Hafnium, grunnstoff i gruppe 4 i grunnstoffenes periodesystem, kjemisk symbol Hf, atomnummer 72. De andre grunnstoffene i gruppe 4 er titan, zirkonium og rutherfordium. Elektronkonfigurasjon for hafnium er [Xe]4f145d26s2. Det vanligste ionet er derfor Hf4+. Hafnium er et sølvhvitt, relativt mykt og smibart metall med et meget høyt smeltepunkt (2503 oC). Standard reduksjonspotensial (Hf4+(aq) + 4e- = Hf(s)) Eo = -1,70 V omtrent som aluminium så det burde oksideres lett.

I naturen forekommer hafnium i zirkoniummineraler.

Hafniummetall smeltes ved lysbuesmelting under argon eller ved elektronstrålesmelting i høyvakuum. Ved vanlige temperaturer er det svært korrosjonsbestandig fordi det dekkes med en tynn oksidfilm, HfO2 (som aluminium). Finfordelt hafnium er pyrofort og kan antennes spontant i luft. Metallet er løselig i flussyre og konsentrert svovelsyre, men blir passivisert av en HfO2-film i salpetersyre.

Flere hafniumforbindelser har høye smeltepunkter, til dels de høyeste kjente: hafniumkarbid, HfC, 3888 °C, hafniumnitrid, HfN, 3300 °C, hafniumborid, HfB, 3250 °C og hafniumoksid, HfO2, 2775 °C. Disse er av stor interesse som høytemperaturmaterialer.

Kommersielt fremstilles hafnium fra konsentrater av mineralet zirkon, ZrSiO4, som inneholder 0,5 – 2 % hafnium. Zirkonium og hafnium har nesten like kjemiske egenskaper, og det gjør det vanskelig å skille de to grunnstoffene fra hverandre med kjemiske metoder. Hafnium skilles nå fra zirkonium ved ionebyttings- og ekstraksjonsmetoder og ved fraksjonert destillasjon av flyktige forbindelser. Selve metallet blir fremstilt ved å redusere hafniumtetraklorid, HfCl4, med magnesiummetall (krollprosessen) eller med natriummetall.

Hafnium har, i motsetning til zirkonium, et høyt innfangningstverrsnitt for nøytroner og brukes som absorpsjonsmateriale i kjernereaktorer. Metallet brukes også noe som legeringsgrunnstoff i høytemperaturlegeringer og som gettermateriale i høyvakuumteknikk.

Grunnstoffet med atomnummer 72 ble oppdaget sent. En forsker (Georges Urbain) mente å ha funnet det blant de sjeldne jordartene i 1911 og foreslo navnet celtium. Men Henry Gwyn Jeffreys Moseley påviste fra røntgenspektret at det ikke kunne være riktig. Niels Bohr foreslo i 1922 på grunnlag av sin atomteori at det riktige stedet å lete var blant zirkonmineraler. Dirk Coster og Georg von Hevesy, som da arbeidet ved Bohrs institutt, fulgte tipset og fant grunnstoff 72 i et norsk zirkonmineral (zirkon dvs ZrSiO4)). De foreslo å kalle grunnstoffet hafnium etter København (som betyr kjøbmennenes havn, tidligere skrevet hafn). Victor Moritz Goldschmidt fulgte også tipset til Bohr og fant omtrent samtidig grunnstoff 72 i et mineral fra Hidra (malakon funnet av Th Scherrer i 1844) og et fra Kragerø (alvit)). Goldschmidt brukte også røntgenspektroskopi med utstyr bygget på Tøyen av L. Thomassen. Dessverre publiserte han resultatene litt for sent slik at Coster og von Hevesy har blitt stående som oppdagere av grunnstoff 72 og derved fikk æren for å gi det navn (selv om Urbain protesterte og hevdet at navnet han foreslo hadde prioritet). George de Hevesy (med de i stedet for von) fikk i 1944 Nobelprisen i kjemi.

Fysiologisk virkning

Grenseverdi for hafnium i arbeidsatmosfære er 0,5 mg/m3.

Kjemisk symbol Hf
Atomnummer 72
Relativ atommasse 178,49
Smeltepunkt 2503 °C
Kokepunkt 5470 °C
Densitet 13,31 g/cm3
Oksidasjonstall IV
Elektronkonfigurasjon [Xe]4f145d26s2

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.