Elemento químico · metal de transición
Hafnio
Utilizado en reactores nucleares y dispositivos semiconductores.
Propiedades rápidas
- Nº atómico
- 72
- Peso atómico
- 178.49
- Grupo
- 4
- Periodo
- 6
- Estado
- sólido
- Bloque
- D
- Valencia
- +4
- Tipo
- metal de transición
Qué es el hafnio
El hafnio es un metal de transición que destaca por su alta resistencia a la corrosión y su capacidad para absorber neutrones, lo que lo hace valioso en aplicaciones nucleares. Descubierto en el siglo XX, su nombre proviene de Hafnia, el nombre en latín de Copenhague. Es un elemento clave en la tecnología moderna, especialmente en la fabricación de semiconductores avanzados.
Para qué sirve el hafnio
Reactores nucleares
El hafnio se utiliza en las barras de control de reactores nucleares debido a su capacidad para absorber neutrones sin formar isótopos radiactivos, ayudando a regular la reacción nuclear.
Semiconductores
En la industria de los semiconductores, el hafnio se emplea en la fabricación de compuestos dieléctricos de alta constante, mejorando el rendimiento de los transistores en dispositivos electrónicos.
Aleaciones resistentes
Se utiliza en aleaciones de alta resistencia a la corrosión y al calor, especialmente en aplicaciones aeroespaciales y de turbinas, donde se requiere durabilidad bajo condiciones extremas.
Datos del hafnio
- Número atómico (Z)
- 72
- Masa atómica
- 178,49 u
- Punto de fusión
- 2233 °C
- Punto de ebullición
- 4603 °C
- Densidad
- 13,31 g/cm³
- Electronegatividad (Pauling)
- 1,3
- Radio atómico
- 159 pm
- Energía de 1ª ionización
- 658,5 kJ/mol
- Afinidad electrónica
- 17,18 kJ/mol
- Dureza (Mohs)
- 5,5
- Estructura cristalina
- hexagonal compacta (HCP)
- Color / aspecto
- blanco-plateado brillante
- Origen del nombre
- del latín «Hafnia» (Copenhague), ciudad natal de su descubridor
- Descubrimiento
- 1923 · Dirk Coster y George de Hevesy (predicho por Bohr) (Dinamarca)
Propiedades del hafnio
Propiedades físicas
El hafnio es un metal gris plateado, brillante y muy denso, con una densidad de aproximadamente 13.31 g/cm³. Tiene un punto de fusión elevado, alrededor de 2,233 °C, y un punto de ebullición de 4,603 °C. Es un buen conductor de electricidad y calor.
Propiedades químicas
Químicamente, el hafnio es resistente a la corrosión y reacciona lentamente con ácidos. Forma compuestos principalmente en el estado de oxidación +4. No es especialmente reactivo, pero puede formar complejos con halógenos y oxígeno bajo ciertas condiciones.
Configuración electrónica
La configuración electrónica abreviada del hafnio es:
[Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s²
En notación desarrollada completa:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 4f¹⁴ 5d² 6s²
El hafnio distribuye sus 72 electrones siguiendo las reglas de Aufbau, Hund y el principio de exclusión de Pauli. Los electrones del último nivel energético (los electrones de valencia) son los responsables de las propiedades químicas del elemento.
Estados de oxidación y valencias del hafnio
| Estado | Ejemplo(s) | Frecuencia |
|---|---|---|
| +4 | HfO₂ (alta permitividad), HfCl₄, HfC (carburo refractario) | principal |
Si lo que necesitas es formular, en la página de la valencia del hafnio está cada estado de oxidación con su ejemplo resuelto y de dónde sale a partir de la configuración electrónica.
Historia del hafnio
El hafnio fue descubierto en 1923 por los químicos Dirk Coster y George de Hevesy en Copenhague, Dinamarca. Fue identificado a través de espectroscopía de rayos X en minerales de circonio. Su descubrimiento fue notable porque se había predicho teóricamente antes de ser encontrado, completando así una laguna en la tabla periódica. El nombre 'hafnio' fue elegido en honor a la ciudad de Copenhague, donde se llevó a cabo el descubrimiento.
Compuestos habituales
| Fórmula | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| HfO2 | Óxido de hafnio | Utilizado como material dieléctrico en semiconductores. |
| HfCl4 | Tetracloruro de hafnio | Usado en la producción de metales de hafnio de alta pureza. |
| HfC | Carburo de hafnio | Conocido por su alta dureza y resistencia al calor, utilizado en revestimientos de herramientas. |
Dónde se encuentra el hafnio
El hafnio se encuentra principalmente en minerales de circonio, como la baddeleyita y la zirconita. Aunque es raro, se extrae como subproducto en la minería y procesamiento del circonio. No se encuentra en forma pura en la naturaleza y no tiene un papel biológico conocido.
Isótopos del hafnio
| Isótopo | Masa | Abundancia | Vida media |
|---|---|---|---|
| Hf-174 | 173,94046 u | 0,16 % | 2,0 × 10¹⁵ años |
| Hf-176 | 175,94142 u | 5,26 % | estable |
| Hf-177 | 176,94323 u | 18,60 % | estable |
| Hf-178 | 177,94371 u | 27,28 % | estable |
| Hf-179 | 178,94582 u | 13,62 % | estable |
| Hf-180 | 179,94656 u | 35,08 % | estable |
Curiosidades sobre el hafnio
-
El hafnio y el circonio son químicamente similares, lo que hace que su separación sea compleja y costosa.
-
El hafnio es uno de los elementos más difíciles de encontrar en estado puro debido a su alta afinidad con el circonio.
-
Se estima que el hafnio es unas 600 veces más raro en la corteza terrestre que el circonio.
El hafnio en la tabla periódica
- Tipo: metal de transición.
- Grupo: grupo 4 (metales de transición).
- Periodo: 6.
- Bloque: D (el último electrón se aloja en un orbital de tipo d).
- Valencia principal: +4.
Compara con el resto de metales de transición o con los elementos del periodo 6.