हेफ़नियम

हेफ़नियम प्रतीक (रसायन विज्ञान) एचएफ और परमाणु संख्या 72 के साथ एक रासायनिक तत्व है। एक चमक (खनिज), चांदी ग्रे, टेट्रावैलेंस  संक्रमण धातु, हेफ़नियम रासायनिक रूप से  zirconium  जैसा दिखता है और कई ज़िरकोनियम खनिजों में पाया जाता है। इसका अस्तित्व 1869 में मेंडेलीव के अनुमानित तत्व थे, हालांकि 1923 तक डिर्क कोस्टर और जॉर्ज डे हेवेसी द्वारा इसकी पहचान नहीं की गई थी, इसे खोजा जाने वाला अंतिम स्थिर न्यूक्लाइड तत्व बना दिया गया (1925 में अंतिम  रेनीयाम )। हेफ़नियम के नाम पर रखा गया है Hafnia, कोपेनहेगन#व्युत्पत्तिविज्ञान का लैटिन नाम, जहां इसकी खोज की गई थी। हेफ़नियम का उपयोग तंतु और इलेक्ट्रोड में किया जाता है। कुछ अर्धचालक निर्माण प्रक्रियाएं 45 नैनोमीटर और छोटी फीचर लंबाई पर एकीकृत परिपथों के लिए इसके ऑक्साइड का उपयोग करती हैं। विशेष अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ सुपरलॉइज़ में नाइओबियम, टाइटेनियम या टंगस्टन के संयोजन में हेफ़नियम होता है।

हेफ़नियम का बड़ा न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन (भौतिकी) इसे परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में नियंत्रण छड़ों में न्यूट्रॉन अवशोषण के लिए एक अच्छी सामग्री बनाता है, लेकिन साथ ही यह आवश्यक है कि इसे परमाणु रिएक्टरों में इस्तेमाल होने वाले न्यूट्रॉन-पारदर्शी संक्षारण प्रतिरोधी जिरकोनियम मिश्र धातुओं से हटाया जाए।

भौतिक विशेषताएं
<अनुभाग प्रारंभ = गुण /> हेफ़नियम एक चमकदार, चांदी, नमनीय धातु है जो संक्षारण प्रतिरोधी और रासायनिक रूप से जिरकोनियम के समान है (इसकी रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन ों की समान संख्या होने के कारण, एक ही समूह में होने के कारण, लेकिन सापेक्षतावादी क्वांटम रसायन विज्ञान के लिए भी; 5 से 6 अवधि तक परमाणु त्रिज्या का अपेक्षित विस्तार लैंथेनाइड संकुचन द्वारा लगभग बिल्कुल रद्द कर दिया गया है)। हेफ़नियम 2388 के पर अपने अल्फा रूप, एक हेक्सागोनल क्लोज-पैक जाली, से अपने बीटा रूप, एक शरीर-केंद्रित घन जाली में बदलता है। हेफ़नियम धातु के नमूनों के भौतिक गुण जिरकोनियम अशुद्धियों से स्पष्ट रूप से प्रभावित होते हैं, विशेष रूप से परमाणु गुण, क्योंकि इन दो तत्वों को उनकी रासायनिक समानता के कारण अलग करना सबसे कठिन है। <अनुभाग अंत = गुण />

इन धातुओं के बीच एक उल्लेखनीय भौतिक अंतर उनका घनत्व है, जिरकोनियम में हेफ़नियम का लगभग आधा घनत्व होता है। हेफ़नियम के सबसे उल्लेखनीय परमाणु भौतिकी गुण इसके उच्च तापीय न्यूट्रॉन न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन हैं और यह कि कई अलग-अलग हेफ़नियम समस्थानिकों के नाभिक आसानी से दो या दो से अधिक न्यूट्रॉन को अवशोषित करते हैं। इसके विपरीत, जिरकोनियम थर्मल न्यूट्रॉन के लिए व्यावहारिक रूप से पारदर्शी है, और यह आमतौर पर परमाणु रिएक्टरों के धातु घटकों के लिए उपयोग किया जाता है - विशेष रूप से उनके परमाणु ईंधन छड़ों का आवरण।

