HAFNIO

Nombre: Hafnio (del nombre latino de Dinamarca, “Hafnia”)

Símbolo: Hf

Grupo: 4

Período: 6

Bloque: d

Categoría: Metales de transición

Número atómico: 72   

Masa atómica: 178,49 u

Electrones por capa: 2, 8, 18, 32, 10, 2 

Electronegatividad: 1,3

Densidad: 13,31 gr/cc

Punto de Fusión: 2233ºC

Punto de Ebullición: 4603ºC

Conductividad Térmica: 23 W (m·K) 

Conductividad Eléctrica: 3,3 × 10^6  S/m 

Orden Magnético: Paramagnético

Estado Ordinario: Sólido

Estados de Oxidación: +4

Dureza Mohs: 5,5

Dureza Vickers: 1760 MPa

Dureza Brinell: 1700 MPa

Isótopos más estables: Hf-174 (0,16%), Hf-176 (5,26%), Hf-177 (18,60%), Hf-178 (27,28%), Hf-179 (13,62%) y Hf-180 (35,08%)

Descubridor: Dirk Coster, holandés, y George de Hevesy, húngaro (1922 – colaboración)

Breve historia del elemento

El Hafnio es un elemento químico de número 72 de la la categoría de metales de transición muy parecido al Zirconio (el parecido entre éstos dos metales es un fenómeno único en toda la Tabla Periódica a tal punto de que sólo la mayor densidad del Hafnio pueda distanciarlos a simple vista).

La historia del Hafnio es relativamente larga, ya que durante mucho tiempo permaneció “oculto” por “culpa” de su similitud con el Zirconio. Fue el penúltimo elemento -estable- en descubrirse, siendo el Renio el último. 

El primero en teorizar la existencia de un elemento que sucedería al Zirconio en el mismo grupo de la Tabla Periódica (grupo 4) fue el astro ruso de la química, Dmitri Mendeleev, quien fue incapaz de identificarlo. El elemento permaneció a la sombra del Zirconio durante siglos hasta que finalmente y con la ayuda de un espectrómetro de masas los científicos Dirk Coster y George de Hevesey, entonces trabajando a cuenta de la Universidad danesa de Copenhagen (la más importante de Dinamarca) que puso el instrumental y los medios económicos necesarios para el proyecto que buscaba identificar de forma definitiva el elemento que se venía asociando con el Zirconio desde hacía tanto tiempo. El Hafnio fue aislado por primera vez en 1923 y recibe su nombre de “Hafnia”, nombre latino para Dinamarca. Ésto podría llevar a pensar que el descubrimiento del elemento fue mérito de un danés o danesa, cuando no es el caso, tanto Coster como De Hevesy bautizaron el elemento como “Hafnium” en reconocimiento al papel fundamental de la Universidad que les había acogido y financiado. 

Pero la comunidad italiana de New York celebra el descubrimiento de América como suyo, porque la encabezó Colón, genovés (aunque Italia no existía como nación unificada en su momento), en fin, así es la vida. 

Características principales

Es un metal muy parecido al zirconio, relativamente abundante en comparación a los demás metales de su período (a excepción del wolframio), pero debido a que se encuentra “difuminado”, su extracción se basa en la del zirconio, ya que se obtiene como sub-producto de la minería de éste último. Aproximadamente un 4% de Hafnio puede extraerse de por cada 100 partes de Zirconio (ejemplo: zirconita).

De color blanco plateado, duro y con una densidad entre la del plomo y el mercurio (es pesado). En estado puro es dúctil y maleable. Forma compuestos con los no-metales. Se puede alear con la mayoría de los metales de transición, pero en metalurgia tiene pocos usos, sin embargo, se utiliza ampliamente en el sector nuclear, debido a su alta tasa de absorción de neutrones térmicos, aplicación que consume el 90% del metal. 

Resistencia a la corrosión

Ligeramente mayor a la del zirconio, se separa del mismo utilizando compuestos químicos basados en el flúor. Resiste en álcalis y ácidos por igual, incluso en agua regia. En forma de polvo es extremadamente reactivo, y pirofórico: arde con facilidad, y dicha reacción puede ser muy violenta. Manejar con cuidado. 

Usos típicos

El metal puro se usa -casi- exclusivamente en aplicaciones nucleares en su forma pura (sinterizada) como barras de control (inglés: control rod) debido a que “absorbe” neutrones (algunos de sus isótopos “tragan” neutrones de dos en dos). Para estas aplicaciones el metal debe separarse del zirconio y purificarse hasta un mínimo de “cinco nueves” (99,999%), proceso que es muy costoso. Ningún otro elemento es más difícil de separar que el Hafnio del Zirconio y viceversa, por lo que el proceso de purificación es muy elevado. El metal en sí mismo es caro, fabricarlas, aún más: las barras cuestan miles de dólares, y luego de un uso prolongado son almacenadas en un lugar seguro, protegidas muchas veces, irónicamente, en contenedores recubiertos de zirconio. 

Se puede alear con los tres metales ferrosos y formar superaleaciones con el cobalto y/o níquel para usos en aplicaciones que demanden gran resistencia a la corrosión, especialmente a altas temperaturas como por ejemplo, en los motores de aviones, cabezas de misiles, etc. No obstante, se usa muy poco ya que se prefiere el uso de Molibdeno, Wolframio, Tántalo y Renio. 

En aleaciones de élite, como las usadas por la NASA, se combina con niobio, titanio, tántalo, etc... para aplicaciones que requieran una gran resistencia al calor.