Lutetium  Zirconium  Periodensystem  Rutherfordium  Tantal
 
Hafnium                                           72Hf
engl. hafnium (nach dem alten Namen der Stadt Kopenhagen)
 
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Kristallisiertes Hafnium
 relat. Atommasse: 
Ordnungszahl:   
Schmelzpunkt:  
Siedepunkt:  
Oxidationszahlen: 
Dichte:  
Härte (Mohs):  
Elektronegativität: 
Atomradius:  
Elektronenkonfig.: 
natürl. Häufigkeit:  
   
   
   
   
 		 178,49  
72   
2233 °C   
4603 °C   
4, 3, 1   
13,310 g/cm³  
2 - 3   
1,30 (Pauling)   
156,4 pm  
[Xe]4f145d26s2  
Hf-174    0,16%  
Hf-176    5,206%  
Hf-177  18,60%  
Hf-178  27,30%  
Hf-179  13,63%  
Hf-180  35,10%
 
 
Eigenschaften:   
Reines Hafnium ist ein hochglänzendes, relativ weiches Schwermetall, das sich gut walzen und schmieden lässt. Es sind zwei Modifikationen bekannt. Oberhalb von 1760°C geht hexagonal flächenzentriertes a-Hafnium in kubisch raumzentriertes b-Hafnium über. Die Schmelz- und Siedetemperaturen sind sehr hoch, bei sehr tiefen Temperaturen ist Hafnium supraleitend.  
   
Hafnium ist ein relativ unedles Metall, das sehr reaktionsfähig ist und dem Zirconium stark ähnelt. An der Luft bildet sich eine dünne Oxidschicht, die das Metall gegen eine weitere Oxidation an der Luft, im Wasser oder in Säuren widerstandsfähig macht. Bei Raumtemperatur greifen es nur Königswasser und Flusssäure an. Pulverisiertes Hafnium kann sich an der Luft spontan entzünden. Mit reinem Sauerstoff verbrennt es oberhalb von 300°C mit greller Flamme zu Hafnium(IV)-oxid:  
  
Hf  +  O2  ----->  HfO2   DHR = -1146 kJ/mol  
  
Mit Chlor reagiert es beim Erwärmen unter Feuererscheinungen zu Hafnium(IV)-chlorid:  
  
Hf  +  2 Cl2  ----->  HfCl4   DHR = -991 kJ/mol  
  
Bei hohen Temperaturen reagiert es auch mit Stickstoff und Kohlenstoff zu Hafnium(IV)-nitrid oder Hafniumcarbid. 
 
 
Vorkommen:   
Das Metall steht in der Elementhäufigkeit mit einem Anteil von 4,2 x 10-4 % an 52. Stelle und steht damit noch vor Argon und Uran. Elementar kommt es in der Natur nicht vor. Ein eigentliches Hafniummineral existiert nicht. Stets kommt es als Begleiter in den Zirkonmineralien vor.  
   
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Hafnium kommt stets in Begleitung des Zirkons (Zirkonsilicat) vor
 
 
Geschichtliches:   
Im Jahre 1923 entdeckten der niederländische Physiker Dirk Coster (1889-1950) und der ungarische Physiker György K. von Hevesy (1885-1966) in Kopenhagen das Element in einem Zirkonerz aus Norwegen. Sie wiesen es mit Hilfe der Röntgenspektroskopie nach. Das Element erhielt seinen Namen nach der alten Bezeichnung für Kopenhagen und das Symbol Hf.
 
Herstellung:   
Hafnium fällt stets als Nebenprodukt bei der Zirconiumherstellung an. Bei der Erzaufbereitung erhält man ein Gemisch der wasserlöslichen Chloride Zirconium(IV)-chlorid und Hafnium(IV)-chlorid (Näheres siehe bei der Zirconiumherstellung). Eine Trennung der beiden Chloride erfolgt durch Ionenaustauschverfahren oder durch Lösungsmittelextraktion. Eine Reduktion des Hafnium(IV)-chlorids zu elementarem Hafnium ist mit Magnesium möglich (analog zur Zirconium- und zur Titanherstellung):  
  
HfCl4  +  2 Mg  ----->  Hf  +  2 MgCl2  
  
Der so erhaltene Hafniumschwamm wird durch eine Vakuumdestillation gereinigt. Nach dem Zonenschmelzverfahren zersetzt man Hafnium(IV)-chlorid an dünnen, 1300°C heißen Wolframfäden. Dieses Verfahren wird auch bei der Titanherstellung angewandt. 
 
 
Verwendung:   
In Blitzlichtwürfeln erzeugen Hafniumfolien ein sehr grelles Licht. Hafnium-Legierungen mit Wolfram oder auch mit Molybdän, Niob oder Tantal besitzen einen sehr hohen Schmelzpunkt und eignen sich zur Herstellung von Glühkathoden. Der Hautptteil des Hafniums wird jedoch in Kontroll- und Steuerstäben in Kernreaktoren und als Neutronenfänger bei der Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen verwendet. 
 
 
 
 Copyright: Thomas Seilnacht