रासायनिक विशेषताएं
हेफ़नियम हवा में प्रतिक्रिया करके एक निष्क्रियता (रसायन विज्ञान) बनाता है जो आगे क्षरण को रोकता है। धातु पर एसिड आसानी से हमला नहीं करता है लेकिन इसे हलोजन  के साथ ऑक्सीकृत किया जा सकता है या इसे हवा में जलाया जा सकता है। अपनी बहन धातु जिरकोनियम की तरह, बारीक विभाजित हेफ़नियम हवा में अनायास प्रज्वलित हो सकता है। धातु केंद्रित क्षार के लिए प्रतिरोधी है।

लैंथेनाइड संकुचन के परिणामस्वरूप, हेफ़नियम और जिरकोनियम का रसायन इतना समान है कि अलग-अलग रासायनिक प्रतिक्रियाओं के आधार पर दोनों को अलग नहीं किया जा सकता है। यौगिकों के गलनांक और क्वथनांक और सॉल्वैंट्स में घुलनशीलता इन जुड़वां तत्वों के रसायन विज्ञान में प्रमुख अंतर हैं।

समस्थानिक
हेफ़नियम के कम से कम 36 समस्थानिक देखे गए हैं, जिनकी द्रव्यमान संख्या 153 से 188 तक है। पांच स्थिर समस्थानिक 176 से 180 की सीमा में हैं। 153एचएफ को $7$ सबसे स्थिर एक के लिए वर्ष, प्राथमिक रेडियोन्यूक्लाइड 174एचएफ. विलुप्त रेडियोन्यूक्लाइड 182Hf का आधा जीवन है $8.9 million years$, और ग्रहीय कोर के गठन के लिए एक हेफ़नियम-टंगस्टन डेटिंग है। परमाणु आइसोमर 178m2Hf हथियार के रूप में इसके संभावित उपयोग को लेकर कई वर्षों से हेफ़नियम विवाद में था।

घटना
हेफ़नियम का द्रव्यमान द्वारा पृथ्वी की ऊपरी पपड़ी (भूविज्ञान) के लगभग 5.8 भाग प्रति मिलियन होने का अनुमान है। यह पृथ्वी पर एक मुक्त तत्व के रूप में मौजूद नहीं है, लेकिन जिक्रोन, ZrSiO जैसे प्राकृतिक ज़िरकोनियम यौगिकों में ज़िरकोनियम के साथ ठोस घोल में संयुक्त पाया जाता है।4, जिसमें आमतौर पर Zr का लगभग 1-4% Hf द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। विरले ही, क्रिस्टलीकरण के दौरान आइसोस्ट्रक्चरल मिनरल हैफॉन देने के लिए एचएफ/जेडआर अनुपात बढ़ता है (Hf,Zr)SiO4, परमाणु Hf> Zr के साथ। असामान्य रूप से उच्च एचएफ सामग्री वाले विभिन्न प्रकार के जिक्रोन के लिए एक अप्रचलित नाम एल्वाइट है। जिरकोन (और इसलिए हेफ़नियम) अयस्कों का एक प्रमुख स्रोत भारी खनिज रेत अयस्क जमा, पेगमाटाइट्स, विशेष रूप से ब्राजील और मलावी में, और कार्बोनाइट घुसपैठ, विशेष रूप से माउंट वेल्ड, पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में क्राउन पॉलीमेटैलिक जमा है। हेफ़नियम का एक संभावित स्रोत ऑस्ट्रेलिया के न्यू साउथ वेल्स में डब्बू में दुर्लभ जिक्रोन-हेफ़नियम सिलिकेट्स आसानी से घुलनशील  या armstrongite युक्त ट्रैकाइट है।

