Hafnium (Hf), chemisch element (atoomnummer 72), metaal van groep 4 (IVb) van het periodiek systeem. Het is een nodulair metaal met een briljante zilverachtige glans. De Nederlandse natuurkundige Dirk Coster en de Hongaarse Zweedse scheikundige George Charles von Hevesy ontdekten (1923) hafnium in Noorse en Groenlandse zirkonen door hun Röntgenspectra te analyseren. Ze noemden het nieuwe element naar Kopenhagen (in Nieuw Latijn, Hafnia), de stad waarin het werd ontdekt., Hafnium wordt gedispergeerd in de aardkorst in de omvang van drie delen per miljoen en wordt steevast gevonden in zirkonium mineralen tot een paar procent in vergelijking met zirkonium. Bijvoorbeeld, de mineralen zirkoon, ZrSiO4 (zirkoniumorthosilicaat), en baddeleyiet, die in wezen zuiver zirkoniumdioxide, ZrO2, hebben over het algemeen een hafniumgehalte dat varieert van een paar tienden van 1 procent tot enkele procent. Veranderde zirkonen, zoals sommige alvieten en cyrtolieten, producten van resterende kristallisatie, tonen Grotere percentages van hafnium (tot 17 procent hafnium oxide in cyrtoliet uit Rockport, massa., VS.)., Commerciële bronnen van hafniumhoudende zirkonium mineralen worden gevonden in strandzanden en riviergrind in de Verenigde Staten( voornamelijk Florida), Australië, Brazilië, West-Afrika en India. Hafniumdamp is geïdentificeerd in de atmosfeer van de zon.
Ionenwissel-en solventextractietechnieken hebben fractionele kristallisatie en destillatie verdrongen als de geprefereerde methoden om hafnium van zirkonium te scheiden. In de procedure wordt ruw zirkoniumtetrachloride opgelost in een waterige oplossing van ammoniumthiocyanaat en methylisobutylketon wordt tegenstroom naar het waterige mengsel doorgegeven, met als resultaat dat het hafniumtetrachloride bij voorkeur wordt geëxtraheerd., Het metaal zelf wordt bereid door magnesiumreductie van hafniumtetrachloride (Kroll–proces, dat ook voor titanium wordt gebruikt) en door thermische ontleding van tetrajodide (de Boer-Van Arkel-proces).
voor sommige doeleinden is scheiding van de twee elementen niet belangrijk; zirkonium met ongeveer 1% hafnium is even aanvaardbaar als zuiver zirkonium., Bij het grootste eenmalige gebruik van zirkonium, namelijk als constructiemateriaal en bekledingsmateriaal in kernreactoren, is het echter van essentieel belang dat het zirkonium in wezen vrij is van hafnium, omdat het nut van zirkonium in reactoren gebaseerd is op de extreem lage absorptiedoorsnede voor neutronen. Hafnium, aan de andere kant, heeft een uitzonderlijk hoge doorsnede, en dus zelfs lichte hafnium verontreiniging maakt het intrinsieke voordeel van het zirkonium teniet., Vanwege zijn hoge neutronenvanger doorsnede en zijn uitstekende mechanische eigenschappen, wordt hafnium gebruikt voor de vervaardiging van kernstaven.
Hafnium produceert een beschermende film van oxide of nitride bij contact met lucht en heeft dus een hoge corrosiebestendigheid. Hafnium is redelijk bestand tegen zuren en wordt het best opgelost in fluorwaterstofzuur, waarbij de vorming van anionische fluorcomplexen belangrijk is bij het stabiliseren van de oplossing. Bij normale temperaturen is hafnium niet bijzonder reactief, maar wordt vrij reactief met een verscheidenheid van niet-metalen bij verhoogde temperaturen., Het vormt legeringen met ijzer, niobium, tantaal, titanium, en andere overgangsmetalen. De legering tantaal hafnium carbide (Ta4HfC5), met een smeltpunt van 4,215 °C (7,619 °F), is een van de meest vuurvaste stoffen bekend.
hafnium is chemisch vergelijkbaar met zirkonium. Beide transitiemetalen hebben vergelijkbare elektronische configuraties, en hun Ionische radii (Zr4+, 0,74 Å, en Hf4+, 0,75 Å) en atomaire radii (zirkonium, 1,45 Å, en hafnium, 1.,44 Å) zijn vrijwel identiek vanwege de invloed van de lanthanoid samentrekking. In feite lijkt het chemische gedrag van deze twee elementen meer op elkaar dan voor elk ander paar bekende elementen. Hoewel de chemie van hafnium minder is bestudeerd dan die van zirkonium, zijn de twee zo vergelijkbaar dat slechts zeer kleine kwantitatieve verschillen—bijvoorbeeld in oplosbaarheid en volatiliteit van verbindingen—worden verwacht in gevallen die niet daadwerkelijk zijn onderzocht. Natuurlijk hafnium is een mengsel van zes stabiele isotopen: hafnium-174 (0,2 procent), hafnium-176 (5,2 procent), hafnium-177 (18.,6 procent), hafnium-178 (27,1 procent), hafnium-179 (13,7 procent), en hafnium-180 (35,2 procent).
het belangrijkste verschil tussen hafnium en titanium is dat lagere oxidatietoestanden van minder belang zijn; er zijn relatief weinig verbindingen van hafnium in andere dan zijn tetravalente toestanden. (Echter, een paar trivalente verbindingen zijn bekend.) De grotere omvang van de atomen maakt de oxiden meer basisch en de waterige chemie iets uitgebreider en maakt het mogelijk coördinatiegetallen 7 en, vrij vaak, 8 in een aantal hafniumverbindingen te bereiken.,
2,227 °C (4,041 °F)
4,603 °C (8,317 °F)
13.31 (20 °C)
+4
4f 145d26s2