abril 16, 2021
Hafnio

Hafnio

Propiedades físicas

Densidad del Hafnio / g dm-3: 13310 (293 K) 12000 (m.p.)

Volumen molar / cm3mol-1: 13.41 (293 K)   14.87 (m.p.)

Resistencia eléctrica / µΩcm: 33.08           (20 °C)

Metales alcalinotérreos

Número atómico: 72

Configuración electrónica: [Xe] 4f14 5d2 6s2

Masa atómica relativa: 178.49(2)

Grupo: 4

Electronegatividad: 1.3

Radio atómico / pm: 156.4

Periodo: 6

Estados de oxidación: +4

Energía de ionización

Primera energía de ionización/ kJ mol-1: 658.52

Segunda energía de ionización/ kJ mol-1: 1437.64

Tercera energía de ionización/ kJ mol-1: 2248.12

Propiedades térmicas

Calor de fusión / kJ mol-1: 25.5

Conductividad térmica / W m-1K-1: 23

Calor de atomización / kJ mol-1: 618.9

Punto de ebullición / °C: 4603

Calor de vaporización / kJ mol-1: 570.7

Punto de fusión / °C: 2233

Datos cristalográficos

Grupo espacial: P63/mmc

Longitudes de la celda unidad/pm: a=319.46, c=505.10

Estructura cristalina: hexagonal

Abundancia de elemento

Corteza terrestre / ppm: 3

Atmósfera / ppm:

Océanos / ppm: 0.008

Isótopos

Isótopo Masa atómica  relativa Porcentaje por masa (%)
180Hf 179.946549(3) 35.100(7)
179Hf 178.945815(3) 13.629(6)
178Hf 177.943698(3) 27.297(4)
177Hf 176.943220(3) 18.606(4)
176Hf 175.941402(3) 5.206(5)
174Hf 173.940040(3) 0.162(3)

Potenciales estándar de reducción

Semirreacción   Eo / V
Hf4+ + 4e-à Hf(s) – 1.70
HfO2(s) + 4H+ + 4e-à Hf(s) + 2H2O – 1.57
HfO2+ + 2H+ + 4e- àHf(s) + H2O – 1.70
HfO(OH)2(s) + H2O + 4e- à Hf(s) + 4OH- – 2.50

Historia y descubrimiento del Hafnio

El Hafnio fue descubierto por George Charles von Hevesy  y Dirk Coster, hacia el año 1923. El primero un químico húngaro y el segundo un físico holandés, fueron los descubridores de este componente en Dinamarca.

Su nombre proviene del vocablo latín “Hafnia”, que era el nombre de la ciudad de Copenhague donde se encontró este elemento.

Incluso antes de su hallazgo se intuía que el hafnio estaría presente en diversos minerales de circonio. Esto es asociado a la teoría de Bohr. Había sido indicado que estos minerales aparecerían asociados y con características similares. Esto continúo hasta que finalmente se identifica al hafnio en un mineral de circonio mediante espectroscopía de rayos X.

Separar el hafnio del circonio no fue tarea fácil, debido a la química casi idéntica que presentan. Se hizo necesario efectuar recristalizaciones repetidas de los fluoruros dobles de amonio o potasio.

Prácticamente todo el hafnio que es producido actualmente es un subproducto de la purificación del circonio. El hafnio metálico fue preparado pasando vapor de tetrayoduro de hafnio por un filamento de wolframio caliente.

El hafnio es hallado frecuentemente relacionado con el circonio en sus mismos compuestos, debido a esto no se localiza en la naturaleza libremente. A su vez, el hafnio se encuentra presente en forma de mezclas, entre los minerales del circonio.

Ejemplo de esto es el circón y derivados de este que contienen hasta un 5 % de hafnio aproximadamente. Es un complicado proceso el separar estos elementos, y se lleva a cabo a través de un tratamiento de purificación del circonio. Lo cual se hace mediante una reducción del tetracloruro de hafnio con sodio o magnesio en lo que se conoce como proceso de Kroll.

