Datos sobre el hafnio
Hafnio electrolítico, 22 gramos. Esta pieza mide 1 x 2 x 3 cm. Imagen del elemento)
El hafnio es un metal de transición brillante de color gris plateado. Descubierto en 1923, fue el siguiente elemento con un núcleo estable que se añadió a la tabla periódica (el último elemento fue el renio en 1925). El hafnio debe su nombre a la palabra latina para Copenhague: hafina. El elemento tiene algunos usos comerciales muy importantes, incluidas aplicaciones en la industria de la energía nuclear, equipos electrónicos, cerámica, bombillas y fabricación de superaleaciones.
El hafnio rara vez se encuentra libre en la naturaleza, pero está presente en la mayoría de los minerales de circonio en concentraciones de hasta 5. De hecho, las propiedades químicas del hafnio y del circonio son muy similares, lo que hace extremadamente difícil separar los dos elementos. La mayor parte del hafnio industrial se produce como subproducto del refinado del circonio.
El hafnio es el elemento número 45 más abundante en la Tierra y representa aproximadamente 3,3 partes por millón de la corteza terrestre, según Chemicool. El hafnio es muy resistente a la corrosión debido a la formación de una película de óxido en las superficies expuestas. De hecho, no se ve afectado por el agua, el aire ni todas las bases y ácidos excepto el fluoruro de hidrógeno.
El carburo de hafnio (HfC) tiene el punto de fusión más alto de cualquier compuesto de dos elementos conocido, casi 7034 grados Fahrenheit (3890 grados Celsius), y el compuesto nitruro de hafnio (HfN) también tiene un alto punto de fusión. según el Laboratorio Jefferson, aproximadamente 5981 grados Fahrenheit (3305 grados Celsius). Según Chemistry World, entre los compuestos de los tres elementos, el carburo mixto de tungsteno y hafnio tiene el punto de fusión más alto de cualquier compuesto conocido: 7,457 grados Fahrenheit (4,125 grados Celsius). Algunos otros compuestos de hafnio incluyen fluoruro de hafnio (HFF4), cloruro de hafnio (HfCl 4) y hafnio (HfO2). "KdSPE" son solo los hechos Número atómico (número de protones en el núcleo): 72 Símbolo atómico (Tabla periódica de elementos): Hf Peso atómico (masa promedio de un átomo): 178,49 Densidad: 13,3 centímetros cúbicos de fase por cámara. Temperatura: Sólido Punto de fusión: 4051 grados Fahrenheit (2233 grados Celsius) Punto de ebullición: 8317 grados Fahrenheit (4603 grados Celsius) Número de isótopos (los átomos de un mismo elemento tienen diferente número de neutrones): 32 Se conocen sus vidas medias, con siendo los números de masa 154 al 185 los más comunes El descubrimiento de isótopos de: Hf-174, Hf-176, Hf-177, Hf-178, Hf-179 y Hf-180 (Andrei Marincas Shutterstock)
Se predice que la existencia del hafnio fue anterior a su descubrimiento hace décadas, informa Chemistry World. Este elemento resultó bastante difícil de alcanzar, ya que era casi imposible distinguirlo químicamente del circonio, más común.
El hafnio se introdujo en 1869 cuando el químico e inventor ruso Dimitri Mendeleev desarrolló la ley periódica (una versión premoderna de la tabla periódica) que aún se desconoce. Sin embargo, en su trabajo, Mendeleev predijo correctamente que había un elemento con propiedades similares, pero más pesadas, al circonio y al titanio. En 1911,
el químico francés Georges Urban, que ya había descubierto el elemento de tierras raras lutecio, creyó haber descubierto finalmente el elemento faltante 72 y comenzó a darle su nombre al celtio, según Chemicool. Sin embargo, unos años más tarde, su descubrimiento resultó ser una combinación de los lantánidos ya descubiertos (15 elementos metálicos con números atómicos del 57 al 71 en la tabla periódica).
Aún no está claro si el elemento 72 que falta es un metal de transición o un metal de tierras raras, ya que se encuentra en el límite entre los dos tipos de elementos de la tabla. Según Chemistry World, los químicos que pensaban que se trataba de un elemento de tierras raras realizaron muchos estudios infructuosos en minerales que contienen tierras raras.
