Тэтрахларыд гафнію (HfCl₄)— гэта высокакаштоўнае неарганічнае злучэнне, якое шырока выкарыстоўваецца ў якасці папярэдніка ў сінтэзе перадавой высокатэмпературнай керамікі, люмінафорных матэрыялаў для магутных святлодыёдаў (LED) і гетэрагенных каталізатараў. Прыкметна, што яно валодае выключнай кіслотнасцю Льюіса, што робіць яго вельмі эфектыўным у палімерызацыі алефінаў і розных арганічных пераўтварэннях. З-за пашырэння прымянення ў вытворчасці паўправаднікоў, аэракасмічнай тэхніцы і электронных матэрыялах наступнага пакалення сусветны попыт на HfCl₄ дэманструе ўстойлівы рост. Аднак яго вытворчасць у прамысловых маштабах застаецца тэхнічна складанай, патрабуючы строгага кантролю працэсаў, звышвысокачыстай сыравіны і выканання строгіх правілаў аховы навакольнага асяроддзя, здароўя і бяспекі (EHS). Улічваючы яго ключавую ролю ў стварэнні высокапрадукцыйных функцыянальных матэрыялаў і спецыяльных каталізатараў, HfCl₄ усё часцей прызнаецца стратэгічнай сыравінай для перадавой матэрыялазнаўства і тонкага хімічнага сінтэзу.
| Гафній, 72Hf | |
| Знешні выгляд | Сталёва-шэры |
| Атамны нумар (Z) | 72 |
| Фаза на стандартнай тэмпературы | Цвёрды |
| Тэмпература плаўлення | 2506 К (2233℃, 4051 ℉) |
| Тэмпература кіпення | 4876 К (4603 ℃, 8317 ℃) |
| Шчыльнасць (пры 20℃) | 13,281 г/см3 |
| У вадкім стане (пры тэмпературы пл. пл.) | 12 г/см3 |
| Цеплыня плаўлення | 27,2 кДж/моль |
| Цеплыня выпарэння | 648 кДж/моль |
| Малярная цеплаёмістасць | 25,73 Дж/(моль·К) |
| Удзельная цеплаёмістасць | 144,154 Дж/(кг·К) |
Карпаратыўны стандарт тэтрахларыду гафнія класа чысціні 5N
| Сімвал | Li 7 (мільёнаў на мільярд) | Будзьце 9 (мільёнаў на мільярд) | Na23 (міль/міль) | Mg 24 (мільгацетат на мільярд) | Al 27 (мільёнаў на мільярд) | K 39 (мільёнаў на мільярд) | Ca 40 (міль/міліён) | V 51 (мільёны на мільярд) | Cr 52 (міліміты на мільярд) | Mn 55 (міліміты на мільярд) | Fe 56 (мільгаціны на мільярд) | Co 59 (мільёны на мільярд) | Ni 60 (міліпраміле) | Cu 63 (міль/міль) | Zn 66 (міліміты на мільярд) | Ga 69 (мільёны на мільярд) | Ge 74 (мільёны на мільярд) | Sr 87 (міліміты на мільярд) |
| UMHT5N | 0,371 | 2.056 | 17.575 | 6.786 | 87.888 | 31.963 | 66,976 | 0,000 | 74.184 | 34.945 | 1413.776 | 21.639 | 216.953 | 2.194 | 20.241 | 12.567 | 8.769 | 3846.227 |
| Zr 90 (міліпраміле) | Nb 93 (міліміты на мільярд) | Mo98 (міліміту на мільярд) | Pd106 (міліміты на мільярд) | Ag 107 (міліміты на мільярд) | Як 108 (міліпраміле) | Cd 111 (міліміты на мільярд) | У 115 (міліпраміле) | Sn 118 (міліміты на мільярд) | Sb 121 (міліпраміле) | Ti131 (міліміты на мільярд) | Ba 138 (міліміты на мільярд) | W 184 (міліміты на мільярд) | Au -2197 (міліёнаў на мільярд) | Hg 202 (міліміты на мільярд) | Tl 205 (міліпраміле) | Pb 208 (міліміты на мільярд) | Bi 209 (міліміты на мільярд) |
| 41997.655 | 8.489 | 181.362 | 270.662 | 40.536 | 49.165 | 5.442 | 0,127 | 26.237 | 1,959 | 72.198 | 0,776 | 121.391 | 1707.062 | 68.734 | 0,926 | 14.582 | 36.176 |
Каментарый: Вышэйпаказаныя параметры былі выяўлены з дапамогай ICP-MS.