उत्पादन
टाइटेनियम अयस्क इल्मेनाइट और रूटाइल के भारी खनिज रेत अयस्क जमा से अधिकांश खनन ज़िरकोनियम प्राप्त होता है, और इसलिए अधिकांश हेफ़नियम भी। ज़िरकोनियम एक अच्छा परमाणु ईंधन-रॉड क्लैडिंग धातु है, जिसमें बहुत कम न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन और उच्च तापमान पर अच्छी रासायनिक स्थिरता के वांछनीय गुण हैं। हालांकि, हेफ़नियम के न्यूट्रॉन-अवशोषित गुणों के कारण, जिरकोनियम में हेफ़नियम की अशुद्धियाँ इसे परमाणु-रिएक्टर अनुप्रयोगों के लिए बहुत कम उपयोगी बनाती हैं। इस प्रकार, परमाणु ऊर्जा में उनके उपयोग के लिए जिरकोनियम और हेफ़नियम का लगभग पूर्ण पृथक्करण आवश्यक है। हेफ़नियम मुक्त जिरकोनियम का उत्पादन हेफ़नियम का मुख्य स्रोत है। हेफ़नियम और जिरकोनियम के रासायनिक गुण लगभग समान हैं, जिससे दोनों को अलग करना मुश्किल हो जाता है। पहले इस्तेमाल की गई विधियाँ - अमोनियम फ्लोराइड लवण का आंशिक क्रिस्टलीकरण (रसायन विज्ञान)। या क्लोराइड का आंशिक आसवन - औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त साबित नहीं हुए हैं। 1940 के दशक में परमाणु रिएक्टर कार्यक्रमों के लिए जिरकोनियम को सामग्री के रूप में चुने जाने के बाद, एक पृथक्करण विधि विकसित की जानी थी। विभिन्न प्रकार के सॉल्वैंट्स के साथ तरल-तरल निष्कर्षण प्रक्रियाएं विकसित की गईं और अभी भी हेफ़नियम के उत्पादन के लिए उपयोग की जाती हैं। निर्मित सभी हेफ़नियम धातु का लगभग आधा जिरकोनियम शोधन के उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित होता है। पृथक्करण का अंतिम उत्पाद हेफ़नियम टेट्राक्लोराइड | हेफ़नियम (IV) क्लोराइड है। क्रोल प्रक्रिया के अनुसार, शुद्ध हेफ़नियम (IV) क्लोराइड को मैगनीशियम  या सोडियम के साथ घटाकर धातु में परिवर्तित किया जाता है।

आगे की शुद्धि क्रिस्टल बार प्रक्रिया द्वारा विकसित एक रासायनिक परिवहन प्रतिक्रिया से प्रभावित होती है: एक बंद बर्तन में, हेफ़नियम आयोडीन के साथ तापमान पर प्रतिक्रिया करता है 500 °C, हेफ़नियम (IV) आयोडाइड बनाना; के टंगस्टन फिलामेंट पर 1700 °C रिवर्स रिएक्शन अधिमानतः होता है, और रासायनिक रूप से बाध्य आयोडीन और हेफ़नियम मूल तत्वों में अलग हो जाते हैं। हेफ़नियम टंगस्टन फिलामेंट पर एक ठोस कोटिंग बनाता है, और आयोडीन अतिरिक्त हेफ़नियम के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक स्थिर आयोडीन टर्नओवर होता है और यह सुनिश्चित करता है कि हेफ़नियम उत्पादन के पक्ष में रासायनिक संतुलन बना रहे। ::

