Háfnio

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Pix.gif Háfnio Stylised Lithium Atom.svg
LutécioHáfnioTântalo
Zr
  Hexagonal.png
 
72
Hf
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Hf
Rf
Tabela completaTabela estendida
Aparência
cinza prateado

Informações gerais
Nome, símbolo, número Háfnio, Hf, 72
Série química Lantanídios
Grupo, período, bloco n/a, 6, d
Densidade, dureza 13310 kg/m3, n/a
Número CAS 7440-58-6
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atômica 178,49(2) u
Raio atómico (calculado) 155 pm
Raio covalente 175 pm
Raio de Van der Waals pm
Configuração electrónica [Xe] 4f14 5d2 6s2
Elétrons (por nível de energia) 2, 8, 18, 32, 10, 2 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação 4 (anfótero)
Óxido
Estrutura cristalina hexagonal
Propriedades físicas
Estado da matéria sólido
Ponto de fusão 2506 K
Ponto de ebulição 4876 K
Entalpia de fusão 24,06 kJ/mol
Entalpia de vaporização 575 kJ/mol
Temperatura crítica  K
Pressão crítica  Pa
Volume molar m3/mol
Pressão de vapor 100 Pa a 3277 K
Velocidade do som 3010 m/s a 20 °C
Classe magnética
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie  K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling) 1,3
Calor específico 140 J/(kg·K)
Condutividade elétrica 3,2 × 106 S/m
Condutividade térmica 23 W/(m·K)
Potencial de ionização 658,5 kJ/mol
2º Potencial de ionização 1440 kJ/mol
3º Potencial de ionização kJ/mol
4º Potencial de ionização kJ/mol
5º Potencial de ionização kJ/mol
6º Potencial de ionização kJ/mol
7º Potencial de ionização kJ/mol
8º Potencial de ionização kJ/mol
9º Potencial de ionização kJ/mol
10º Potencial de ionização kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD
MeV
172Hf sintético 1,87 a ε 0,35 172Lu
174Hf 0,162% 2 x 1015 a α 2,495 170Y
176Hf 5,206% estável com 104 neutrões
177Hf 18,606% estável com 105 neutrões
178Hf 27,297% estável com 106 neutrões
178m2Hf sintético 31 a TI 2,446 178Hf
179Hf 13,629% estável com 107 neutrões
180Hf 35,1% estável com 108 neutrões
182Hf sintético 9 x 106 a β 0,373 182Ta
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O háfnio (em homenagem à cidade de Hafnia, Copenhague em latim) é um elemento químico de símbolo Hf, de número atômico 72 (72 prótons e 72 elétrons) e de massa atómica igual a 178,5 u. À temperatura ambiente, o háfnio encontra-se no estado sólido.

É um metal de transição situado no grupo 4 ( IV B ) da classificação periódica dos elementos. É de coloração cinza prateado, brilhante, quimicamente muito parecido com o zircônio, ambos encontrados nos mesmos minerais e compostos, sendo difícil separá-los. Forma ligas com o tungstênio usadas em filamentos de lâmpadas e em eletrodos. Também se usa como material de barras de controle de reatores nucleares devido a sua alta capacidade de absorção de nêutrons.

Foi descoberto em 1923 por George de Hevesy e Dick Coster.

Características principais[editar | editar código-fonte]

É um metal dúctil, brilhante, prateado e resistente a corrosão, quimicamente muito similar ao zircônio. Estes dois elementos apresentam o mesmo número de elétrons na camada de valência e seus raios iônicos são muito similares devido a contração dos lantanídeos. Por isso é muito difícil separá-los, sendo encontrados na natureza juntos. As únicas aplicações para os quais é necessário separá-los são aquelas nas quais se utilizam as suas propriedades de absorção de nêutrons; em reatores nucleares.

O carbeto de háfnio ( HfC ) é o composto binário mais refratário conhecido, e o nitreto de háfnio ( HfN ) é o mais refratário de todos os nitretos metálicos conhecidos, com um ponto de fusão de 3310 °C. Este metal é resistente as bases concentradas, porém os halogênios podem reagir com ele para formar tetra-haletos de háfnio ( HfX4 ). A temperaturas altas pode reagir com oxigênio, nitrogênio, boro, enxofre e silício.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

O háfnio é utilizado para fabricar barras de controle empregadas em reatores nucleares. Esta aplicação é deve-se ao facto de que a secção de captura de nêutrons do háfnio é aproximadamente 600 vezes maior que a do zircônio, com o qual tem uma alta capacidade de absorção de nêutrons, além do mais, tem propriedades mecânicas muito boas, assim como uma alta resistência a corrosão.

Em meados de 2006 a Intel anunciou uma nova tecnologia que utiliza o háfnio como componente básico para a construção das paredes dielétricas dos transistores em sua nova geração de microprocessadores de 45 nanômetros (apelidado de Penryn).

Outras aplicações:

História[editar | editar código-fonte]

Chamou-se este elemento de háfnio em homenagem a cidade de Copenhague ( Hafnia em latim ), na Dinamarca, onde foi descoberto por Dirk Coster e Georg von Hevesy em 1923. Pouco depois foi previsto, utilizando a teoria de Bohr, que estaria associado com o zircônio. Finalmente foi encontrado no zircão mediante análises com espectroscopia de raios X, na Noruega.

Foi separado mediante recristalizações sucessivas por Jantzen e von Hevesey. O háfnio metálico foi preparado pela primeira por Anton Eduard van Arkel e Jan Hendrik de Boer passando tetraiodeto de háfnio (HfI4) por um filamento aquecido de tungstênio (volfrâmio).

Obtenção[editar | editar código-fonte]

É encontrado sempre junto ao zircônio em seus mesmos compostos, porém não é encontrado como elemento livre na natureza. Está presente, como mistura, nos minerais de zircônio, como no zircão ( ZrSiO4 ) e em outras variedades deste (como na alvita), em concentrações de 1 a 5% de háfnio.

Devido à semelhança química entre o zircônio e o háfnio, é muito difícil separá-los. Aproximadamente a metade de todo o háfnio metálico produzido é obtido como subproduto da purificação do zircônio. Isto faz-se reduzindo o tetracloreto de háfnio (HfCl4) com magnésio ou sódio pelo processo de Kroll.

Precauções[editar | editar código-fonte]

Há a necessidade de cuidados especiais ao trabalhar com o háfnio pois quando se divide em partículas é pirofórico e pode arder espontaneamente em contato com o ar. Os compostos que contém este metal raramente estão em contato com a maioria das pessoas e o metal puro não é tóxico. Porém, todos os seus compostos deveriam ser manuseados como se fossem tóxicos, ainda que as primeiras evidências parecem não indicar um risco muito alto.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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