Тэтрахларыд гафнію (HfCl₄) — бясколернае крышталічнае цвёрдае рэчыва з малекулярнай масай 320,30 г/моль і рэгістрацыйным нумарам CAS 13499-05-3. Яно плавіцца пры тэмпературы 320 °C і сублімуецца прыблізна пры тэмпературы 317 °C пры навакольным ціску. Злучэнне надзвычай гіграскапічнае і экзатэрмічна і энергічна рэагуе з вільгаццю, што патрабуе захоўвання ў бязводных, інертных атмасферных умовах (напрыклад, аргон або азот) у шчыльна закрытых кантэйнерах. З-за яго моцнай каразійнай актыўнасці непасрэдны кантакт са скурай або вачыма можа прывесці да сур'ёзных хімічных апёкаў. Як каразійнае небяспечнае рэчыва 8 класа (UN2509), пры апрацоўцы патрабуецца выкарыстанне адпаведных сродкаў індывідуальнай абароны (СІА), у тым ліку хімічна ўстойлівых пальчатак, ахоўных акуляраў і сродкаў абароны органаў дыхання ў выпадках, калі магчыма ўтварэнне пылу.
Для чаго выкарыстоўваецца тэтрахларыд гафнію?
Тэтрахларыд гафнію (HfCl₄)— гэта ўніверсальнае неарганічнае злучэнне, якое дзякуючы сваім унікальным хімічным уласцівасцям знаходзіць шырокае прымяненне ў шматлікіх высокатэхналагічных галінах:
- Паўправаднікі і электронныя матэрыялы: ён служыць ключавым папярэднікам для падрыхтоўкі матэрыялаў з высокай дыэлектрычнай пастаяннай (такіх як дыяксід гафнію), якія выкарыстоўваюцца ў ізаляцыйных пластах затвораў транзістараў для значнага павышэння прадукцыйнасці мікрасхем. Ён таксама шырока выкарыстоўваецца ў працэсах хімічнага асаджэння з паравой фазы (CVD) для нанясення тонкіх плёнак металічнага гафнію або злучэнняў гафнію, якія ўжываюцца ў высокапрадукцыйных транзістарах, прыладах памяці і г.д.
- Звышвысокатэмпературная кераміка і аэракасмічная прамысловасць: выкарыстоўваецца ў вытворчасці звышвысокатэмпературных керамічных матэрыялаў, якія валодаюць выдатнай устойлівасцю да высокіх тэмператур, зносаўстойлівасцю і каразійнай устойлівасцю. Гэтая кераміка падыходзіць для экстрэмальных умоў, такіх як гарачыя секцыі рухавікоў самалётаў і сопла ракет. Акрамя таго, яна можа выкарыстоўвацца ў матэрыялах для ўпакоўкі магутных святлодыёдаў для паляпшэння цеплааддачы прылад і падаўжэння тэрміну службы.
- Каталіз і арганічны сінтэз: як эфектыўны каталізатар кіслаты Льюіса, ён спрыяе такім рэакцыям, як палімерызацыя алефінаў (напрыклад, як папярэднік для каталізатараў Цыглера-Ната), этэрыфікацыя спіртоў і кіслот, ацыляванне і 1,3-дыпалярныя цыклапрылучэнні, павялічваючы хуткасць рэакцый і селектыўнасць. Ён таксама выкарыстоўваецца ў тонкім хімічным сінтэзе араматызатараў і фармацэўтычных прэпаратаў.
- Атамная прамысловасць: дзякуючы добрай тэрмічнай і хімічнай стабільнасці ўжываецца ў сістэмах астуджэння ядзерных рэактараў і ў якасці пакрыццяў для ядзернага паліва, паляпшаючы каразійную стойкасць і тэрмічную стабільнасць.
- Энергетычны сектар: выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны для сінтэзу цвёрдых электралітаў, такіх як фасфат літыя-гафнія, для распрацоўкі літыевых акумулятараў з высокай іоннай праводнасцю. Ён таксама служыць папярэднікам для катодных матэрыялаў высокай ёмістасці ў літыевых і натрыевых акумулятарах.
- Падзел цырконія і гафнія: выкарыстоўваючы розніцу ў лятучасці паміж тэтрахларыдам цырконія і тэтрахларыдам гафнія, іх можна эфектыўна падзяліць з дапамогай фракцыйнай дыстыляцыі або газавай храматаграфіі. Гэта важны прамысловы метад атрымання чыстага гафнія.
Карацей кажучы, тэтрахларыд гафнію адыгрывае незаменную ролю ў паўправадніках, перадавых матэрыялах, каталізе, ядзернай энергетыцы і новых энергетычных сектарах, зарэкамендаваў сябе як асноўная сыравіна ў сучасных высокатэхналагічных галінах прамысловасці.
