72 Hf Hafnium
Atommasse:
178,49
Fase (ved 25 °C):
Fast
Smeltepunkt:
2233 °C / 2506 K
Kokepunkt:
4603 °C / 4876 K
Vis flere fakta
Gruppe:
4
Periode:
6
Blokk:
d
Elektronkonfigurasjon:
[Xe]6s<sup>2</sup>4f<sup>14</sup>5d<sup>2</sup>
Elektronegativitet:
1,30
Tetthet (ved 25 °C):
13,31 g/cm³
Vis færre fakta
Foto: Øystein Foss, UiO

Hafnium

Hafnium er et sølvaktig duktilt metall som ble oppdaget så sent som i 1923 i en prøve av mineralet zirkon fra Norge. I ettertid vet vi at dette ikke er tilfeldig; ofte finner man hafnium sammen med zirkonium. Grunnen er at de to grunnstoffene er veldig like. Ikke bare har de samme valenselektron-konfigurasjon, de har også omtrent samme størrelse.

Anvendelser

Hafnium og periodesystemnaboen zirkonium er begge i bruk i kjernereaktorer. Uranbrenslet er innkapslet i en zirkoniumkladding som ikke absorberer nøytroner i nevneverdig grad. Fordi hafnium absorberer nøytroner meget effektivt og 500 ganger bedre enn zirkonium er det viktig at zirkoniumet som benyttes er rent og fritt for hafnium. På den annen side benyttes hafnium med sin evne til å absorbere nøytroner som kontrollstenger i reaktorene. Ved å skyve stengene inn eller ut av reaktorkjernen styres antall kjernespaltninger. Det betyr at man for denne anvendelsen må fjerne zirkoniumet fra hafniumet.

I kroppen

Hafnium har ingen kjent biologisk rolle og absorberes i liten grad av kroppen.

Navn

Hafnia, det latinske navnet for København.

Navnet er avledet av det latinske navnet for København, Hafnia.

Historie

Mendelejev forutsa et grunnstoff under zirkonium i periodesystemet. Dette ble først funnet i 1923 av ungarske de Hevesy og hollandske Dirk Coster som jobbet ved Universitetet i København. Det nye grunnstoffet ble funnet i et zirkoniumholdig mineral fra Norge. Mange zirkoniumholdige mineraler på museer rundt omkring viste seg å inneholde en mindre mengde hafnium.

Fremstilling

Zirkonium og hafnium er veldig like kjemisk sett og det er vanskelig å skille disse to grunnstoffene, men for noen anvendelser så er det likevel ønskelig. I de aller fleste mineralforekomster av zirkonium er det 1 til 3 prosent Hf. Hvordan går man frem for å fjerne dette?

En mulighet er å utnytte en betydelig forskjell mellom de to grunnstoffene. Tettheten til hafnium er omtrent dobbelt så stor som tettheten til zirkonium. Inntil 1940-tallet ble de to grunnstoffene derfor skilt ved å varme stoffet til det smeltet. Ved avkjøling vil hafnium krystallisere først; det har det høyeste smeltepunktet. Siden tettheten er stor, synker krystallene som dannes til bunns og da er separasjonen enkel. Det kunne dog være nødvendig å repetere denne prosessen flere ganger.

I dag benyttes væske-væske ekstraksjon. Tetrakloridene ZrCl4 og HfCl4 er begge løselige i vann. Den vandige løsningen av disse tilsettes så et organisk stoff, metylisobutylketon, som virvles sammen med vannet. De to væskefasen er ikke blandbare, men mens ZrCl4 er mer løselig i vann enn i det organiske stoffet, så er det motsatte tilfelle for HfCl4. Så denne prosessen sørger for at hafniumforbindelsen dras ut av vannet og når så de to væskene lett kan skilles så er separasjonen et faktum; men igjen kan det være at prosessen må gjentas for at det endelige produktet skal ha ønsket kvalitet.

Forekomst

Viktige hafniumholdige mineraler er hafniumsilikatet hafnon, HfSiO4, alvitt som er et hafnium-thorium-zirkoniumsilikat samt thortveititt som er et scandium-yttrium-silikat (Sc,Y)2Si2O7.