रासायनिक यौगिक
लैंथेनाइड संकुचन के कारण, हेफ़नियम(IV) (0.78 आंग्स्ट्रॉम) की आयनिक त्रिज्या ज़िरकोनियम (IV) (0.79 एंगस्ट्रॉम) के लगभग समान है। नतीजतन, हेफ़नियम (चतुर्थ) और जिरकोनियम (चतुर्थ) के यौगिकों में बहुत समान रासायनिक और भौतिक गुण होते हैं। हेफ़नियम और ज़िरकोनियम प्रकृति में एक साथ पाए जाते हैं और उनके आयनिक रेडी की समानता उनके रासायनिक पृथक्करण को कठिन बना देती है। हेफ़नियम +4 के ऑक्सीकरण अवस्था में अकार्बनिक रसायन का निर्माण करता है। हैलोजन इसके साथ अभिक्रिया करके हेफ़नियम टेट्राहैलाइड बनाता है। उच्च तापमान पर, हेफ़नियम ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, कार्बन, बोरॉन, गंधक  और सिलिकॉन के साथ प्रतिक्रिया करता है। निम्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं में हेफ़नियम के कुछ यौगिकों को जाना जाता है। हेफ़नियम (IV) क्लोराइड और हेफ़नियम (IV) आयोडाइड का हेफ़नियम धातु के उत्पादन और शुद्धिकरण में कुछ अनुप्रयोग हैं। वे बहुलक संरचनाओं के साथ वाष्पशील ठोस होते हैं। ये टेट्राक्लोराइड्स विभिन्न ऑर्गेनोज़िरकोनियम रसायन जैसे हैफनोसीन डाइक्लोराइड और टेट्राबेंज़िलहाफनियम के पूर्ववर्ती हैं।

सफेद हेफ़नियम ऑक्साइड (HfO2), 2,812 °C के गलनांक और लगभग 5,100 °C के क्वथनांक के साथ, zirconia के समान है, लेकिन थोड़ा अधिक बुनियादी है। हेफ़नियम कार्बाइड 3,890 डिग्री सेल्सियस से अधिक पिघलने बिंदु के साथ ज्ञात सबसे अधिक अपवर्तन (धातु विज्ञान) द्विआधारी यौगिक है, और हेफ़नियम नाइट्राइड 3,310 डिग्री सेल्सियस के पिघलने बिंदु के साथ सभी ज्ञात धातु नाइट्राइडों में सबसे अधिक अपवर्तक है। इसने प्रस्तावों को जन्म दिया है कि हेफ़नियम या इसके कार्बाइड निर्माण सामग्री के रूप में उपयोगी हो सकते हैं जो बहुत अधिक तापमान के अधीन हैं। मिश्रित कार्बाइड टैंटलम हेफ़नियम कार्बाइड वर्तमान में ज्ञात किसी भी यौगिक का उच्चतम गलनांक रखता है, 4263 K. हाल के सुपरकंप्यूटर सिमुलेशन 4,400K के पिघलने बिंदु के साथ हेफ़नियम मिश्र धातु का सुझाव देते हैं।

