Ključna razlika med hafnijem in cirkonijem je, da ima hafnij sorazmerno nizko gostoto kot cirkonij, ki ima visoko gostoto.
Hafnij in cirkonij imata zelo podobne kemične lastnosti, kot je navedeno spodaj v tem članku, zaradi česar ju je težko kemično ločiti.
Kaj je hafnij?
Hafnij je kemijski element z atomskim številom 72 in kemijskim simbolom Hf. Videti je kot sijoča, srebrno siva kovina, ki spada v kategorijo štirivalentnih prehodnih kovin. Kemično je podoben cirkoniju. Zato lahko hafnij najdemo tudi v številnih cirkonijevih mineralih. To kovino lahko najdemo v skupini 4 in obdobju 6 periodnega sistema in obstaja v bloku elementov d. Ta kemični element sta leta 1923 odkrila Coster in Hevesy kot zadnji stabilni element. Zadnji stabilni element je renij.
Slika 01: Hafnij
Pri sobni temperaturi in tlaku se ta kemični element pojavlja kot trdna kovina in ima tudi visoka tališča in vrelišča. Najpogostejše in stabilno oksidacijsko stanje za hafnij je +4. Seveda se pojavlja v prvinski naravi in ima kristalno strukturo heksagonalne tesno zapakirane strukture. Je paramagnetna kovina. Poleg tega je nodularna kovina, ki je odporna proti koroziji.
Večinoma je hafnij uporaben pri izdelavi krmilnih palic za jedrske reaktorje. Vendar pa je uporaba hafnija zelo majhna zaradi njegove velike podobnosti s cirkonijem, zaradi česar je lahko zamenljiv. Zaradi težav pri ločevanju in manjše količine je tudi redka kovina. Poleg tega je uporaben pri izdelavi nekaterih zlitin z železom, titanom, niobijem, tantalom itd. Uporaben je tudi pri izdelavi mikroprocesorjev.
Kaj je cirkonij?
Cirkonij je kemijski element s kemijskim simbolom Zr in atomskim številom 40. Ime izhaja iz minerala cirkona, vira cirkonija. Je sijoča, srebrno bela kovina, ki spominja na hafnij. Je prehodna kovina. Ta kemični element se pojavlja v skupini 4 in obdobju 5 periodnega sistema in je tudi element d bloka.
Slika 02: Cirkonij
Cirkonij je duktilna in temprana kovina, ki obstaja v trdnem stanju pri sobni temperaturi in tlaku. Če ima kovina nečistoče, postane trda in krhka. V obliki prahu je zelo vnetljiv, medtem ko je v trdni obliki manj vnetljiv. Poleg tega je ta kovina zelo odporna proti koroziji, ki jo povzročajo alkalije, kisline, slana voda in drugi dejavniki.
Ko razmišljamo o njegovih aplikacijah, je uporaben predvsem pri visokotemperaturnih aplikacijah. Poleg tega je uporaben kot sredstvo za motnjenje, kot kalupi za staljene kovine, pri izdelavi laboratorijskih lončkov, kot ognjevarni material za metalurške peči, kot komponenta v nekaterih abrazivih itd.
Ločevanje cirkonija in hafnija
Ker imata kovinski cirkonij in kovinski hafnij podobne kemijske lastnosti, kontaminacija cirkonija s hafnijem ali obratno ni problematična za večino njunih aplikacij. Vendar se njihove lastnosti absorpcije nevtronov zelo razlikujejo, zaradi česar je pomembno ločiti obe kovini eno od druge. Za to ločevanje lahko uporabimo ekstrakcijo tekočina-tekočina, frakcijsko kristalizacijo, ekstrakcijsko destilacijo itd.
Kakšne so podobnosti med hafnijem in cirkonijem?
- Hafnij in cirkonij imata enako število valenčnih elektronov.
- Imajo zelo podobne kemične lastnosti in reaktivnost.
- Oba imata podobne relativistične učinke.
- Težko ju je ločiti drug od drugega zaradi kemijske podobnosti.
Kakšna je razlika med hafnijem in cirkonijem?
Hafnij in cirkonij imata zelo podobne kemične lastnosti, kot je navedeno spodaj v tem članku, zaradi česar ju je težko kemično ločiti. Ključna razlika med hafnijem in cirkonijem je, da ima hafnij sorazmerno nizko gostoto, medtem ko ima cirkonij visoko gostoto. Poleg tega je absorpcija nevtronov hafnija približno 600-krat večja od absorpcije cirkonija.
Spodnja infografika navaja razlike med hafnijem in cirkonijem v obliki tabele za vzporedno primerjavo.
Povzetek – hafnij proti cirkoniju
Hafnij in cirkonij sta prehodni kovini. Med seboj so podobni, ker imajo podobne kemijske lastnosti. Ključna razlika med hafnijem in cirkonijem je, da ima hafnij sorazmerno nizko gostoto, medtem ko ima cirkonij visoko gostoto.
