ITU hafnium, Hf, adalah logam transisi dengan nomor atom 72, terletak di golongan 4 dari Tabel periodik. Itu terjadi secara alami dengan elemen yang tepat di atasnya, zirkonium, tetapi mereka sulit untuk dipisahkan karena kesamaan kimia yang besar di antara mereka. Kontraksi lantanik menyebabkan hafnium memiliki jari-jari atom hampir sama dengan zirkonium, memfasilitasi pertukaran antara keduanya dalam komposisi mineral.
Hafnium hampir tidak ada di kerak bumi, tetapi memiliki aplikasi penting. Salah satunya dalam pembuatan batang kendali neutron di reaktor nuklir, yang mengontrol reaksi fisi. Ini juga dapat digunakan dalam produksi superalloy logam dan keramik suhu tinggi.
Baca juga: Yttrium — logam yang banyak digunakan dalam elektronik
ringkasan hafnium
Itu terjadi secara alami dengan zirkonium.
Hal ini tidak terlalu hadir di kerak bumi.
Kontraksi lantanik membuat pemisahan hafnium dan zirkonium menjadi sulit.
Ini pada dasarnya ditemukan di zirkonit.
Ini digunakan dalam pembuatan batang kendali neutron di reaktor nuklir.
Ditemukan oleh Georg von Hevesey dan Dirk Coster.
Properti Hafnium
Simbol: HF
nomor atom: 72
massa atom: 178,49 c.u.s.
konfigurasi elektronik: [Xe] 6s2 4f14 5d2
Titik fusi: 2233 °C
Titik didih: 4600 °C
Kepadatan: 13.3 g.cm-3
seri kimia: logam transisi, golongan 4
karakteristik hafnium
Hafnium adalah logam keabu-abuan terjadi secara alami di kerak bumi, dengan sekitar 5,3 mg untuk setiap kilogram kerak. Ketika dibagi halus, itu adalah bahan piroforik, yaitu rentan terhadap pembakaran spontan dalam kontak dengan udara, namun, dalam bentuk mentahnya, tidak.
Hafnium adalah salah satu elemen pertama dari Tabel Periodik yang memiliki efek yang disebut kontraksi lantanida, di mana kontraksi jari-jari atom selama seri lantanida. Akibatnya, sinar hafnium mirip ke elemen tepat di atas dia dalam tabel periodik, zirkonium, yang selisihnya hanya jam 1 siang (pikometer, 10-12 M). Akibatnya, beberapa sifat sangat mirip satu sama lain, membuatnya muncul bersama di alam dan sulit untuk dipisahkan.
Ini adalah sebuah logam yang dapat mengalami serangan asam pada suhu tinggi, tetapi tidak mengalami tindakan apa pun dari larutan basa, bahkan pada suhu yang lebih tinggi. Sifat kimia hafnium kurang dipahami dibandingkan dengan zirkonium. Namun, banyak dari perilaku kimia hafnium menyerupai zirkonium, seperti dominasi keadaan oksidasi +4 dalam larutan dan reaksi dengan sebagian besar bukan logam pada suhu tinggi.
Hf + O2 → HfO2
Hf + 2 Cl2 → HfCl4
Lihat di podcast kami: Keras seperti berlian - apa artinya?
Terjadinya hafnium
hafnium adalah sedikit hadir di kerak bumi, terjadi terutama terkait dengan zirkonium dalam mineral seperti zirkonit, silikat campuran zirkonium dan hafnium, yang mungkin juga mengandung unsur-unsur lain. Rumus kimia dapat diwakili oleh (Zr, Hf) SiO4 dan kandungan hafnium biasanya bervariasi dari 1% hingga 4% berdasarkan massa. Rasio zirkonium terhadap hafnium adalah 50:1 dalam zirkonit, dan seperti dikatakan, mereka cukup sulit untuk dipisahkan.
ITU ekstraksi campuran zirkonium-hafnium dari zirkon dapat terjadi dengan konversi oksida logam-logam ini menjadi tetrakloridanya, pada suhu tinggi. Pada langkah kedua, tetraklorida dari logam akan direduksi oleh magnesium dalam suasana argon, pada suhu yang sangat tinggi. Reaksi berikut menunjukkan proses, di mana M dapat berupa Hf atau Zr.
MO2 → MCl4 (menggunakan CCl4 pada suhu 770 K)
MCl4 → M (menggunakan Mg dalam atmosfer udara pada suhu 1420 K)
ITU pemisahan antara keduanya mungkin melibatkan beberapa teknik, seperti kristalisasi fraksional dari garam K2ZrF6 dan K2HfF6, yang memiliki kelarutan yang berbeda dalam air. Dimungkinkan juga untuk melakukan ekstraksi pelarut, di mana senyawa Zr dan Hf dilarutkan dalam air kemudian diekstraksi secara selektif dengan pelarut organik. Perlu dicatat bahwa ini bukan satu-satunya teknik untuk memisahkan hafnium dan zirkonium. Industri telah mengembangkan rute hidrometalurgi (yaitu, yang terjadi dalam larutan berair) dan pirometalurgi (tanpa adanya air).
aplikasi hafnium
Ketika dicampur dengan zirkonium, hafnium dapat menjadi peningkat penting dari sifat fisik baja. Ketika murni, hafnium logam dapat dimasukkan ke dalam paduan besi, titanium dan niobium. Kesamaan dengan zirkonium memungkinkan hafnium menjadi pengganti yang baik untuk logam ini, meskipun agak tidak mungkin mengingat zirkonium alami yang lebih tinggi.
