Hafnium compounds
ہافنیم مرکبات وہ مرکبات ہیں جن میں عنصر ہافنیم (Hf) ہوتا ہے۔ لینتھانائڈ کے سکڑنے کی وجہ سے، ہیفنیم (IV) (0.78 اینگسٹروم) کا آئنک رداس تقریبا زرکونیم (IV) (0.79 اینگسٹروم) کے برابر ہے۔ نتیجتا، ہفنیم (IV) اور زرکونیم (IV) کے مرکبات کی کیمیائی اور جسمانی خصوصیات بہت ملتی جلتی ہیں۔ ہافنیم اور زرکونیم فطرت میں ایک ساتھ پائے جاتے ہیں اور ان کے آئنک ریڈیائی کی مماثلت ان کی کیمیائی علیحدگی کو کافی مشکل بنا دیتی ہے۔ ہافنیم + 4 کی آکسیکرن حالت میں غیر نامیاتی مرکبات بنانے کا رجحان رکھتا ہے۔ ہیلوجینز اس کے ساتھ تعامل کر کے ہیفنیم ٹیٹرا ہالائڈز بناتے ہیں۔ زیادہ درجہ حرارت پر ہافنیم آکسیجن، نائٹروجن، کاربن، بوران، سلفر اور سلکان کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ کم آکسیکرن کی حالتوں میں ہافنیم کے کچھ مرکبات معلوم ہیں۔ ہالیڈس ہافنیم (IV) فلورائڈ (HfF4) ایک سفید کرسٹل پاؤڈر ہے۔ اس میں ایک مونوکلینک کرسٹل ڈھانچہ ہے، جس میں خلائی گروپ C2/c (No.15) ہے، اور جالی مستقل a = 1.17 nm، b = 0.986 nm اور c = 0.764 nm ہے۔ ہافنیم (IV) کلورائد (HfCl4) بھی ایک سفید کرسٹل پاؤڈر ہے، جس کی ساخت مونوکلینک ہے۔ اسے کئی طریقوں سے تیار کیا جا سکتا ہے: 450 ڈگری سیلسیس سے اوپر کاربن ٹیٹراکلورائڈ اور ہیفنیم آکسائڈ کے رد عمل سے ؛ HfO2 + 2 CCl4 → HfCl4 + 2 COCl2 کلورین گیس یا سلفر مونوکلورائڈ کا استعمال کرتے ہوئے 600 ڈگری سیلسیس سے اوپر HfO2 اور کاربن کے مرکب کا کلورینشن: HfO2 + 2Cl2 + C → HfCl4 + CO2 250 ڈگری سیلسیس سے اوپر ہیفنیم کاربائڈ کا کلورینشن۔ ہافنیم (IV) برومائڈ (HfBr4) ایک بے رنگ، ڈائیمیگنیٹک نمی کے لیے حساس ٹھوس ہے جو خلا میں کم ہوتا ہے۔ یہ زرکونیم ٹیٹرا برومائڈ سے بہت ملتا جلتا ڈھانچہ اپناتا ہے، جس میں ہیفنیم ٹیٹراکلورائڈ کی پولیمرک نوعیت کے برعکس ٹیٹراہیڈرل ایچ ایف مراکز ہوتے ہیں۔ ہافنیم (IV) آیوڈائڈ (HfI4) ایک سرخ نارنجی، نمی کے لیے حساس، غیر لچکدار ٹھوس ہے جو ہافنیم کے مرکب کو اضافی آیوڈین کے ساتھ گرم کرنے سے پیدا ہوتا ہے۔ یہ ہافنیم دھات کی پیداوار کے لیے کرسٹل بار کے عمل میں ایک انٹرمیڈیٹ ہے۔ اس مرکب میں، ہافنیم کے مراکز آکٹاڈرل کوآرڈینیشن جیومیٹری کو اپناتے ہیں۔ زیادہ تر بائنری دھاتی ہالائڈز کی طرح، مرکب ایک پولیمرک ہے۔ یہ ایک جہتی پولیمر ہے جو کنارے سے مشترکہ بائیوکٹاڈرل ایچ ایف 2 آئی 8 ذیلی اکائیوں کی زنجیروں پر مشتمل ہے، جو ایچ ایف سی ایل 4 کے ذریعہ اپنائے گئے نقش سے ملتا جلتا ہے۔ غیر برائڈنگ آیوڈائڈ لگینڈوں میں Hf کے ساتھ برجنگ آیوڈائڈ لگینڈوں کے مقابلے میں چھوٹے بند ہوتے ہیں۔ ہافنیم (IV) کلورائد اور ہافنیم (IV) آیوڈائڈ کے ہافنیم دھات کی پیداوار اور صفائی میں کچھ استعمال ہوتے ہیں۔ وہ پولیمرک ڈھانچے کے ساتھ اتار چڑھاؤ والے ٹھوس ہوتے ہیں۔ یہ ٹیٹراکلورائڈز مختلف آرگنوہافنیم مرکبات جیسے ہیفنوسین ڈائکلورائڈ اور ٹیٹرا بینزائلہافنیم کے پیش رو ہیں۔ ہافنیم نچلے ہالائڈز جیسے ہافنیم (III) آیوڈائڈ بناتا ہے۔ ہافنیم ٹرائی ہالائڈز مضبوطی سے کم کرنے والے مرکبات ہوتے ہیں اور اس طرح ان میں کوئی آبی کیمسٹری نہیں ہوتی ہے۔ آکسائڈز سفید ہافنیم (IV) آکسائڈ (HfO2)، جسے ہافنیم ڈائی آکسائیڈ یا ہافنیا بھی کہا جاتا ہے، جس کا پگھلنے کا نقطہ 2,812 ڈگری سیلسیس اور ابلنے کا نقطہ تقریبا 5,100 ڈگری سیلسیس ہے، زرکونیا سے بہت ملتا جلتا ہے، لیکن قدرے زیادہ بنیادی ہے۔ یہ ایک برقی موصلیت ہے جس کا بینڈ گیپ 5.3 ~ 5.7 eV ہے۔ ہافنیم (IV) آکسائڈ عام طور پر زرکونیا (ZrO2) جیسی ساخت اختیار کرتا ہے۔ ٹی او او 2 کے برعکس، جس میں تمام مراحل میں چھ مربوط ٹی کی خصوصیات ہیں، زرکونیا اور ہافنیا سات مربوط دھات کے مراکز پر مشتمل ہیں۔ مختلف قسم کے دیگر کرسٹل مرحلے تجرباتی طور پر مشاہدہ کیے گئے ہیں، جن میں کیوبک فلورائٹ (ایف ایم ایم)، ٹیٹراگونل (پی 42/این ایم سی)، مونوکلینک (پی 21/سی) اور آرتھورومبک (پی بی سی اے اور پی این ایم اے) شامل ہیں۔ یہ بھی معلوم ہے کہ ہافنیا دباؤ اور درجہ حرارت کی ایک وسیع رینج پر دو دیگر آرتھورومبیک میٹاسٹیبل مراحل (خلائی گروپ پی سی اے 21 اور پی ایم این 21) کو اپنا سکتا ہے، ممکنہ طور پر ہافنیا کی پتلی فلموں میں مشاہدہ کی جانے والی فیرو الیکٹرکٹی کے ذرائع ہیں۔ جوہری پرت کے جمع ہونے سے جمع ہونے والی ہافنیم آکسائڈز کی پتلی فلمیں عام طور پر کرسٹل ہوتی ہیں۔ چونکہ سیمی کنڈکٹر آلات بے ساختہ فلمیں موجود ہونے سے فائدہ اٹھاتے ہیں، محققین نے ہیفنیم آکسائیڈ کو ایلومینیم یا سلکان کے ساتھ ملایا ہے (ہیفنیم سلیکیٹس بناتے ہیں)، جن کا کرسٹلائزیشن درجہ حرارت ہیفنیم آکسائیڈ سے زیادہ ہوتا ہے۔ دیگر مرکبات ہافنیم ڈائبورائڈ کا تعلق انتہائی اعلی درجہ حرارت والے سیرامکس کی کلاس سے ہے، جو کہ ہافنیم اور بورون پر مشتمل ریفریکٹری سیرامک کی ایک قسم ہے۔ اس کا پگھلنے کا درجہ حرارت تقریبا 3250 ڈگری سیلسیس ہے۔ یہ ایک غیر معمولی سیرامک ہے، جس میں نسبتا زیادہ تھرمل اور برقی چالکتا ہوتی ہے، یہ خصوصیات آئسو اسٹرکچرل ٹائٹینیم ڈائبورائڈ اور زرکونیم ڈائبورائڈ کے ساتھ مشترک ہیں۔ گلاب جیسی مورفولوجی کے ساتھ HfB2 کے نینو کرسٹل HfO2 اور NaBH4 کو 700-900 °C پر آرگان کے بہاؤ کے تحت ملا کر حاصل کیے گئے تھے: HfO2 + 3NaBH4 → HfB2 + 2Na (g, l) + NaBO2 + 6H2 (g) ہافنیم کاربائڈ سب سے زیادہ ریفریکٹری بائنری کمپاؤنڈ ہے، جس کا پگھلنے کا نقطہ 3,890 °C سے زیادہ ہے، اور ہافنیم نائٹرائڈ تمام معروف دھاتی نائٹرائڈز میں سب سے زیادہ ریفریکٹری ہے، جس کا پگھلنے کا نقطہ 3,310 °C ہے۔ اس کی وجہ سے یہ تجاویز سامنے آئی ہیں کہ ہفنیم یا اس کے کاربائڈز تعمیراتی مواد کے طور پر مفید ہو سکتے ہیں جو بہت زیادہ درجہ حرارت کے تابع ہوتے ہیں۔ مخلوط کاربائڈ ٹینٹلم ہافنیم کاربائڈ () کسی بھی موجودہ معلوم مرکب کا سب سے زیادہ پگھلنے کا نقطہ رکھتا ہے۔ حالیہ سپر کمپیوٹر کے تخروپن سے پتہ چلتا ہے کہ 4,400 K کے پگھلنے کے نقطہ کے ساتھ ایک ہافنیم مرکب ہے۔ ہافنیم سلیکیٹ (HfSiO4) ہافنیم کا ایک سلیکیٹ ہے، اور یہ ایک ٹیٹراگونل کرسٹل ہے۔ جوہری پرت کے جمع ہونے، کیمیائی بخارات کے جمع ہونے یا ایم او سی وی ڈی کے ذریعے اگائی جانے والی ہفنیم سلیکیٹ اور زرکونیم سلیکیٹ کی پتلی فلمیں، جدید سیمی کنڈکٹر آلات میں سلکان ڈائی آکسائیڈ کے متبادل کے طور پر ہائی-کے ڈائی الیکٹرک کے طور پر استعمال کی جا سکتی ہیں۔ ہافنیم (IV) نائٹریٹ (Hf (NO3) 4) ہافنیم (IV) کا نائٹریٹ ہے۔ یہ ہیفنیم ٹیٹراکلورائڈ اور ڈائنائٹروجن پینٹاکسائڈ کے رد عمل سے تیار کیا جا سکتا ہے۔ ہافنیم ڈائیسلفائیڈ ایک پرت دار ڈائکلکوجینائڈ ہے جس کا کیمیائی فارمولا HfS2 ہے۔ اس مواد کی چند جوہری تہوں کو معیاری اسکاچ ٹیپ تکنیک (گرافین دیکھیں) کا استعمال کرتے ہوئے خارج کیا جا سکتا ہے اور فیلڈ ایفیکٹ ٹرانجسٹر کی تشکیل کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مائع مرحلے کے اخراج کا استعمال کرتے ہوئے ایچ ایف ایس 2 کی اعلی پیداوار کی ترکیب کا بھی مظاہرہ کیا گیا ہے، جس کے نتیجے میں مستحکم چند پرت والے ایچ ایف ایس 2 فلیکس کی پیداوار ہوتی ہے۔ ہافنیم ڈائیسلفائیڈ پاؤڈر 500-1300 °C پر ہائیڈروجن سلفایڈ اور ہافنیم آکسائڈ کے رد عمل سے تیار کیا جا سکتا ہے۔ ٹائٹینیم مرکبات زرکونیم مرکبات لیوٹیمیم مرکبات ٹینٹلم مرکبات لینتھانائڈ سنکچن حوالہ جات کیمیائی مرکبات کو عنصر کے لحاظ سے مرکب کرتے ہیں