Afnio

Afnio (Hf), elemento chimico (numero atomico 72), metallo del Gruppo 4 (IVb) della tavola periodica. È un metallo duttile con una brillante lucentezza argentea. Il fisico olandese Dirk Coster e il chimico svedese ungherese George Charles von Hevesy scoprirono (1923) l’afnio negli zirconi norvegesi e groenlandesi analizzando i loro spettri a raggi X. Hanno chiamato il nuovo elemento per Copenhagen (in nuovo latino, Hafnia), la città in cui è stato scoperto., L’afnio è disperso nella crosta terrestre nella misura di tre parti per milione e si trova invariabilmente nei minerali di zirconio fino a una piccola percentuale rispetto allo zirconio. Ad esempio, i minerali zircon, ZrSiO4 (ortosilicato di zirconio) e baddeleyite, che è essenzialmente biossido di zirconio puro, ZrO2, hanno generalmente un contenuto di afnio che varia da pochi decimi di 1 per cento a diversi per cento. Zirconi alterati, come alcuni alviti e cirtoliti, prodotti di cristallizzazione residua, mostrano maggiori percentuali di afnio (fino al 17 per cento di ossido di afnio in cyrtolite da Rockport, Massa., UNITI.)., Fonti commerciali di minerali di zirconio contenenti afnio si trovano nelle sabbie delle spiagge e nella ghiaia del fiume negli Stati Uniti (principalmente in Florida), in Australia, Brasile, Africa occidentale e India. Il vapore di afnio è stato identificato nell’atmosfera del Sole.

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118 Nomi e Simboli della Tavola Periodica Quiz

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Le tecniche di scambio ionico e di estrazione con solvente hanno soppiantato la cristallizzazione frazionata e la distillazione come metodi preferiti per separare l’afnio dallo zirconio. Nella procedura, il tetracloruro di zirconio grezzo viene sciolto in una soluzione acquosa di tiocianato di ammonio e il metil isobutilchetone viene passato controcorrente alla miscela acquosa, con il risultato che il tetracloruro di afnio viene estratto preferenzialmente., Il metallo stesso è preparato dalla riduzione del magnesio del tetracloruro di afnio (processo Kroll, che viene utilizzato anche per il titanio) e dalla decomposizione termica del tetraioduro (processo de Boer–van Arkel).

Per alcuni scopi la separazione dei due elementi non è importante; lo zirconio contenente circa l ‘ 1% di afnio è accettabile quanto lo zirconio puro., Tuttavia, nel caso del più grande uso singolo di zirconio, vale a dire come materiale strutturale e di rivestimento nei reattori nucleari, è essenziale che lo zirconio sia essenzialmente privo di afnio, poiché l’utilità dello zirconio nei reattori si basa sulla sua sezione trasversale di assorbimento estremamente bassa per i neutroni. L’afnio, d’altra parte, ha una sezione trasversale eccezionalmente alta, e di conseguenza anche una leggera contaminazione da afnio annulla il vantaggio intrinseco dello zirconio., A causa della sua elevata sezione trasversale di cattura dei neutroni e delle sue eccellenti proprietà meccaniche, l’afnio viene utilizzato per fabbricare barre di controllo nucleare.

L’afnio produce un film protettivo di ossido o nitruro a contatto con l’aria e quindi ha un’elevata resistenza alla corrosione. L’afnio è abbastanza resistente agli acidi ed è meglio sciolto in acido fluoridrico, in cui la procedura la formazione di complessi fluoro anionici è importante per stabilizzare la soluzione. A temperature normali l’afnio non è particolarmente reattivo ma diventa abbastanza reattivo con una varietà di non metalli a temperature elevate., Forma leghe con ferro, niobio, tantalio, titanio e altri metalli di transizione. Il carburo dell’afnio del tantalio della lega (Ta4HfC5), con un punto di fusione di 4.215 °C (7.619 °F), è una delle sostanze più refrattarie conosciute.

L’afnio è chimicamente simile allo zirconio. Entrambi i metalli di transizione hanno configurazioni elettroniche simili e i loro raggi ionici (Zr4+ , 0,74 Å e Hf4+ , 0,75 Å) e raggi atomici (zirconio, 1,45 Å e afnio, 1.,44 Å) sono quasi identici a causa dell’influenza della contrazione dei lantanoidi. In effetti, il comportamento chimico di questi due elementi è più simile che per qualsiasi altra coppia di elementi noti. Sebbene la chimica dell’afnio sia stata studiata meno di quella dello zirconio, i due sono così simili che ci si aspetterebbe solo differenze quantitative molto piccole—ad esempio, nelle solubilità e nelle volatilità dei composti—nei casi che non sono stati effettivamente studiati. L’afnio naturale è una miscela di sei isotopi stabili: afnio-174 (0,2%), afnio-176 (5,2%), afnio-177 (18.,6 per cento), afnio-178 (27,1 per cento), afnio-179 (13,7 per cento), e afnio-180 (35,2 per cento).

Il rispetto più importante in cui l’afnio differisce dal titanio è che gli stati di ossidazione inferiori sono di minore importanza; ci sono relativamente pochi composti di afnio in diversi dai suoi stati tetravalenti. (Tuttavia, sono noti alcuni composti trivalenti.) L’aumento delle dimensioni degli atomi rende gli ossidi più basici e la chimica acquosa un po ‘ più estesa e consente il raggiungimento dei numeri di coordinazione 7 e, abbastanza frequentemente, 8 in un certo numero di composti dell’afnio.,