Chemisches Element · Referenzseite

72Hf

Hafnium

Hafnium ist Element 72 (Hf) in Periode 6, Gruppe 4 und im d-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Xe] 4f14 5d2 6s2.

Ordnungszahl72

Standard-Atomgewicht178.486(6)

Gruppe4

Periode6

Blockd

Elektronenkonfiguration[Xe] 4f14 5d2 6s2

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Bei Hafnium spielt die d-Unterschale eine wichtige Rolle für die Chemie. Elektronen ähnlicher Energie können an Bindungen beteiligt sein; dadurch sind mehrere Oxidationsstufen und Koordinationsverbindungen möglich.

Die Konfiguration [Xe] 4f14 5d2 6s2 verändert sich bei der Ionenbildung. Damit können sich Farbe, Magnetismus, Bindungsverhalten und Reaktivität deutlich ändern.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Hafnium bildet Metalllegierungen sowie Verbindungen in mehreren Oxidationsstufen. Häufig sind Oxide, Halogenide, Sulfide und Koordinationskomplexe; welche Formen stabil sind, hängt stark von Reaktionsbedingungen und Liganden ab.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Hafnium bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 13.31 g/cm³; Schmelzpunkt: 2 504 K (2 231 °C); Siedepunkt: 4 876 K (4 603 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Hafnium vorkommt und wofür es verwendet wird

Hafnium kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Reaktorkontrolle, Mikroelektronik und Legierungen eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Reaktorkontrolle

Im Bereich „Reaktorkontrolle“ wird Hafnium in einer geeigneten chemischen Form oder als Werkstoff eingesetzt. Welche Eigenschaft genutzt wird, hängt vom konkreten Material und vom technischen Zweck ab.

Mikroelektronik

Im Bereich „Mikroelektronik“ wird Hafnium in einer geeigneten chemischen Form oder als Werkstoff eingesetzt. Welche Eigenschaft genutzt wird, hängt vom konkreten Material und vom technischen Zweck ab.

Legierungen

Hafnium wird Legierungen zugesetzt, um Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Schmelzverhalten oder Hochtemperatureigenschaften zu verändern.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Hafnium steht in Periode 6, Gruppe 4 und im d-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Zirconium, Niob; rechts davon Tantal, Rutherfordium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationÜbergangsmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 18 · 32 · 10 · 2

Dichte13.31 g/cm³

Schmelzpunkt2 504 K (2 231 °C)

Siedepunkt4 876 K (4 603 °C)

Pauling-Elektronegativität1.3

Erste Ionisierungsenergie658.5 kJ/mol

Elektronenaffinität17.18 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Hafnium wird mit Dirk Coster verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 178.486(6). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Hafnium besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Hafnium hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.