium on siirdemetallid. Nad sarnanevad üksteisega, kuna neil on sarnased keemilised omadused. Peamine erinevus hafniumi ja tsirkooniumi vahel on see, et hafniumil on suhteliselt madal tihedus, samas kui tsirkooniumil on suur tihedus.
