Element químic · fitxa de referència

72Hf

Hafni

L’hafni és l’element 72 (Hf), situat al període 6, grup 4 i bloc d. A temperatura ambient, el seu estat de referència és sòlid. La seva configuració electrònica és [Xe] 4f14 5d2 6s2.

Nombre atòmic72

Pes atòmic estàndard178.486(6)

Grup4

Període6

Blocd

Configuració electrònica[Xe] 4f14 5d2 6s2

Estructura electrònica

Què determina la seva química

La subcapa d participa en la química de l’hafni. Els metalls de transició poden utilitzar electrons d’energies properes en els enllaços, fet que afavoreix estats d’oxidació variables i compostos de coordinació.

La configuració [Xe] 4f14 5d2 6s2 s’ha d’interpretar juntament amb l’estat d’oxidació: en retirar electrons canvia l’ocupació dels orbitals d i poden variar el color, el magnetisme, l’enllaç i la reactivitat.

Formes químiques

Compostos, ions i materials

Entre les formes químiques importants de l’hafni hi ha el metall i els seus aliatges, òxids, halurs i compostos de coordinació. Els estats d’oxidació variables i l’entorn dels lligands poden modificar notablement el color, el magnetisme i la reactivitat.

Comportament físic

Estat i canvis de fase

A temperatura ambient, l’estat de referència és sòlid. La densitat indicada és 13.31 g/cm³. El punt de fusió és 2 504 K (2 231 °C). El punt d’ebullició és 4 876 K (4 603 °C). La pressió, la puresa i l’estructura cristal·lina poden modificar els valors mesurats.

Presència i aplicacions

On es troba l’hafni i per a què s’utilitza

A la pràctica, l’hafni es troba, es produeix o s’utilitza en àmbits com control nuclear, microelectrònica i aliatges. La forma química o isotòpica concreta en determina la funció.

A la pràctica

Exemples d’usos reals

Control nuclear

L’hafni s’utilitza en materials de control nuclear quan la seva capacitat per a absorbir neutrons és útil.

Microelectrònica

L’hafni intervé en materials i processos de microelectrònica quan les seves propietats elèctriques, químiques o de dopatge són útils.

Aliatges

L’hafni s’afegeix a aliatges per a modificar resistència mecànica, corrosió, comportament de fusió o prestacions a alta temperatura.

Posició periòdica

Què indiquen els elements veïns

L’hafni és al període 6, grup 4 i bloc d. A l’entorn mostrat apareixen elements veïns reals com itri, zirconi, niobi, tàntal i rutherfordi. Comparar-los ajuda a observar tendències de mida atòmica, energia d’ionització, estats d’oxidació i tipus d’enllaç.

Dades de referència

Propietats físiques i atòmiques

Classificaciómetall de transició

Estat a temperatura ambientsòlid

Capes electròniques2 · 8 · 18 · 32 · 10 · 2

Densitat13.31 g/cm³

Punt de fusió2 504 K (2 231 °C)

Punt d’ebullició4 876 K (4 603 °C)

Electronegativitat de Pauling1.3

Primera energia d’ionització658.5 kJ/mol

Afinitat electrònica17.18 kJ/mol

Els valors descriuen l’element o l’àtom neutre quan correspon. Les propietats físiques poden dependre de l’al·lòtrop, la pressió i les condicions de mesura.

Història

Descobriment i identificació

El descobriment de l’hafni s’associa a Dirk Coster. El reconeixement de l’element, l’aïllament d’una mostra i la identificació moderna mitjançant el nombre atòmic no sempre van tenir lloc al mateix temps.

Isòtops i pes atòmic

Com afecta els valors la composició isotòpica

El pes atòmic estàndard és 178.486(6). Aquest valor representa la composició isotòpica del material terrestre natural i no la massa d’un únic àtom concret.

L’hafni té almenys un isòtop estable. Els isòtops tenen el mateix nombre de protons i pertanyen al mateix element, però difereixen en el nombre de neutrons i en la massa atòmica.

Seguretat

Manipulació i exposició

Els riscos associats a l’hafni depenen de la forma química, la dosi i la via d’exposició. L’element, els seus ions i els seus compostos poden tenir efectes biològics i ambientals molt diferents; cal consultar les dades de seguretat de la substància que es manipula.