Aplicaciones del Hafnio

Pese a su difícil obtención el hafnio presenta múltiples aplicaciones. Y aunque no tiende a  ser un elemento muy reconocido de la tabla periódica si le han encontrado relativa utilidad en múltiples industrias. Se emplea para eliminar nitrógeno y oxígeno de tubos de vacío. Además es usado en lámparas incandescentes y  de gas.

Y se utiliza debido a su buena sección de captura de neutrones térmicos, en barras de control de reactores de submarinos. Ya que posee unas envidiables propiedades mecánicas y una excelente resistencia a la corrosión.

El hafnio se usa en aleación con wolframio y tántalo, en la fabricación de filamentos eléctricos. En aleaciones de tántalo, titanio, hierro, niobio, y otras aleaciones metálicas. En la actualidad está incluido su uso en la fabricación de microprocesadores, reemplazando el silicio que es el material de base tradicional. Esta innovación se inició en enero del 2007 y permanece activa hasta la actualidad debido a los beneficios que representó para la industria.

El óxido de Hafnio, uno de sus derivados, posee un índice de refracción intermedio entre el aire y el silicio. Este compuesto es empleado en la transformación presente en estos dos interfaces a través de los dispositivos fotónicos de silíceo, disminuyendo de esta forma las mermas debidas a reflexiones.

Un elemento con casi ningún reconocimiento social y que tiene un gran número de utilidades en la actualidad. Con un amplio uso industrial, se coloca el hafnio en uno de los minerales impulsores del desarrollo actual.

Precauciones y efectos del Hafnio sobre la salud

El hafnio es un elemento que aparentemente no se asocia con ningún daño o riesgo para la salud. Al menos hasta el momento no le ha sido achacada ninguna enfermedad o padecimiento. Esto puede deberse a que los compuestos de metal no son tóxicos en sí, o  debido a  que es poco probable que las personas tengan contacto con él.  Sin embargo siempre es  bueno tomar precauciones para luego no tener que lamentar.

Precauciones del Hafnio

Con el paso del tiempo  y las nuevas tecnologías que surgen cada día, se ha demostrado que el hafnio no representa un peligro para las personas ni los animales. Sin embargo debe seguirse tratando como si fuera tóxico o peligroso, pues es escaso el contacto humano con este elemento. Además no se experimenta aún en animales para demostrar su inocuidad.

El hafnio, aparentemente inofensivo, al ser fragmentado en partículas pequeñas, acentúa su propiedad pirofórica. Pudiendo llegar a arder espontáneamente con el aire, y constituir un peligro inminente para las personas que se encuentran alrededor. Tenga siempre cuidado y proteja su salud y la de los demás.

Efectos dañinos del Hafnio

El hafnio es un metal de color plateado brillante, que no se asocia a ningún efecto dañino  a personas o animales. Los perjuicios que provoque pueden ser solo fruto del uso indebido de ese elemento, por un desconocimiento de sus propiedades o por una negligencia de quienes lo emplean.

Pese a no tener referencias de que el hafnio puede provocar daño alguno, se recomienda tratarlo como un elemento altamente tóxico pues no ha sido estudiado con profundidad.

Efectos ambientales del Hafnio

El hombre en su paso por el mundo va dominando todo lo que le rodea, sometiendo la naturaleza a sus caprichos. El hafnio, un elemento derivado del circonio y con propiedades semejantes, no queda exento del empleo humano.  Pudiendo ser causa de fuego espontáneo, al poner en contacto con el oxígeno partículas fragmentadas de este elemento.

Así que directamente el hafnio no es un causante de daños al medio ambiente. Pero si se le añade a esto la mano humana, y el desinterés de muchos por el bienestar de nuestro planeta, podría constituir un peligro oculto y silencioso.

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