इतिहास
1869 में रासायनिक तत्वों के आवधिक कानून पर अपनी रिपोर्ट में, दिमित्री मेंडेलीव ने टाइटेनियम और जिरकोनियम के एक भारी एनालॉग के मेंडेलीव के अनुमानित तत्वों का अनुमान लगाया था। 1871 में अपने निर्माण के समय, मेंडेलीव का मानना ​​था कि तत्वों को उनके परमाणु द्रव्यमान द्वारा क्रमबद्ध किया गया था और ज़िरकोनियम के नीचे के स्थान पर लेण्टेनियुम  (तत्व 57) रखा था। तत्वों के विशिष्ट वजन का निर्धारण और रासायनिक और भौतिक गुणों की तुलना करके तत्वों का सटीक स्थान और लापता तत्वों का स्थान किया गया था। 1914 में हेनरी मोस्ले द्वारा किए गए एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी ने वर्णक्रमीय रेखा और प्रभावी परमाणु आवेश के बीच प्रत्यक्ष निर्भरता दिखाई। इसने आवर्त सारणी के भीतर अपनी जगह का पता लगाने के लिए परमाणु आवेश, या किसी तत्व की परमाणु संख्या का उपयोग किया। इस पद्धति के साथ, मोसले ने लैंथेनाइड्स की संख्या निर्धारित की और संख्या 43, 61, 72, और 75 में परमाणु संख्या अनुक्रम में अंतराल दिखाया। अंतराल की खोज से लापता तत्वों की व्यापक खोज हुई। 1914 में, कई लोगों ने हेनरी मोस्ले द्वारा उस समय के अनदेखे तत्व 72 के लिए आवर्त सारणी में अंतराल की भविष्यवाणी के बाद खोज का दावा किया। जॉर्जेस अर्बन ने दावा किया कि उन्होंने 1907 में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में तत्व 72 पाया और 1911 में सेल्टियम पर अपने परिणाम प्रकाशित किए। बाद में पाए गए तत्व के साथ न तो स्पेक्ट्रा और न ही रासायनिक व्यवहार का दावा किया गया था, और इसलिए लंबे समय तक चलने वाले विवाद के बाद उनका दावा खारिज कर दिया गया था। विवाद आंशिक रूप से था क्योंकि रसायनज्ञों ने रासायनिक तकनीकों का समर्थन किया था, जिसके कारण सेल्टियम की खोज हुई, जबकि भौतिकविदों ने नई एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी पद्धति के उपयोग पर भरोसा किया, जिसने साबित किया कि अर्बेन द्वारा खोजे गए पदार्थों में तत्व 72 नहीं था। 1921 में, चार्ल्स रूजले बरी|चार्ल्स आर. बरी सुझाव दिया कि तत्व 72 जिरकोनियम जैसा होना चाहिए और इसलिए दुर्लभ पृथ्वी तत्व समूह का हिस्सा नहीं था। 1923 की शुरुआत में, नील्स बोह्र और अन्य लोग बरी के साथ सहमत हुए। ये सुझाव बोह्र के परमाणु के सिद्धांतों पर आधारित थे जो रसायनज्ञ चार्ल्स बरी के समान थे, मोसले की एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी, और फ्रेडरिक पैनेथ के रासायनिक तर्क। इन सुझावों से प्रोत्साहित होकर और 1922 में अर्बेन के दावों के पुन: प्रकट होने से कि तत्व 72 1911 में खोजा गया एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व था, डर्क कोस्टर और हेवेसी के जॉर्ज को जिरकोनियम अयस्कों में नए तत्व की खोज के लिए प्रेरित किया गया था। 1923 में कोपेनहेगन, डेनमार्क में हेफ़नियम की खोज दोनों ने की थी, जो मेंडेलीव की मूल 1869 की भविष्यवाणी को मान्य करता है। यह अंततः एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण के माध्यम से नॉर्वे में जिक्रोन में पाया गया। जिस स्थान पर खोज हुई थी, उस तत्व का नाम कोपेनहेगन, हाफनिया, नील्स बोह्र के गृह नगर के लैटिन नाम के नाम पर रखा गया था। आज, कोपेनहेगन विश्वविद्यालय के विज्ञान संकाय के कोपेनहेगन विश्वविद्यालय अपने मुहर (उपकरण)  में हेफ़नियम परमाणु की एक शैलीबद्ध छवि का उपयोग करता है। हैफ़नियम को ज़िरकोनियम से डबल अमोनियम या पोटैशियम  फ्लोराइड्स के बार-बार पुनर्संरचना के माध्यम से वल्देमार थल जांटजेन और वॉन हेवेसी द्वारा अलग किया गया था। 1924 में एक गर्म टंगस्टन फिलामेंट के ऊपर हेफ़नियम टेट्राआयोडाइड वाष्प प्रवाहित करके धात्विक हेफ़नियम तैयार करने वाले एंटोन एडुआर्ड वैन अर्केल और जान हेंड्रिक डी बोअर पहले थे।  जिरकोनियम और हेफ़नियम के विभेदक शुद्धिकरण की यह प्रक्रिया आज भी उपयोग में है।

