Hafnium

1 skal 2
2 skal 8
3 skal 18
4 skal 32
5 skal 10
6 skal 2
7 skal  
Navn på Engelsk
Hafnium
Navn på Tysk
Hafnium
Navn på Fransk
Hafnium
Navn
Hafnium
Symbol
Hf
Atomnummer
72
Atommasse
178,49
Smeltepunkt
2227°C
Kogepunkt
4602°C
Massefylde
13,3 g/cm3
Elektronnegativitet
1,2
Oxidationstrin
+4
Isotopmasseområde
153 - 190
Klassifikation
Metal
 

Opdagelse
Grundstof nr. 72 blev opdaget i 1922 af den hollandske fysiker D. Coster og den ungarske kemiker G. C. de Hevesy, medens de arbejdede på det berømte Niels Bohr Institut i København. I tiden omkring 1910 var der endnu 7 'tomme pladser' i Det Periodiske System, nemlig numrene 43, 61, 72, 75, 85, 87 og 91. I 1911 troede den franske kemiker G. Urbain imidlertid, at han havde fundet grundstof nr. 72, som han straks kaldte for celtium efter celterne; en gammel indoeuropæisk folkegruppe. Urbain var overbevist om, at hans celtium hørte til 'De Sjældne Jordarters Metaller', en gruppe på ialt 17 grundstoffer i Det Periodiske System. Under et møde med den engelske fysiker H. G. J. Moseley gav Urbain denne et præparat indeholdende nogle af de sjældne jordarters metaller, og hvori han mente grundstof nr. 72 skjulte sig. Grunden til at Urbain tog kontakt med Moseley var den, at Moseley i 1913 havde vist, at jo højere et grundstofs atomnummer er, desto kortere er bølgelængden af de røntgenstråler, grundstoffet udsender, når det beskydes med elektroner i et røntgenrør. Dette kunne så anvendes til at fastslå et grundstofs placering i Det Periodiske System. Moseley måtte dog skuffe Urbain ved at fortælle ham, at hans præparat blot bestod af en blanding af grundstof nr. 70 (ytterbium) og nr. 71 (lutetium) og altså ikke indeholdt det endnu uopdagede grundstof nr. 72. Trods dette negative resultat var Urbain ikke til sinds at opgive sit celtium, og han indledte efter 1.verdenskrig et samarbejde med den franske fysiker A. Dauvillier. Dauvillier anvendte en forbedret røntgenanalytisk metode, og i foråret 1922 meddelte Urbain og Dauvillier, at de på grundlag af to meget svage (næsten usynlige) linier i et røntgenspektrum fra det samme præparat, som Moseley havde undersøgt, havde fundet grundstof nr. 72. Celtium var altså en realitet, troede man. Heldigvis viste det sig hurtigt, at de rapporterede linier ikke var tydelige nok til at overbevise ret mange andre om fundet af celtium. Urbain havde søgt efter nr. 72 i en helt forkert gruppe af grundstoffer, og kunne derfor umuligt have fundet det. Dette blev påpeget af den danske fysiker N. Bohr. Overfor Coster og Hevesy gjorde Bohr gældende, at iflg. hans teori om hvordan atomernes elektronskaller fyldes op i den del af Det Periodiske System, hvor nr. 72 står, måtte stoffet være beslægtet med grundstoffet zirconium. I Det Periodiske System står hafnium sammen med zirconium og titan i 4.undergruppe. Coster og Hevesy gik derfor straks i gang med at undersøge en række zirconiummineraler for indhold af et nyt grundstof, og den 9.december 1922 påviste de i et zirconiummineral fra Norge grundstof nr. 72. Mineralet havde de lånt på Mineralogisk Museum i København. Få dage senere var Bohr i Stockholm for at modtage Nobelprisen i Fysik for 1922, og her fortalte han i sin tale om Costers og Hevesys opdagelse. Imidlertid gik der en del år, før man i Frankrig opgav celtium.

Navn
På Bohrs institut besluttede man sig for navnet 'hafnium' til det nye grundstof. Dette kommer af det latinske ord 'Hafnia', som betyder København. Kort før dette navneforslag blev sendt til den gruppe af engelske videnskabsmænd, som på den tid skulle foretage den endelige godkendelse heraf, ændrede man i København navnet hafnium til danium, som kommer af det latinske ord Dania, der betyder Danmark. Af en eller anden grund blev rettelsen ikke foretaget i de papirer, som sendtes til England, og navnet hafnium blev accepteret.

Egenskaber
Hafnium er et blødt metal, som er ret bestandigt ved stuetemperatur, idet det i luft hurtigt dækkes af en beskyttende oxidhinde. Findelt hafnium er pyrofort og kan bryde spontant i brand i luft. Hafnium angribes ikke af syrer (bortset fra flussyre) og baser.

Forekomst
I naturen findes hafnium næsten altid i zirconiummineraler såsom zircon, ZrSiO4, der indeholder 0,5-2 % hafnium. Det var i dette mineral, Coster og Hevesy fandt hafnium.

Udvinding
Kommercielt fremstilles hafnium og zirconium fra zirconiummineraler. Da de to grundstoffer kemisk set ligner hinanden meget, har det været forbundet med en del vanskeligheder at adskille dem. Det er dog lykkedes ved at anvende ionbytningsmetoder. Det rene metal fremstilles ved at reducere hafniumtetrachlorid med metallisk magnesium eller natrium:

HfCl
4 + 2Mg —> Hf + 2MgCl2

Anvendelse
Hafnium bruges som neutronabsorber i kontrolstænger i atomreaktorer samt i fremstillingen af visse legeringer til brug i flyindustrien. Endelig anvendes der hafnium i særlige lyslederkabler.

Miljø og Helse
Hafnium og dets kemiske forbindelser regnes ikke for at være særligt giftige.