Chemisch element · referentiefiche

72Hf

Hafnium

Hafnium (Hf) is element 72 van het periodiek systeem, een overgangsmetaal in groep 4, periode 6 en het d-blok. De elektronenconfiguratie [Xe] 4f14 5d2 6s2 helpt verklaren hoe het element bindt en reageert; de referentietoestand bij kamertemperatuur is vast.

Atoomnummer72

Standaard atoomgewicht178.486(6)

Groep4

Periode6

Blokd

Elektronenconfiguratie[Xe] 4f14 5d2 6s2

Elektronenstructuur

Wat bepaalt de chemie?

Bij overgangsmetalen liggen de energieën van d- en s-elektronen dicht bij elkaar. Daardoor zijn meerdere oxidatietoestanden, complexe ionen, magnetische eigenschappen en katalytisch gedrag mogelijk.

Voor hafnium moet de configuratie [Xe] 4f14 5d2 6s2 samen met de oxidatietoestand worden gelezen. Het verwijderen of delen van elektronen verandert de bezetting van de d-orbitalen en kan kleur, magnetisme, binding en reactiviteit beïnvloeden.

Chemische vormen

Verbindingen, ionen en materialen

Belangrijke vormen zijn het metaal en zijn legeringen, oxiden, halogeniden en coördinatieverbindingen. Verschillende oxidatietoestanden zijn mogelijk doordat s- en d-elektronen vergelijkbare energieën hebben; liganden kunnen kleur, magnetisme en reactiviteit sterk veranderen.

Fysisch gedrag

Toestand en faseovergangen

Bij kamertemperatuur is de referentietoestand vast. De vermelde dichtheid is 13.31 g/cm³. Het smeltpunt is 2 504 K (2 231 °C). Het kookpunt is 4 876 K (4 603 °C). Druk, zuiverheid en kristalstructuur kunnen gemeten waarden verschuiven; bij elementen met meerdere allotropen kan ook de structuur zelf een duidelijk verschil maken.

Voorkomen en toepassingen

Waar hafnium voorkomt en wordt gebruikt

In de praktijk komt hafnium vooral naar voren in toepassingen en contexten zoals kernreactorregeling, micro-elektronica en legeringen.

In de praktijk

Concrete toepassingen

Kernreactorregeling

Hafnium speelt een rol bij kernreactorregeling. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Micro-elektronica

Hafnium speelt een rol bij micro-elektronica. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Legeringen

Hafnium kan aan metalen of legeringen worden toegevoegd om mechanische, thermische of corrosie-eigenschappen te veranderen.

Positie in het periodiek systeem

Wat de naburige elementen laten zien

Hafnium staat in periode 6, groep 4 en het d-blok. De getoonde omgeving bevat onder meer Yttrium, Zirkonium, Niobium, Tantaal. Vergelijking met deze elementen helpt trends in atoomgrootte, ionisatie-energie, elektronegativiteit en binding langs het periodiek systeem te volgen.

Referentiegegevens

Fysische en atomaire eigenschappen

Classificatieovergangsmetaal

Toestand bij kamertemperatuurvast

Elektronenschillen2 · 8 · 18 · 32 · 10 · 2

Dichtheid13.31 g/cm³

Smeltpunt2 504 K (2 231 °C)

Kookpunt4 876 K (4 603 °C)

Pauling-elektronegativiteit1.3

Eerste ionisatie-energie658.5 kJ/mol

Elektronenaffiniteit17.18 kJ/mol

De waarden beschrijven het element of het neutrale atoom waar van toepassing. Fysische gegevens kunnen afhangen van allotroop, druk, zuiverheid en meetomstandigheden.

Geschiedenis

Ontdekking en identificatie

De ontdekking van hafnium wordt in deze historische registratie in verband gebracht met Dirk Coster. Herkenning als element, isolatie van een zuiver monster en de latere definitie via het atoomnummer vonden niet noodzakelijk op hetzelfde moment plaats.

Isotopen

Hoe isotopensamenstelling de getallen verandert

Het standaard atoomgewicht is 178.486(6). Deze waarde beschrijft de natuurlijke isotopensamenstelling van terrestrisch materiaal en is niet de massa van één specifiek atoom.

Hafnium heeft ten minste één stabiele isotoop. Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen en horen dus bij hetzelfde element, maar verschillen in neutronental en atoommassa.

Veiligheid

Omgang en blootstelling

De risico’s van hafnium hangen af van chemische vorm, dosis en blootstellingsroute. Het element, zijn ionen en zijn verbindingen kunnen zeer verschillende biologische en milieueffecten hebben; controleer daarom de veiligheidsgegevens van de werkelijk gebruikte stof.