Háfnio

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O háfnio ( em homenagem à cidade de Háfnia, 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 uma. À temperatura ambiente, o háfnio encontra-se no estado sólido.

É um metal de transição situado no grupo 4 ( 4 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 com material de barras de controle de reatores nucleares devido a sua alta capacidade de absorção de neutrons. Foi descoberto em 1923 por George von Hevesy e Dick Coster.

Lutécio - Hafnio - Tantálio
Zr Hf Rf
	Tabela periódica

Geral

Nome, símbolo, número

Háfnio, Hf, 72

Classe , série química

Metal , metal de transição

Grupo, periodo, bloco

4 ( 4 B ), 6 , d

Densidade, dureza

13310 kg/m³, 5,5

Cor e aparência

Cinza prateado

Propriedades atômicas

Massa atómica

178,49(2) u

Raio médio^†

155 pm

Radio atómico calculado

208 pm

Raio covalente

150 pm

Raio de van der Waals

Sem dados

Configuração electrónica

[Xe]4f¹⁴ 5d² 6s²

Estado de oxidação (óxido)

4 (anfótero)

Estrutura cristalina

Hexagonal

Propriedades físicas

2506 K

4876 K

Entalpía de vaporização

575 kJ/mol

Entalpía de fusão

24,06 kJ/mol

Pressão de vapor

0,00112Pa a 2500 K

Velocidade do som

3010 m/s a 293,15 K

Informações diversas

Eletronegatividade

1,3 (Pauling)

Calor específico

140 J/(kg·K)

Condutividade elétrica

3,12 x 10⁶ m^-1·Ω^-1

Condutividade térmica

23 W/(m·K)

1° Potencial de ionização

658,5 kJ/mol

2° Potencial de ionização

1440 kJ/mol

Isótopos mais estáveis

iso.	AN	Meia-vida	MD	ED MeV	PD
¹⁷²Hf	Sintético	1,87 ano	ε	0,350	¹⁷²Lu
¹⁷⁴Hf	0,162%	2 x 10¹⁵ a	α	2,495	¹⁷⁰Yb
¹⁷⁶Hf	5,206%	Hf é Isótopo estável com 104 neutrons
¹⁷⁷Hf	18,606%	Hf é estável com 105 neutrons
¹⁷⁸Hf	27,297%	Hf é estável com 106 neutrons
¹⁷⁹Hf	13,629%	Hf é estável com 107 neutrons
¹⁸⁰Hf	35,1%	Hf é estável com 108 neutrons
¹⁸²Hf	{sin}	9 x 10⁶ a	β	0,373	¹⁸²Ta

Unidades SI e CNPT exceto onde indicado o contrário.

Camada electrónica do háfnio

[editar] Características principais

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 neutrons; em reatores nucleares.

O carbeto de háfnio ( HfC ) é o composto binario 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 3310ºC. Este metal é resistente as bases concentradas, porém os halogênios podem regir com ele para formar tetrahaletos de háfnio ( HfX₄ ). A temperaturas altas pode regir com oxigênio , nitrogênio , boro , enxofre e silício.

[editar] Aplicações

O háfnio é utilizado para fabricar barras de controle empregadas em reatores nucleares, como aquelas usadas em submarinos nucleares. Esta aplicação é devido a fato de que a secção de captura de neutrons do háfnio é umas 600 vezes maiores que a do zircônio, com o qual tem uma alta capacidade de absorção de neutrons, 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:

Em lâmpadas de gás incandescentes.
Para eliminar oxigênio e nitrogênio em tubos de vácuo.
Em ligas de ferro , titânio , nióbio , tantálio e em outra ligas metálicas.

[editar] História

Se chamou 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 se previu, usando a teoria de Bohr , que estaría 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 ( wolfrâmio ).

[editar] Obtenção

É sempre encontrado 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), contendo de 1 a 5% de háfnio.

Devido a 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 se faz reduzindoo tetracloreto de háfnio ( HfCl₄ ) com magnésio ou sódio pelo processo de Kroll.

[editar] Precauções

Há necessidade de devidos cuidados 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.