Controllo nucleare
Nell’ambito «Controllo nucleare», l’afnio viene utilizzato in una forma chimica o materiale adatta. La proprietà sfruttata dipende dal composto, dalla struttura del materiale e dall’obiettivo tecnico.
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Elemento chimico · scheda di riferimento
72Hf
Afnio
L’afnio è l’elemento 72 (Hf), nel periodo 6, gruppo 4 e blocco d. A temperatura ambiente il suo stato di riferimento è solido. La configurazione elettronica è [Xe] 4f14 5d2 6s2.
Numero atomico72
Peso atomico standard178.486(6)
Gruppo4
Periodo6
Bloccod
Configurazione elettronica[Xe] 4f14 5d2 6s2
Struttura elettronica
Che cosa controlla la sua chimica
Gli orbitali d partecipano alla chimica dell’afnio. Gli elettroni di energie vicine possono essere coinvolti nei legami, favorendo stati di ossidazione variabili e complessi di coordinazione.
La configurazione [Xe] 4f14 5d2 6s2 cambia quando l’atomo viene ionizzato. Questo può modificare colore, magnetismo, geometria di coordinazione e reattività dei composti.
Forme chimiche
Composti, ioni e materiali
L’afnio forma leghe, ossidi, alogenuri e complessi di coordinazione. La varietà degli stati di ossidazione dipende dalla posizione nel blocco d e dall’ambiente chimico.
Comportamento fisico
Stato e cambiamenti di fase
A temperatura ambiente lo stato di riferimento dell’afnio è solido. Tra i dati riportati: densità 13.31 g/cm³, punto di fusione 2 504 K (2 231 °C), punto di ebollizione 4 876 K (4 603 °C). I valori misurati possono dipendere da purezza, pressione, struttura cristallina o forma allotropica.
Presenza e applicazioni
Dove si trova e come viene usato l’afnio
L’afnio si trova in minerali, composti naturali o materiali tecnici a seconda della sua reattività. Le applicazioni riportate in questa scheda comprendono Controllo nucleare, Microelettronica e Leghe; in ciascun caso conta la forma chimica o la struttura del materiale.
Nella pratica
Esempi di usi concreti
Microelettronica
Nell’ambito «Microelettronica», l’afnio viene utilizzato in una forma chimica o materiale adatta. La proprietà sfruttata dipende dal composto, dalla struttura del materiale e dall’obiettivo tecnico.
Leghe
L’afnio viene aggiunto a leghe per modificare resistenza, durezza, corrosione, temperatura di fusione o altre proprietà del materiale.
Posizione periodica
Che cosa mostrano gli elementi vicini
L’afnio si trova nel periodo 6, gruppo 4 e blocco d. Nel riquadro compaiono nello stesso periodo il tantalio a destra; nello stesso gruppo lo zirconio sopra e il rutherfordio sotto. Il confronto aiuta a seguire variazioni di raggio atomico, energia di ionizzazione e comportamento chimico lungo periodi e gruppi.
Dati di riferimento
Proprietà fisiche e atomiche
Classificazionemetallo di transizione
Stato a temperatura ambienteSolido
Gusci elettronici2 · 8 · 18 · 32 · 10 · 2
Densità13.31 g/cm³
Punto di fusione2 504 K (2 231 °C)
Punto di ebollizione4 876 K (4 603 °C)
Elettronegatività di Pauling1.3
Prima energia di ionizzazione658.5 kJ/mol
Affinità elettronica17.18 kJ/mol
I valori descrivono l’elemento o l’atomo neutro quando applicabile. Le proprietà fisiche possono dipendere dall’allotropo, dalla pressione e dalle condizioni di misura.
Storia
Scoperta e identificazione
La scoperta dell’afnio è associata a Dirk Coster. Riconoscimento dell’elemento, isolamento di una sostanza pura e assegnazione del moderno numero atomico non coincisero necessariamente nello stesso momento storico.
Isotopi e peso atomico
Come la composizione isotopica modifica i numeri
Il peso atomico standard è 178.486(6). È una media ponderata della composizione isotopica naturale e non la massa di un singolo atomo.
Gli isotopi dell’afnio hanno lo stesso numero di protoni e quindi appartengono allo stesso elemento, ma differiscono per il numero di neutroni e per la massa. Gli isotopi radioattivi si distinguono inoltre per vita media e modalità di decadimento.
Sicurezza
Manipolazione ed esposizione
I rischi associati all’afnio dipendono dalla forma chimica, dalla dose e dalla via di esposizione. L’elemento, i suoi ioni e i suoi composti possono avere effetti biologici e ambientali molto diversi; occorre consultare i dati di sicurezza della sostanza effettivamente manipolata.