Hafnium
Hafnium is een scheikundig element met symbool Hf en atoomnummer 72. Het is een staalgrijs overgangsmetaal.
Inhoud |
[bewerk] Ontdekking
Hafnium is in 1923 ontdekt door de Nederlandse fysicus en ingenieur Dirk Coster en de Hongaarse scheikundige George de Hevesy toen zij met röntgenspectrometrie de buitenste elektronen van zirkoniumerts bestudeerden. Het element dat zij ontdekten voldeed aan de voorspellingen van Niels Bohr over hafnium.
Metallisch hafnium is voor het eerst geïsoleerd door de Nederlandse natuurkundigen Anton Eduard van Arkel en Jan Hendrik de Boer door een damp van hafniumtetrajodide over een verhit wolfraam element te leiden.
De naam Hafnium is afgeleid van het Latijnse naam voor Kopenhagen Hafnia; de plaats waar het element is ontdekt.
[bewerk] Toepassingen
In nucleaire installaties zoals atoomonderzeëers wordt hafnium gebruikt als neutronenvanger omdat het vele malen (ongeveer 600 maal) beter dan zirkonium is in het absorberen hiervan. Andere industriële toepassingen van hafnium zijn:
- De goede mechanische en corrosiebestendige eigenschappen maken hafnium zeer geschikt voor het produceren van vacuümbuizen en leidingen waardoor chemische stoffen worden vervoerd.
- In legeringen wordt hafnium gebruikt om de eigenschappen van onder andere ijzer, titanium en niobium te verbeteren.
- In halogeen verlichting worden hafnium of hafniumlegeringen soms gebruikt als gloeidraad.
In de Verenigde Staten wordt onderzocht in hoeverre hafnium kan dienen als grondstof voor moderne kernwapens.
[bewerk] Opmerkelijke eigenschappen
Hafnium is een glanzend en buigzaam metaal met uitstekende corrosiebestendige eigenschappen. Chemische gezien vertoont het veel overeenkomsten met zirkonium en daardoor zijn deze elementen moeilijk van elkaar te onderscheiden. Het opmerkelijkste verschil is de dichtheid; bij hafnium is die ongeveer tweemaal zo groot.
Hafniumcarbine is een uit twee delen bestaande verbinding met het hoogste bekende smeltpunt van meer dan 4160 Kelvin. Bij lage temperaturen reageert hafnium alleen met halogenen. Bij hogere temperaturen worden ook reacties met zuurstof, stikstof, koolstof, zwavel en silicium waargenomen.
[bewerk] Verschijning
In de natuur komt hafnium vrijwel niet in ongebonden toestand voor. Vaak wordt het in combinatie met zirkonium aangetroffen in mineralen zoals alviet en thortveiliet welke zo'n 1 to 5% hafnium bevatten.
Ongeveer de helft van de totale hafniumwinning ontstaat als bijproduct van de productie van zirkonium door reductie van hafniumtetrachloride met magnesium of natrium.
[bewerk] Isotopen
| Meest stabiele isotopen | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Iso | RA (%) | Halveringstijd | VV | VE (MeV) | VP |
| 172Hf | syn | 1,87 j | EV | 8,600 | 172Lu |
| 174Hf | syn | 2,0×1015 j | α | 2,495 | 170Yb |
| 176Hf | 5,206 | stabiel met 104 neutronen | |||
| 177Hf | 18,606 | stabiel met 105 neutronen | |||
| 178Hf | 27,297 | stabiel met 106 neutronen | |||
| 179Hf | 13,629 | stabiel met 107 neutronen | |||
| 180Hf | 35,100 | stabiel met 108 neutronen | |||
| 182Hf | syn | 9×106 j | β | 9,300 | 182Ta |
In de natuur komen vijf stabiele hafnium isotopen voor waarvan 180Hf met ruim 35% het meest. Daarnaast zijn er radioactieve isotopen bekend waaronder de alfastraler 174Hf met een halfwaardetijd van 2,0×1015 jaar.
[bewerk] Toxicologie en veiligheid
Als fijn poeder kan hafnium spontaan ontbranden in de lucht. Het zuivere metaal is voor mensen onschadelijk. Dat geldt echter niet voor hafniumverbindingen, maar in de vrije natuur worden deze zelden aangetroffen.
| Scheikundige Elementen en Isotopen |
| Periodiek systeem: Standaard | Alternatief | Elektronenconfiguratie |
| Isotopentabel: Op element: Compleet | In delen | Op atoommassa |
| Lijst met elementen: Op naam | Op symbool | Op nummer |
