Hafnium (Hf), unsur kimia (nomor atom 72), logam Grup 4
(IVb) dari tabel periodik. Hafnium adalah logam ulet dengan kilau keperakan.
Fisikawan Belanda Dirk Coster dan kimiawan Swedia Hungaria George Charles von
Hevesy menemukan hafnium (1923) di
Norwegia dan Greenland zircon dengan menganalisis spektrum sinar-X. Mereka
menamai unsur baru Kopenhagen (bahasa Latin baru, Hafnia), kota di mana Hafnium
ditemukan. Hafnium tersebar di kerak bumi dengan jumlah tiga bagian per juta
dan selalu ditemukan dalam mineral zirkonium hingga beberapa persen
dibandingkan dengan zirkonium. Sebagai contoh, mineral zirkon, ZrSiO4
(zirkonium orthosilicate), dan baddeleyite, yang pada dasarnya adalah zirkonium
dioksida murni, ZrO2, umumnya memiliki kandungan hafnium yang
bervariasi dari beberapa persepuluh dari 1 persen ke beberapa persen. Zircon,
seperti beberapa alvites dan cyrtolites, yang merupakan produk sisa
kristalisasi, menunjukkan persentase yang lebih besar dari hafnium (hingga 17
persen hafnium oksida dalam cyrtolite dari Rockport, Mass., AS). Sumber
komersial bantalan hafnium adalah mineral zirconium yang ditemukan di pasir pantai
dan kerikil sungai di Amerika Serikat (terutama Florida), Australia, Brazil,
Afrika Barat, dan India. Uap Hafnium telah diidentifikasi di atmosfer Matahari.
Pertukaran ion dan teknik pelarut ekstraksi telah digantikan
kristalisasi fraksional dan distilasi sebagai metode yang disukai untuk
memisahkan hafnium dari zirkonium. Dalam prosedurnya, minyak mentah zirkonium
tetraklorida dilarutkan dalam larutan amonium tiosianat, dan metil isobutil
keton dilewatkan berlawanan dengan campuran berair, dengan hasil berupa hafnium
tetraklorida istimewa yang diekstrak. Logam itu sendiri dibuat dengan reduksi
magnesium hafnium tetraklorida (proses Kroll, yang juga digunakan untuk
titanium) dan oleh dekomposisi termal tetraiodida (de Boer-van Arkel proses).
Untuk beberapa tujuan, pemisahan dua elemen tidak dilakukan;
zirkonium yang mengandung sekitar 1 persen dari hafnium telah diterima sebagai
zirkonium murni. Penggunaan tunggal terbesar dari zirconium yaitu sebagai bahan
struktural dan cladding di reaktor nuklir, zirkonium yang bebas dari hafnium
pada dasarnya penting karena kegunaan zirkonium dalam reaktor didasarkan pada zirconium
murni yang digunakan untuk penyerapan cross section untuk neutron. Hafnium, di
sisi lain, memiliki penampang yang sangat tinggi, dan dengan demikian bahkan
sedikit kontaminasi hafnium membatalkan keuntungan intrinsik zirkonium
tersebut. Karena penampang neutron-capture tinggi dan sifat mekanik yang sangat
baik, hafnium digunakan untuk kontrol fabrikasi batang nuklir.
Hafnium menghasilkan lapisan pelindung oksida atau nitrida
pada kontak dengan udara dan tentunya memiliki ketahanan korosi yang tinggi.
Hafnium cukup tahan terhadap asam dan terbaik dilarutkan dalam asam fluorida,
di mana prosedur pembentukan kompleks fluoro anionik penting dalam menstabilkan
larutan. Pada suhu normal hafnium tidak terlalu reaktif tetapi menjadi sangat
reaktif dengan berbagai nonmetals pada temperatur tinggi. Membentuk paduan
dengan besi, niobium, tantalum, titanium, dan logam transisi lainnya. Paduan
tantalum hafnium karbida (Ta4HfC5), dengan titik leleh
4.215 ° C (7619 ° F), adalah salah satu zat yang paling tahan api yang diketahui.
Hafnium secara kimiawi mirip dengan zirkonium. Kedua logam
transisi ini memiliki konfigurasi elektronik yang sama, dan jari-jari ionik mereka
(Zr4 +, 0,74 Å, dan Hf4 + 0,75 Å) dan jari-jari atom
(zirkonium, 1,45 Å, dan hafnium, 1,44 Å) hampir identik karena pengaruh kontraksi
lantanoid . Bahkan, perilaku kimia kedua unsur ini lebih mirip daripada
pasangan elemen lain yang dikenal. Meskipun sifat kimia hafnium telah
dipelajari kurang dari zirkonium, keduanya sangat mirip dan perbedaan secara
kuantitatif sangat kecil contoh, kelarutan dan volatilitas kedua senyawa-akan
diharapkan dalam kasus-kasus yang belum benar-benar telah diselidiki. Hafnium
alami adalah campuran dari enam isotop stabil: hafnium-174 (0,2 persen),
hafnium-176 (5,2 persen), hafnium-177 (18,6 persen), hafnium-178 (27,1 persen),
hafnium-179 (13,7 persen), dan hafnium-180 (35,2 persen).
Yang paling penting di mana hafnium berbeda dari titanium
adalah bahwa oksidasi hafnium lebih rendah kurang begitu penting; ada relatif
sedikit senyawa hafnium di selain bentuk tetravalen nya. (Namun, hanya sedikit senyawa
trivalen yang diketahui.) Peningkatan ukuran atom membuat oksida yang lebih
mendasar dan sifat kimia cairan agak lebih luas dan memungkinkan pencapaian
bilangan koordinasi 7 dan, cukup sering, 8 di sejumlah senyawa hafnium.
Properti
elemen
|
|
nomor atom
|
72
|
berat atom
|
178,49
|
titik leleh
|
2.227 ° C (4041 ° F)
|
Titik didih
|
4603 ° C (8317 ° F)
|
berat jenis
|
13,31 (20 ° C)
|
oksidasi
|
+4
|
elektron konfigurasi
|
[Xe]4f 145d26s2
|