1923 में, आवर्त सारणी से छह पूर्वानुमानित तत्व अभी भी गायब थे: 43 (टेक्नेटियम), 61 (वादा), 85 (एस्टाटिन), और 87 (फ्रैनशियम) रेडियोधर्मी तत्व हैं और केवल पर्यावरण में ट्रेस मात्रा में मौजूद हैं, इस प्रकार तत्व 75 (रेनियम) और 72 (हेफ़नियम) अंतिम दो अज्ञात गैर-रेडियोधर्मी तत्व बनाते हैं।

अनुप्रयोग
उत्पादित अधिकांश हेफ़नियम का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के लिए नियंत्रण छड़ों के निर्माण में किया जाता है। कई विवरण इस तथ्य में योगदान करते हैं कि हेफ़नियम के लिए केवल कुछ तकनीकी उपयोग हैं: सबसे पहले, हेफ़नियम और ज़िरकोनियम के बीच घनिष्ठ समानता अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए अधिक प्रचुर मात्रा में ज़िरकोनियम का उपयोग करना संभव बनाती है; दूसरा, 1950 के दशक के अंत में हेफ़नियम मुक्त ज़िरकोनियम के लिए परमाणु उद्योग में उपयोग के बाद हेफ़नियम पहली बार शुद्ध धातु के रूप में उपलब्ध था। इसके अलावा, कम बहुतायत और कठिन जुदाई तकनीक आवश्यक इसे एक दुर्लभ वस्तु बनाती है। जब फुकुशिमा दाइची परमाणु आपदा के बाद हेफ़नियम मुक्त जिरकोनियम की मांग में गिरावट आई, तो हेफ़नियम की कीमत 2014 में $500-600/किग्रा से तेज़ी से बढ़कर 2015 में लगभग $1000/किग्रा हो गई।

परमाणु रिएक्टर
कई हेफ़नियम समस्थानिकों के नाभिक प्रत्येक न्यूट्रॉन को अवशोषित कर सकते हैं। यह हेफ़नियम को परमाणु रिएक्टरों के लिए नियंत्रण छड़ों में उपयोग के लिए एक अच्छी सामग्री बनाता है। इसका न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन (कैप्चर रेजोनेंस इंटीग्रल Io ≈ 2000 खलिहान) ज़िरकोनियम का लगभग 600 गुना है (अन्य तत्व जो नियंत्रण छड़ के लिए अच्छे न्यूट्रॉन-अवशोषक हैं, कैडमियम और बोरॉन हैं)। उत्कृष्ट यांत्रिक गुण और असाधारण संक्षारण प्रतिरोध गुण दबाव वाले जल रिएक्टरों के कठोर वातावरण में इसके उपयोग की अनुमति देते हैं। जर्मन अनुसंधान रिएक्टर रिसर्च रिएक्टर म्यूनिख II न्यूट्रॉन अवशोषक के रूप में हेफ़नियम का उपयोग करता है। यह सैन्य रिएक्टरों में भी आम है, खासकर अमेरिकी नौसैनिक रिएक्टरों में, लेकिन असैन्य लोगों में शायद ही कभी पाया जाता है, शिपिंगपोर्ट परमाणु ऊर्जा स्टेशन  (नौसेना रिएक्टर का रूपांतरण) का पहला कोर एक उल्लेखनीय अपवाद है।

मिश्र
हेफ़नियम का उपयोग लोहे, टाइटेनियम, नाइओबियम, टैंटलम और अन्य धातुओं के मिश्र धातुओं में किया जाता है। तरल प्रणोदक रॉकेट |लिक्विड-रॉकेट थ्रस्टर नोजल के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एक मिश्र धातु, उदाहरण के लिए अपोलो लूनर मॉड्यूल का मुख्य इंजन, C103 है जिसमें 89% नाइओबियम, 10% हेफ़नियम और 1% टाइटेनियम होता है। हेफ़नियम के छोटे जोड़ निकेल-आधारित मिश्र धातुओं पर सुरक्षात्मक ऑक्साइड स्केल के पालन को बढ़ाते हैं। यह विशेष रूप से चक्रीय तापमान स्थितियों के तहत संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करता है जो बल्क सामग्री और ऑक्साइड परत के बीच थर्मल तनाव को प्रेरित करके ऑक्साइड स्केल को तोड़ते हैं।