Namun, penggunaan utama hafnium adalah di produksi tongkat(juga dikenalItus seperti tongkat atau batang) kontrol di pembangkit listrik tenaga nuklir. Karena merupakan logam dengan kapasitas penyerapan yang baik dari neutron, hafnium dapat digunakan untuk mencegah terjadinya reaksi berantai di pabrik, memungkinkan pengendalian energi yang dihasilkan dan meminimalkan kemungkinan kecelakaan. Perlu diingat bahwa fisi uranium, misalnya, selalu menghasilkan neutron, yang dapat bertabrakan dengan inti uranium baru, dalam efek yang akan menghasilkan energi dalam perkembangan geometris.
Akhirnya, hafnium juga bisa digunakan dalam keramik suhu tinggi, karena mampu menghasilkan bahan yang sangat tahan api seperti borida dan karbida yang melebihi titik leleh 3000 °C.
sejarah hafnium
Hafnium mengikuti tren elemen yang ditemukan sepanjang abad ke-20. Apakah ditemukan dalam jumlah kecil dan dia juga menunjukkan penemuannya secara keliru. Ini terjadi dengan Georges Urbain, yang percaya bahwa elemen 72 adalah tanah jarang dan bukan logam transisi. Itu sebabnya, Urbain mulai mencarinya dalam campuran mineral ytterbium, di mana ia bersama-sama menemukan unsur lutetium, nomor atom 71. Jadi, pada tahun 1911, dia menerbitkan sebuah artikel di mana dia mempresentasikan apa yang akan menjadi data spektroskopi dari elemen baru, yang dia sebut celtium.
Untuk menentukan nomor atom dan mengkonfirmasi penemuannya, Urbain pergi ke Inggris pada tahun 1914 untuk melakukan eksperimen emisi sinar-X yang dikembangkan oleh Henry Moseley. Namun, percobaan gagal membuktikan bahwa elemen yang diduga Celtium, pada kenyataannya, adalah elemen 72. Begitu yakin dengan usahanya, Georges Urbain melangkah lebih jauh dengan mengatakan kepada— Rutherford, kemudian, bahwa kegagalan untuk memverifikasi penemuannya disebabkan oleh kekurangan dalam metode Moseley.
Dalam arah yang berlawanan dan dalam menghadapi ide-ide baru tentang struktur atom, Georg von Hevesy berasumsi bahwa unsur 72 pasti merupakan logam transisi dan dengan demikian memulai studi lebih lanjut dengan rekannya Dirk Coster. Analisis sinar-X dari sampel kecil zirkonium silikat mengungkapkan keberadaan suatu zat tidak diketahui, dengan karakteristik spektroskopi mirip dengan yang diprediksi oleh Moseley untuk elemen semacam itu.
Jadi, setelah pemurnian sampel,Vdi Hevesy dan Coster menerbitkan temuan mereka, menyarankan nama hafnium untuk elemen baru, mengacu pada nama Latin untuk kota Kopenhagen, Hafnia, tempat penemuan. Meski begitu, Urbain terus memperjuangkan penemuan celtium selama bertahun-tahun, hingga teknik eksperimental membuktikan bahwa hafnium dan celtium menghasilkan respons yang berbeda. Menanggapi hal ini, apa yang sudah diduga Moseley dikonfirmasi: Celtium, pada kenyataannya, adalah lutetium yang sangat murni.
Baca juga: Penemuan oksigen — prestasi yang mengubah arah studi pembakaran
Latihan diselesaikan di hafnium
pertanyaan 1
Hafnium adalah unsur yang sangat mirip dengan zirkonium, yang berada tepat di atasnya dalam Tabel Periodik. Kami dapat menjelaskan kesamaan besar ini karena:
(A) Hafnium dan zirkonium memiliki massa yang sama.
(B) Hafnium dan zirkonium memiliki jumlah proton yang sama.
(C) Hafnium dan zirkonium berada dalam golongan yang sama dalam Tabel Periodik.
(D) Hafnium dan zirkonium memiliki jumlah elektron yang sama.
(E) Hafnium dan zirkonium keduanya adalah unsur logam.
Membalas: huruf C
Kesamaan antara Hf dan Zr berasal dari kepemilikan mereka dalam kelompok yang sama dalam Tabel Periodik. Tabel menempatkan dalam kelompok-kelompok itu elemen yang memiliki sifat kimia yang mirip. Jadi, templatenya adalah huruf C.
pertanyaan 2
Seperti zirkonium, hafnium muncul dalam bentuk paling stabil dengan bilangan oksidasi +4. Umumnya, hafnium dapat mengikat halogen.
Rumus yang paling cocok untuk hafnium fluoride IV adalah:
(A) HfF
(B) HfF2
(C) HfF3
(D) HfF4
(E) Hf2F3
Membalas: huruf D
ITU fluor Ia memiliki bilangan oksidasi tetap, selalu sama dengan -1. Karena Hf adalah unsur dengan NOx sama dengan +4, empat atom fluor diperlukan untuk menetralkan muatan Hf. Jadi, senyawa hafnium fluorida IV adalah HfF4, dijelaskan dalam huruf D.
Oleh Stefano Araújo Novais
guru kimia
