הפניום

הַפניום (באנגלית: Hafnium) הוא יסוד כימי מסדרת מתכות המעבר שסמלו הכימי Hf ומספרו האטומי 72.

הפניום

טנטלום - הפניום - לוטציום
Zr Hf Rf       72 Hf                                                                                                                                                                                                                                                                                           הטבלה המחזורית
נתונים בסיסיים
מספר אטומי	72
סמל כימי	Hf
סדרה כימית	מתכות מעבר
מראה
אפור מתכתי
תכונות אטומיות
משקל אטומי	178.49 u
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה	2, 8, 18, 32, 10, 2
קונפיגורציה אלקטרונית	[Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s²
דרגות חמצון	4
תכונות פיזיקליות
צפיפות	13,310 kg/m3
מצב צבירה בטמפ' החדר	מוצק
נקודת רתיחה	4,876K (4,602.85°C)
נקודת התכה	2,506K (2,232.85°C)
לחץ אדים	1.12×10^6Pa ב-2,500K
מהירות הקול	3,010 מטר לשנייה ב-293.15K
שונות
אלקטרושליליות	1.3
קיבול חום סגולי	140 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית	3.12×106/m·Ω
מוליכות חום	23 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה	658.5 kJ/mol
היסטוריה
מגלה	ג'ורג' דה הוושי
תאריך גילוי	1922
נקרא על שם	קופנהגן

תכונות

הפניום הוא מתכת מעבר בצבע אפור בעלת ברק מתכתי, עמידה בפני קורוזיה ודומה מבחינה כימית לזירקוניום (פרט לצפיפותו, שגבוהה פי שניים מזו של זירקוניום). תכונותיו מושפעות מריכוז הזירקוניום שבו ותהליך הפרדתם כרוך בקושי רב. להפניום פונקציית עבודה נמוכה יחסית של 3.9 אלקטרון-וולט.

הפניום קרביד הוא חומר בינארי (מורכב משני חלקים, כמו NaCl) בעל עמידות גבוהה מאוד בפני חום - טמפרטורת התכתו היא 3310 מעלות צלזיוס.

שימושים

• יישומים בבקרת כורים גרעיניים (יכולתו לבלוע נייטרונים גבוהה פי 600 מזו של זירקוניום).
• שימוש בסגסוגות, יחד עם ברזל, טיטניום, ניאוביום, טנטלום ומתכות נוספות.
• נשקל שימוש באיזוטופ הפניום בתור נשק גרעיני.
• תחמוצות הפניום משמשות החל משנת 2007 בתעשיית המיקרואלקטרוניקה, כחומר מבודד עבור טרנזיסטור MOSFET. תחמוצות ההפניום החליפו את תחמוצת הסיליקון כחומר המבודד, וזאת בשל היותן בעלות מקדם דיאלקטרי הגבוה פי 4–6 מזה של תחמוצת הסיליקון, כתלות בהרכב ובמבנה התחמוצת.

היסטוריה

ההפניום זוהה על ידי דירק קוסטר (Dirk Coster) וג'ורג' דה הוושי ב-1923 בקופנהגן שבדנמרק. זמן קצר לאחר גילויו, הדמיון בין הפניום לזירקוניום נחזה והוא זוהה במהלך אנליזה ספקטרוסקופית של זירקון בנורווגיה.

הפניום מתכתי בודד לראשונה על ידי יאן הנדריק דה בּוּר (Jan Hendrik de Boer) בעזרת יוד וטונגסטן.

צורה בטבע

בטבע הפניום אינו מופיע בצורתו החופשית, אך הוא נמצא בתרכובות יחד עם זירקוניום. מינרלים כמו אלביט וזירקון מכילים בדרך כלל 1-5% הפניום.
הדמיון הכימי בין זירקונים להפניום מקשה על הפרדתם וחצי מההפניום שמופק בעולם הוא תוצר לוואי של עיבוד זירקוניום.

אמצעי זהירות

על אף שרוב האנשים לא יתקלו בהפניום בחייהם, יש להתייחס אל תרכובותיו כאל חומרים רעילים (גם אם הם לא מסוכנים).
אבק הפניום מתכתי יכול להתלקח באופן ספונטני באוויר ולכן מצריך הקפדה על כללי זהירות.

קישורים חיצוניים

• הפניום ב-Webelements (אנגלית)
• הפניום, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)