माइक्रोप्रोसेसर
हेफ़नियम-आधारित यौगिक इंटेल, आईबीएम और अन्य से एकीकृत सर्किट के 45 एनएम उत्पादन में गेट (ट्रांजिस्टर) इंसुलेटर में कार्यरत हैं। हेफ़नियम ऑक्साइड-आधारित यौगिक व्यावहारिक उच्च-के ढांकता हुआ हैं, जो गेट लीकेज करंट को कम करने की अनुमति देते हैं जो इस तरह के पैमानों पर प्रदर्शन को बेहतर बनाता है।

आइसोटोप जियोकेमिस्ट्री
हैफ़नियम और ल्यूटेशियम  के आइसोटोप ( ytterbium  के साथ) का उपयोग आइसोटोप जियोकेमिस्ट्री और  भूकालानुक्रम  अनुप्रयोगों में, ल्यूटेशियम-हेफ़नियम डेटिंग में भी किया जाता है। इसे अक्सर मेंटल (भूविज्ञान) के समस्थानिक विकास के अनुरेखक के रूप में उपयोग किया जाता है | समय के माध्यम से पृथ्वी का मेंटल। यह है क्योंकि 176लू का क्षय होता है 176Hf जिसकी अर्ध-आयु लगभग 37 अरब वर्ष है। अधिकांश भूगर्भीय सामग्रियों में, जिरकोन हेफ़नियम (>10,000 पीपीएम) का प्रमुख मेजबान है और अक्सर भूविज्ञान में हेफ़नियम अध्ययन का केंद्र बिंदु होता है। हेफ़नियम को जिरकॉन क्रिस्टल संरचना में आसानी से प्रतिस्थापित किया जाता है, और इसलिए हेफ़नियम गतिशीलता और संदूषण के लिए बहुत प्रतिरोधी है। ज़िरकॉन में भी बेहद कम लू/एचएफ अनुपात है, जो शुरुआती ल्यूटेटियम के लिए न्यूनतम सुधार करता है। हालांकि लू/एचएफ प्रणाली का उपयोग किसी एन डी मॉडल उम्र उम्र की गणना करने के लिए किया जा सकता है, यानी वह समय जिस पर यह किसी दिए गए समस्थानिक जलाशय जैसे कि समाप्त-मेंटल मॉडल से प्राप्त किया गया था, ये युग अन्य भू-कालानुक्रमिक के समान भूगर्भिक महत्व नहीं रखते हैं। तकनीकों के रूप में परिणाम अक्सर समस्थानिक मिश्रण उत्पन्न करते हैं और इस प्रकार उस सामग्री की औसत आयु प्रदान करते हैं जिससे इसे प्राप्त किया गया था।

गहरा लाल रंग एक अन्य खनिज है जिसमें जियोक्रोनोमीटर के रूप में कार्य करने के लिए हेफ़नियम की प्रशंसनीय मात्रा होती है। गार्नेट में पाए जाने वाले उच्च और परिवर्तनशील लू/एचएफ अनुपात इसे कायांतरण घटनाओं के कालनिर्धारण के लिए उपयोगी बनाते हैं।

