Abrir o menú principal

O hafnio é un elemento químico de número atómico 72 que se atopa no grupo 4 da táboa periódica dos elementos e simbolízase como Hf.

Hafnio
Hf-crystal bar.jpg
Zr
  Hexagonal.svg
 
72
Hf
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Hf
Rf
LutecioHafnioTántalo
Táboa periódica dos elementos
[[Ficheiro:{{{espectro}}}|300px|center]]
Liñas espectrais do Hafnio
Información xeral
Nome, símbolo, número Hafnio, Hf, 72
Serie química Metal de transición
Grupo, período, bloque 4, 6, d
Densidade 13310 kg/m3
Dureza 5,5
Aparencia Gris
N° CAS 7440-58-6
N° EINECS 231-166-4
Propiedades atómicas
Masa atómica 178,49(2)[1] u
Raio medio 155 pm
Raio atómico (calc) 208 pm
Raio covalente 150 pm
Raio de van der Waals {{{radio_van_der_waals}}} pm
Configuración electrónica [Xe]4f14 5d2 6s2
Electróns por nivel de enerxía 2, 8, 18, 32, 10, 2
Estado(s) de oxidación 4, 3, 2
Óxido Anfótero
Estrutura cristalina hexagonal
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Punto de fusión 2506 K
Punto de ebulición 4876 K
Punto de inflamabilidade {{{P_inflamabilidade}}} K
Entalpía de vaporización 575 kJ/mol
Entalpía de fusión 24,06 kJ/mol
Presión de vapor 0,00112 Pa a 2500 K
Temperatura crítica  K
Presión crítica  Pa
Volume molar {{{volume_molar}}} m3/mol
Velocidade do son 3010 m/s a 293.15 K (20 °C)
Varios
Electronegatividade (Pauling) 1,3
Calor específica 140 J/(K·kg)
Condutividade eléctrica 3,12·106 S/m
Condutividade térmica 23 W/(K·m)
1.ª Enerxía de ionización 658,5 kJ/mol
2.ª Enerxía de ionización 1440 kJ/mol
3.ª Enerxía de ionización 2250 kJ/mol
4.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización4}}} kJ/mol
5.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización5}}} kJ/mol
6.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización6}}} kJ/mol
7.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización7}}} kJ/mol
8.ª enerxía de ionización {{{E_ionización8}}} kJ/mol
9.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización9}}} kJ/mol
10.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización10}}} kJ/mol
Isótopos máis estables
iso AN Período MD Ed PD
MeV
172HfSintético1,87 aε0,350172Lu
174Hf0,16%2·1015 aα2,495170Yb
176Hf5,26%estable con 104 neutróns
177Hf18,60%estable con 105 neutróns
178Hf27,28%estable con 106 neutróns
179Hf13,62%estable con 107 neutróns
180Hf35,08%estable con 108 neutróns
182HfSintético9·106β-0,373182Ta
Unidades segundo o SI e en condicións normais de presión e temperatura, salvo indicación contraria.

É un metal de transición, brillante, gris-prateado, quimicamente moi parecido ao circonio, atopándose nos mesmos minerais e compostos, e sendo difícil separalos. Úsase en aliaxes con volframio en filamentos e en eléctrodos. Tamén se utiliza como material de barras de control de reactores nucleares debido á súa capacidade de absorción de neutróns.

PropiedadesEditar

É un metal dúctil, brillante, prateado e resistente á corrosión; quimicamente moi similar ao circonio. Estes dous elementos teñen o mesmo número de electróns nas súas capas exteriores e os seus raios iónicos son moi similares debido á contracción dos lantánidos. Por isto son moi difíciles de separar (os procesos xeolóxicos non os deron separado e na natureza encóntranse xuntos) e non hai outros elementos químicos que se parezan tanto entre si. As únicas aplicacións para as que é necesario separalos é para o seu uso polas súas propiedades de absorción de neutróns, en reactores nucleares.

O carburo de hafnio (HfC) é o composto binario máis refractario coñecido, cun punto de fusión de 3.890 °C, e o nitruro de hafnio (HfN) é o máis refractario de todos os nitruros metálicos coñecidos, cun punto de fusión de 3.310 °C. O carburo mixto de hafnio e tántalo (Ta4HfC5) é o composto múltiple co punto de fusión máis alto coñecido, 4.215 °C.

O hafnio é resistente ás bases concentradas, mais os halóxenos poden reaccionar con este para formar tetrahaluros de hafnio (HfX4). A temperaturas altas pode reaccionar co osíxeno, nitróxeno, carbono, boro, xofre e silicio.

AplicaciónsEditar

Utilízase para fabricar barras de control instaladas en reactores nucleares, como as que se poden encontrar en submarinos nucleares, debido a que a sección de captura de neutróns do hafnio é unhas 600 veces a do circonio, polo que ten unha alta capacidade de absorción de neutróns, e ademais ten unhas propiedades mecánicas óptimas, así como unha alta resistencia á corrosión. Outras aplicacións son:

  • En lámpadas de gas e incandescentes.
  • En catalizadores para polimerización metalocénica.
  • Para eliminar osíxeno e nitróxeno de tubos de baleiro.
  • En aliaxes de ferro, titanio, niobio, tántalo e outras.
  • En xaneiro de 2007, anunciouse como parte fundamental dunha nova tecnoloxía de microprocesadores, creados separadamente por IBM e Intel, en substitución do silicio, que é o material tradicional.

HistoriaEditar

Denominouse hafnio polo nome de Copenhague en latín, Hafnia, pois foi nesta cidade danesa onde foi descuberto este elemento por Dirk Coster e Georg von Hevesy en 1923. Pouco despois predíxose, usando a teoría de Bohr, que estaría asociado co circonio, e pouco despois encontrouse no circón mediante unhas análise con espectroscopia de raios X en Noruega.

Foi separado do circonio mediante recristalizacións sucesivas por Jantzen e von Hevesey. O hafnio metálico preparárono por primeira vez Anton Eduard van Arkel e Jan Hendrik de Boer, pasando tetraioduro de hafnio (HfI4) por un filamento aquecido de volframio.

ObtenciónEditar

Atópase sempre co circonio nos seus mesmos compostos, non existindo como elemento libre na natureza. Está presente, como mestura, en minerais como o circón (ZrSiO4) e variedades deste, en porcentaxes de entre un 1 e un 5%.

Debido á química case idéntica que presentan o circonio e o hafnio, é moi complexo separalos. Aproximadamente a metade de todo o hafnio metálico producido obtense como subproduto da purificación do circonio. Isto faise reducindo o tetracloruro de hafnio (HfCl4) con magnesio ou sodio co proceso de Kroll.

PerigosEditar

Hai que ter tino en traballos co hafnio cando se divide en partículas pequenas, pois é pirofórico e pode arder espontaneamente en contacto co aire.

NotasEditar

Véxase taménEditar