Sin embargo, nueva evidencia procedente de los campos de la química y la física apoya la idea de que el elemento 72 será un elemento de transición. Por ejemplo, los científicos saben que el elemento 72 está más abajo en la tabla periódica que el titanio y el circonio, ambos elementos de transición conocidos.
Además, según Chemistry World, el físico danés Niels Bohr, uno de los fundadores de la teoría cuántica, predijo en 1921 basándose en su estructura electrónica que el elemento 72 sería un metal de transición.
Bohr animó al químico húngaro Georg von Hevesi y el físico holandés Dirk Costerto, entonces dos jóvenes investigadores de su instituto, para buscar minerales de circonio. Basándose en su teoría cuántica de la estructura atómica, Bohr sabía que la estructura química del nuevo metal era similar a la del circonio, por lo que, según Chemicool, había muchas posibilidades de que ambos elementos se encontraran en el mismo mineral.
Von Hevesy y Coster aceptaron la sugerencia de Bohr y comenzaron a utilizar la espectroscopia de rayos X para estudiar los minerales de circonio. Utilizaron la teoría de Bohr sobre cómo los electrones llenan las capas y subcapas dentro de los átomos para predecir la diferencia entre los espectros de rayos X de los dos elementos, informa Chemical & Engineering News. Este método finalmente condujo al descubrimiento del hafnio en 1923. El descubrimiento fue uno de los seis únicos huecos que quedaban en la tabla periódica en ese momento. Al nuevo elemento le pusieron el nombre de la ciudad natal de Bohr, Copenhague (hafinain en latín), utilizando hafnio, que tiene una importante resistencia a la corrosión y es un excelente absorbente de neutrones que puede usarse para submarinos nucleares y barras de control de reactores nucleares, esta es una tecnología clave para mantener Reacciones de fisión nuclear. Las barras de control mantienen activa la reacción en cadena de fisión pero también evitan que se acelere sin control.
El hafnio se utiliza en dispositivos electrónicos como cátodos y condensadores, así como en cerámica, flashes fotográficos y filamentos de bombillas. A menudo aleado con otros metales como titanio, hierro, niobio y tantalio, el hafnio se utiliza como captador en tubos de vacío, una sustancia que se combina con trazas de gas en el tubo de vacío y lo expulsa, según el Laboratorio Jefferson. Por ejemplo, las aleaciones de hafnio y rodio resistentes al calor se utilizan en aplicaciones aeroespaciales, como los motores de cohetes espaciales.
El compuesto de carburo de hafnio tiene el punto de fusión más alto de todos los compuestos formados por solo dos elementos y puede utilizarse en líneas de producción para hornos y hornos de alta temperatura, según Chemicool. El hafnio es autoinflamable (autoinflamable) en forma de polvo. El químico británico Henry Moseley fue un científico que reconoció que el elemento "celtio" de George Urban no era el elemento real que se encontraba debajo del circonio. Lamentablemente, la Primera Guerra Mundial interrumpió las importantes investigaciones del joven científico. Mosley se unió obedientemente a los Ingenieros Reales del ejército británico y fue asesinado por un francotirador en 1915. Su muerte dio lugar a una nueva política británica que prohibía el combate a científicos destacados. En 1925, los químicos holandeses Anton Edward van Acker y Jan Hendrik de Boer propusieron un método para producir hafnio de alta pureza. Para ello, los científicos descompusieron tetrayoduro de hafnio sobre un alambre de tungsteno caliente, lo que dio como resultado una varilla de cristal de hafnio puro. Este método se llama método de la varilla de cristal. Los isómeros nucleares del hafnio han sido objeto de controversia durante mucho tiempo como armas potenciales. En el debate sobre el hafnio, los científicos debaten si el elemento puede provocar una rápida liberación de energía. Aunque el circonio es químicamente muy similar al hafnio, se diferencia de él en que absorbe muy mal los neutrones. Por tanto, es importante que se utilice circonio en la capa exterior de las barras de combustible, donde los neutrones pueden moverse fácilmente. En un estudio reciente, un equipo internacional de investigadores confirmó que la primera corteza de la Tierra se formó hace 4.500 millones de años mediante análisis químicos del hafnio en meteoritos raros. Los investigadores creen que el meteorito se originó en el asteroide Vesta después de que un impacto gigante enviara fragmentos de roca a la Tierra, según un comunicado de prensa de la investigación publicado en Science Daily. Según los investigadores, los meteoritos son fragmentos del material original del que están hechos todos los planetas. Para la investigación, ellos