Objaviteľ: Dirk Coster a George de Hevesy (1923)
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
178.492 u
Atómový polomer
155 pm
Hustota
13310 kg/m³
Elektronegativita
1.30
Ionizačná energia
658.5 kJ/mol
Elektrónová afinita
17.18 kJ/mol
História objavenia
Hafnium pomenovali jeho objavitelia, dánsky chemik Dirk Coster a maďarský chemik George de Hevesy, podľa Hafnia, latinského názvu pre Kodaň, mesto, kde bol prvok v roku 1923 objavený. Tento objav bol významným potvrdením teoretických predpovedí.
Existenciu a vlastnosti prvku s atómovým číslom 72 totiž predpovedal už dánsky fyzik Niels Bohr na základe svojej teórie atómovej štruktúry. Bohr správne naznačil, že tento prvok by mal byť chemicky podobný zirkóniu, a nie prvkom vzácnych zemín (lantanoidom), ako sa mnohí vtedy domnievali.
Coster a de Hevesy, pracujúci v Bohrovom inštitúte v Kodani, použili röntgenovú spektroskopiu na analýzu rôznych zirkónových rúd a podarilo sa im v nich identifikovať spektrálne čiary nového prvku, hafnia. Následne ho oddelili od chemicky veľmi podobného zirkónia zdĺhavým procesom opakovanej frakčnej kryštalizácie dvojitých fluoridov amónnych alebo draselných týchto kovov.
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Základná charakteristika
- Objavili ho holandský fyzik Dirk Coster a maďarsko-švédsky chemik George de Hevesy v roku 1923 v Kodani.
- Je to lesklý, strieborný, ťažný kov oceľovosivej farby.
- Patrí medzi prechodné prvky (4. skupina).
- Vyznačuje sa veľmi vysokou teplotou topenia (približne 2233 °C) a vysokou hustotou.
- Je chemicky extrémne podobný zirkóniu (dôsledok lantanoidovej kontrakcie), ich vzájomná separácia je veľmi náročná.
- Je veľmi odolný voči korózii vďaka tvorbe stabilnej ochrannej vrstvy oxidu hafničitého (HfO₂).
- Práškové hafnium je na vzduchu pyroforické (samozápalné).
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, vždy sprevádzajúc zirkónium v jeho mineráloch (napr. zirkón, baddeleyit).
- V zlúčeninách má prakticky výlučne oxidačné číslo IV (hafničitý).
- Pre oxidačný stav IV sú typické koordinačné čísla 6, 7 a 8.
- Na rozdiel od zirkónia má vysokú schopnosť absorbovať tepelné neutróny.
- Hlavné využitie nachádza v jadrovej energetike ako materiál pre riadiace a bezpečnostné tyče v jadrových reaktoroch (vďaka svojej schopnosti pohlcovať neutróny a odolnosti voči korózii).
- Používa sa v špeciálnych zliatinách (napr. s nióbom, tantalom, volfrámom) pre vysokoteplotné aplikácie, v elektródach pre plazmové rezanie a v mikroprocesoroch.
Výroba a využitie hafnia link
Hafnium sa získava ako vedľajší produkt pri výrobe zirkónia po ich separácii. Vyrába sa Krollovým procesom z HfCl₄. Hlavné využitie je v jadrovej energetike na výrobu regulačných tyčí v reaktoroch (najmä v ponorkách). Používa sa aj vo vysokoteplotných zliatinách a elektródach.
Oxid hafničitý link
Oxid hafničitý (HfO₂) je biely, veľmi žiaruvzdorný (t.t. ≈ 2810 °C) oxid. Dnes sa vďaka svojim špeciálnym vlastnostiam používa v dôležitých súčiastkach v elektronike, nazývaných tranzistory. V týchto tranzistoroch funguje ako veľmi dobrý izolant, vďaka čomu môžu byť menšie a efektívnejšie.
Chlorid hafničitý link
Chlorid hafničitý (HfCl₄) je biela pevná látka, podobná ZrCl₄. Pripravuje sa karbochloráciou HfO₂. Je medziproduktom pri výrobe kovového hafnia a pri separácii od zirkónia.