अन्य उपयोग
इसकी गर्मी प्रतिरोध और ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के संबंध के कारण, हेफ़नियम गैस से भरे और तापदीप्त लैंप में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के लिए एक अच्छा अपमार्जक है। हवा में इलेक्ट्रॉनों को बहाने की क्षमता के कारण हेफ़नियम का उपयोग प्लाज्मा काटना में इलेक्ट्रोड के रूप में भी किया जाता है। की उच्च ऊर्जा सामग्री 178m2Hf अमेरिका में DARPA द्वारा वित्तपोषित कार्यक्रम की चिंता थी। इस कार्यक्रम ने अंततः निष्कर्ष निकाला कि उपर्युक्त का उपयोग करना एक्स-रे ट्रिगरिंग तंत्र के साथ उच्च-उपज वाले हथियारों का निर्माण करने के लिए हेफ़नियम का एचएफ परमाणु आइसोमर - प्रेरित गामा उत्सर्जन का एक अनुप्रयोग - इसके खर्च के कारण अव्यवहारिक था। हेफ़नियम विवाद देखें।

हेफ़नियम मेटालोसिन यौगिकों को हेफ़नियम टेट्राक्लोराइड और विभिन्न साइक्लोपेंटैडिएन-प्रकार के लिगेंड प्रजातियों से तैयार किया जा सकता है। शायद सबसे सरल हेफ़नियम मेटालोसिन हैफ़नोसीन डाइक्लोराइड है। हेफ़नियम मेटलोसीन समूह 4 संक्रमण धातु मेटलोसिन उत्प्रेरक के एक बड़े संग्रह का हिस्सा हैं जिनका उपयोग दुनिया भर में POLYETHYLENE और polypropylene  जैसे polyolefin रेजिन के उत्पादन में किया जाता है।

एक पाइरिडाइल-एमिडोहाफनियम उत्प्रेरक का उपयोग प्रोपलीन के नियंत्रित आइसो-चयनात्मक पोलीमराइज़ेशन के लिए किया जा सकता है जिसे बाद में पॉलीथीन के साथ जोड़ा जा सकता है ताकि एक बहुत कठिन पुनर्नवीनीकरण प्लास्टिक बनाया जा सके। हेफ़नियम डिसेलेनाइड का अध्ययन spintronics में किया जाता है, इसके चार्ज घनत्व तरंग और अतिचालकता  के लिए धन्यवाद।

सावधानियां
हेफ़नियम की मशीनिंग करते समय सावधानी बरतने की आवश्यकता होती है क्योंकि यह पायरोफोरिक है - हवा के संपर्क में आने पर महीन कण अनायास दहन कर सकते हैं। जिन यौगिकों में यह धातु होती है, वे शायद ही कभी अधिकांश लोगों द्वारा देखी जाती हैं। शुद्ध धातु को विषाक्त नहीं माना जाता है, लेकिन हेफ़नियम यौगिकों को संभाला जाना चाहिए जैसे कि वे विषाक्त थे क्योंकि धातुओं के आयनिक रूपों में आमतौर पर विषाक्तता का सबसे बड़ा जोखिम होता है, और हेफ़नियम यौगिकों के लिए सीमित पशु परीक्षण किया गया है। लोगों को कार्यस्थल में सांस लेने, इसे निगलने, त्वचा से संपर्क करने और आंखों से संपर्क करने से हेफ़नियम के संपर्क में लाया जा सकता है। व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन (OSHA) ने कार्यस्थल में हेफ़नियम और हेफ़नियम यौगिकों के संपर्क के लिए TWA 0.5 mg/m के रूप में कानूनी सीमा (अनुमेय जोखिम सीमा) निर्धारित की है3 8 घंटे के कार्यदिवस पर। राष्ट्रीय व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य संस्थान (NIOSH) ने समान अनुशंसित जोखिम सीमा (REL) निर्धारित की है। 50 mg/m के स्तर पर3, हेफ़नियम IDLH है।

बाहरी संबंध

 * Hafnium at Los Alamos National Laboratory's periodic table of the elements
 * Hafnium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
 * Hafnium Technical & Safety Data
 * NLM Hazardous Substances Databank – Hafnium, elemental
 * Don Clark: Intel Shifts from Silicon to Lift Chip Performance - WSJ, 2007
 * Hafnium-based Intel 45nm Process Technology
 * CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
 * https://colnect.com/en/coins/list/composition/168-Hafnium