Lutetium Zirconium  Rutherfordium Tantal  
 Hafnium                                           72Hf
 engl. hafnium (nach dem alten Namen der Stadt Kopenhagen)
 
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Relat. Atommasse  
Ordnungszahl   
Schmelzpunkt   
Siedepunkt   
Oxidationszahlen    
Dichte   
Härte (Mohs)    
Elektronegativität   
Elektronenkonfig.  
Natürl. Häufigkeit  
  
  
  
  
 
178,49   
72    
2233 °C    
4603 °C    
4, 3, 1    
13,310 g/cm³   
2 - 3    
1,30 (Pauling)    
[Xe]4f145d26s2   
Hf-174: 0,16%   
Hf-176: 5,26%   
Hf-177: 18,60%   
Hf-178: 27,28%  
Hf-179: 13,62%  
Hf-180: 35,08%
 

     

Film

37 sek
Eine Scheibe aus Hafnium wird mit der Flamme des Schweißbrenners kräftig erhitzt.
    
  GHS-Piktogramme  
  Gefahr
Gefahren (H-Sätze)  
H 250 


(Hafnium Pulver)
CAS-Nummer 
7440-58-6 
  

 
 
 
 
Physikalisch-chemische Eigenschaften
Reines Hafnium ist ein silbrig glänzendes Schwermetall, das sich gut walzen und schmieden lässt. Das Metall ähnelt dem Zirconium, es ist in fein zerteilter Form sehr reaktionsfähig. An der Luft bildet sich eine dunkle, dünne Oxidschicht, die das Metall gegen eine weitere Oxidation an der Luft, im Wasser oder in Säuren widerstandsfähig macht. Dadurch ist kompaktes Hafnium sehr stabil. Bei Raumtemperatur greifen es nur Königswasser und Flusssäure an. Pulverisiertes Hafnium ist pyrophor, es kann sich an der Luft spontan entzünden. In reinem Sauerstoff verbrennt heißes Hafnium mit greller Flamme zu Hafnium(IV)-oxid. Auch in Chlor reagiert heißes Hafnium unter Aufglühen oder mit Flammenerscheinungen zu Hafnium(IV)-chlorid.
  
Hf  +  O2 reagiert zu  HfO2     ΔHR = -1146 kJ/mol
Hf  +  2 Cl2 reagiert zu  HfCl4     ΔHR = -991 kJ/mol
   
Toxikologie 
Das elementare Hafnium und auch das Hafnium(IV)-oxid haben nur ein geringes toxisches Potenzial. Das Freisetzen und Einatmen von Stäuben ist aber auf jeden Fall zu vermeiden.
  
Vorkommen 
Häufigkeit   selten

Elementar kommt Hafnium in der Natur nicht vor. Es existieren nur wenige Hafniumminerale wie der Allendeit (Sc4Zr3O12) oder der Hafnon (HfSiO4), den man als Begleitmineral im Zirkon findet. Aus diesem Grund eignet sich der Zirkon meist auch zur Gewinnung von Hafnium. Bedeutende Vorkommen liegen in Australien und Südafrika.

 
 
 Zirkon aus Kanada

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 Hafnium kommt stets als Begleiter in Zirkonmineralien vor.
 
 
Geschichte 
Die Entdeckung des Elements gelang erst 1923, nachdem Niels Bohr ein Jahr zuvor dem Element Nr. 72 eine Ähnlichkeit zum Zirconium vorausgesagt hatte. Der niederländische Physiker Dirk Coster (1889-1950) und der ungarische Physiker Georges de Hevesy (1885-1966) entdeckten in Kopenhagen das Element in einem Zirkon aus der norwegischen Insel Seiland. Sie wiesen es mit Hilfe der Röntgenspektroskopie nach. Das Element erhielt seinen Namen nach der alten Bezeichnung Hafnia für Kopenhagen.
  
Herstellung     
Hafnium wird immer zusammen mit Zirconium hergestellt. Bei der Erzaufbereitung erhält man ein Gemisch der wasserlöslichen Chloride Zirconium(IV)-chlorid und Hafnium(IV)-chlorid. Eine Trennung ist durch Ionenaustauschverfahren oder durch Lösungsmittelextraktion möglich. Hafnium(IV)-chlorid wird mit Magnesium reduziert:  
  
HfCl +  2 Mg reagiert zu  Hf  +  2 MgCl2   
  
Das Roh-Hafnium wird durch eine nachfolgende Vakuumdestillation gereinigt. Nach dem Zonenschmelzverfahren zersetzt man Hafnium(IV)-chlorid an dünnen, 1300°C heißen Fäden aus Wolfram. 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. Beim Plasmaschweißen entstehen sehr hohe Temperaturen. Dort werden Hafniumeinsätze in der Elektrode verwendet. Der Hauptteil des Hafniums wird jedoch in Kontroll- und Steuerstäben in Kernreaktoren und als Neutronenfänger bei der Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen verwendet. 
 
 
 Elektroden für das Plasmaschweißen mit Hafniumeinsatz
     
 Das Hafnium befindet sich in der Mitte der Elektrodenspitze.
 
 
Copyright: Thomas Seilnacht
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