Háfnio

Háfnio, ₇₂Hf
Aparência
	cinza prateado
Háfnio na tabela periódica
	Lutécio ← Háfnio → Tântalo
; 72	Hf
	↑
	Hf
	↓
	Rf
Número atómico (Z)	72
Série	Lantanídios
Grupo	4
Período	6
Bloco	d
Propriedades atómicas
Eletronegatividade (Pauling)	1,3
Massa atómica	178,49(2) u
Raio atómico (calculado)	155 pm
Raio covalente	175 pm
Configuração electrónica	[Xe] 4f14 5d2 6s2
Elétrons (por nível de energia)	2, 8, 18, 32, 10, 2 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação	4 (anfótero)
Propriedades físicas
Estado em CPTP	sólido
Ponto de fusão	2506 K
Ponto de ebulição	4876 K
Densidade, dureza	13310 kg/m3, n/a
Entalpia de fusão	24,06 kJ/mol
Entalpia de vaporização	575 kJ/mol
Pressão de vapor	100 Pa a 3277 K
Outras propriedades
Estrutura cristalina	hexagonal
Calor específico	140 J/(kg·K)
Condutividade elétrica	3,2 × 106 S/m
Condutividade térmica	23 W/(m·K)
Velocidade do som	3010 m/s a 20 °C
Número CAS	7440-58-6
1.º Potencial de ionização	658,5 kJ/mol
2.º Potencial de ionização	1440 kJ/mol
Isótopos mais estáveis
MeV
	Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.; v; d; e;

O háfnio (em homenagem à cidade de Hafnia, 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 u.^[1] À temperatura ambiente, o háfnio encontra-se no estado sólido.^[1]

É um metal de transição situado no grupo 4 (anteriormente denominado IV B) da classificação periódica dos elementos.^[1] Forma ligas com o tungstênio usadas em filamentos de lâmpadas e em eletrodos. Também se usa como material de barras de controle de reatores nucleares devido a sua alta capacidade de absorção de nêutrons.

Foi descoberto em 1923 por George de Hevesy e Dirk Coster.^[2]

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 nêutrons; em reatores nucleares.

O carboneto de háfnio (HfC) é o composto binário 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 3310 °C. Este metal é resistente as bases concentradas, porém os halogênios podem reagir com ele para formar tetra-haletos de háfnio (HfX₄). A temperaturas altas pode reagir com oxigênio, nitrogênio, boro, enxofre e silício.

Aplicações

O háfnio é utilizado para fabricar barras de controle empregadas em reatores nucleares. Esta aplicação deve-se ao facto de que a secção de captura de nêutrons do háfnio é aproximadamente 600 vezes maior que a do zircônio, com o qual tem uma alta capacidade de absorção de nêutrons, 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 incandescente.
Em Processadores Intel com tecnologia 45 nm
Para eliminar oxigênio e nitrogênio em tubos de vácuo.
Em ligas de ferro, titânio, nióbio, tântalo (elemento químico) e em outra ligas metálicas.
Em eletrodos para corte a plasma

História

Chamou-se 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.^[2] Pouco depois foi previsto, utilizando a teoria de Bohr, que estaria associado com o zircônio.^[2] 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 vez por Anton Eduard van Arkel e Jan Hendrik de Boer passando tetraiodeto de háfnio (HfI₄) por um filamento aquecido de tungstênio (volfrâmio).^[2]

Obtenção

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

Devido à 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 faz-se reduzindo o tetracloreto de háfnio (HfCl₄) com magnésio ou sódio pelo processo de Kroll.

Precauções

Há a necessidade de cuidados especiais 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.

Referências

1 2 3 Emsley 2003, p. 174
1 2 3 4 Emsley 2003, pp. 172-173

Bibliografia

Emsley, John (2003). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford: Oxford University Press. ISBN 9780198503408

Ligações externas

O Commons possui imagens e outros ficheiros sobre Háfnio

«WebElements.com - Hafnium» (em inglês)
«EnvironmentalChemistry.com - Hafnium» (em inglês)
«Háfnio - vídeos e imagens»
«Intel mostra nova geração revolucionária de transistores». - artigo do site Inovação Tecnológica

[:0-1] 1 2 3 Emsley 2003, p. 174

[:1-2] 1 2 3 4 Emsley 2003, pp. 172-173

[1]

[2]