Hafnium er et grunnstoff som er et sølvhvitt, mykt og smibart metall med et svært høyt smeltepunkt (2503 °C). Det har kjemisk symbol Hf og atomnummer 72. Det oksideres lett, men beskyttes av et tynt, tett oksidlag, i likhet med aluminium.
Hafnium tilhører gruppe 4 i periodesystemet. Det vanligste ionet er Hf4+.
Forekomst
I naturen forekommer hafnium i zirkoniummineraler.
Kjemiske egenskaper
Det høye smeltepunktet gjør at hafniummetall må smeltes ved lysbuesmelting under argon eller ved elektronstrålesmelting i høyvakuum. Ved vanlige temperaturer er det svært korrosjonsbestandig, fordi det dekkes med en tynn film av oksidet HfO2.
Finfordelt hafnium er pyrofort og antennes spontant i luft. Metallet er løselig i flussyre og konsentrert svovelsyre, men blir passivisert av en HfO2-film i salpetersyre.
Flere hafniumforbindelser har høye smeltepunkter, til dels de høyeste som er kjent: hafniumkarbid, HfC, 3888 °C, hafniumnitrid, HfN, 3300 °C, hafniumborid, HfB, 3250 °C og hafniumoksid, HfO2, 2775 °C. Disse er derfor av stor interesse som høytemperaturmaterialer.
Fremstilling
Kommersielt fremstilles hafnium fra konsentrater av mineralet zirkon, ZrSiO4, som inneholder mellom 0,5 og 2 prosent hafnium. Zirkonium og hafnium har nesten like kjemiske egenskaper, og dette gjør det vanskelig å skille de to grunnstoffene fra hverandre med kjemiske metoder.
Hafnium skilles fra zirkonium ved ionebyttings- og ekstraksjonsmetoder og ved fraksjonert destillasjon av flyktige forbindelser. Selve metallet blir fremstilt ved å redusere hafniumtetraklorid, med kjemisk formel HfCl4, med magnesiummetall via krollprosessen, eller med natriummetall.
Bruk
Hafnium har, i motsetning til zirkonium, et høyt innfangningstverrsnitt for nøytroner og brukes som absorpsjonsmateriale i kjernereaktorer. Metallet brukes også som legeringsgrunnstoff i høytemperaturlegeringer og som getter i høyvakuumteknikk.
Historie
Grunnstoffet med atomnummer 72 ble oppdaget sent. Georges Urbain mente å ha funnet det blant de sjeldne jordartene i 1911 og foreslo navnet celtium, men Henry Moseley påviste fra røntgenspektret at det ikke kunne være riktig. Niels Bohr foreslo i 1922 på grunnlag av sin atomteori at det riktige stedet å lete var blant zirkonmineraler. Dirk Coster og Georg von Hevesy, som da arbeidet ved Bohrs institutt, fulgte tipset og fant grunnstoff 72 i et norsk zirkonmineral.
Coster og von Hevesy foreslo å kalle grunnstoffet hafnium etter København. Victor Moritz Goldschmidt fulgte også tipset til Bohr og fant omtrent samtidig grunnstoff 72 i et mineral fra Hidra (malakon funnet av Th. Scherrer i 1844) og et fra Kragerø. Goldschmidt brukte røntgenspektroskopi med utstyr bygget på Tøyen av L. Thomassen. Dessverre publiserte han resultatene litt for sent, slik at Coster og von Hevesy har blitt stående som oppdagere av grunnstoff 72 og derved fikk æren for å gi det navn (selv om Urbain protesterte og hevdet at navnet han foreslo hadde prioritet). George de Hevesy fikk i 1944 Nobelprisen i kjemi.
Fysiologisk virkning
Grenseverdi for hafnium i arbeidsatmosfære er 0,5 mg/m3.