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Hf 72

Hafnium (Hf)

transition-metal
Período: 6 Grupo: 4 Bloco: d

Solid

Peso atômico padrão

178,49 u

Configuração eletrônica

[Xe] 6s2 4f14 5d2

Ponto de fusão

2232,85 °C

Ponto de ebulição

4602,85 °C

Densidade

1,33e+4 kg/m³

Estados de oxidação

−2, 0, +1, +2, +3, +4

Eletronegatividade (Pauling)

1,3

Energia de ionização (1ª)

6,82507 eV

Ano da descoberta

1911

Raio atômico

155 pm

Detalhes

Origem do nome From Hafnia, the Latin name of Copenhagen.
País da descoberta Denmark
Descobridores Dirk Coster, Georg von Hevesy

Hafnium is a dense, corrosion-resistant transition metal in group 4, chemically close to zirconium. It occurs almost entirely with zirconium minerals and is difficult to separate because the two elements have similar ionic sizes and chemistry. A defining technological feature is its very large thermal-neutron absorption cross section, which contrasts with zirconium's low absorption and makes high-purity separation important for nuclear applications.

Hafnium is a ductile metal with a brilliant silver luster. Its properties are considerably influenced by presence of zirconium impurities. Of all the elements, zirconium and hafnium are two of the most difficult to separate. Although their chemistry is almost identical, the density of zirconium is about half of hafnium. Very pure hafnium has been produced, with zirconium being the major impurity.

Hafnium has been successfully alloyed with iron, titanium, niobium, tantalum, and other metals. Hafnium carbide is the most refractory binary composition known, and the nitride is the most refractory of all known metal nitrides (m.p. 3310C). At 700 degrees C hafnium rapidly absorbs hydrogen to form the composition HfH1.86.

Hafnium is resistant to concentrated alkalis, but at elevated temperatures reacts with oxygen, nitrogen, carbon, boron, sulfur, and silicon. Halogens react directly to form tetrahalides.

The name derives from the Latin hafnia for Copenhagen. An element named celtium was erroneously claimed to have been discovered in 1911 by the French chemist Georges Urbain in rare earth samples, until the Danish physicist Niels Bohr, predicted hafnium's properties using his theory of electronic configuration of the elements. Bohr argued that hafnium would not be a rare earth element, but would be found in zirconium ore. Hafnium was discovered by the Dutch physicist Dirk Coster and the Hungarian physicist George von Hevesy in 1923, while working at Bohr's Institute in Copenhagen.

Hafnium was discovered by Dirk Coster, a Danish chemist, and George Charles de Hevesy, a Hungarian chemist, in 1923. They used a method known as X-ray spectroscopy to study the arrangement of the outer electrons of atoms in samples of zirconium ore. The electron structure of hafnium had been predicted by Niels Bohr and Coster and Hevesy found a pattern that matched. Hafnium is difficult to separate from zirconium and is present in all of its ores. It is obtained with the same methods used to extract zirconium.

From Hafinia, the Latin name for Copenhagen. Many years before its discovery in 1923 (credited to D. Coster and G. von Hevesey), Hafnium was thought to be present in various minerals and concentrations. On the basis of the Bohr theory, the new element was expected to be associated with zirconium.

It was finally identified in zircon from Norway, by means of X-ray spectroscope analysis. It was named in honor of the city in which the discovery was made. Most zirconium minerals contain 1 to 5 percent hafnium.

It was originally separated from zirconium by repeated recrystallization of the double ammonium or potassium fluorides by von Hevesey and Jantzen. Metallic hafnium was first prepared by van Arkel and deBoer by passing the vapor of the tetraiodide over a heated tungsten filament. Almost all hafnium metal now produced is made by reducing the tetrachloride with magnesium or with sodium (Kroll Process).

Imagens

Propriedades

Química

Eletronegatividade (Pauling)
1,3 Comparar Eletronegatividade (Pauling) de todos os elementos →
Eletronegatividade (Allen)
1,16
Afinidade eletrônica
0,178 eV
Energia de ionização (1ª)
6,82507 eV Comparar Energia de ionização (1ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (2ª)
14,61005 eV Comparar Energia de ionização (2ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (3ª)
22,550078 eV Comparar Energia de ionização (3ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (4ª)
33,370115 eV Comparar Energia de ionização (4ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (5ª)
68,370235 eV Comparar Energia de ionização (5ª) de todos os elementos →
Estados de oxidação
−2, 0, +1, +2, +3, +4 Comparar Estados de oxidação de todos os elementos →
Elétrons de valência
4 Comparar Elétrons de valência de todos os elementos →
Configuração eletrônica
[Xe] 6s2 4f14 5d2

Termodinâmica

Calor de fusão
0,26667358 eV Comparar Calor de fusão de todos os elementos →
Calor de vaporização
5,959476 eV Comparar Calor de vaporização de todos os elementos →
Calor de sublimação
6,436234 eV
Calor de atomização
6,436234 eV
Entalpia de atomização
6,409286 eV

Nuclear

Prótons
72 Comparar Prótons de todos os elementos →
Nêutrons
108 Comparar Nêutrons de todos os elementos →
Isótopos conhecidos
38 Comparar Isótopos conhecidos de todos os elementos →
Isótopos estáveis
4 Comparar Isótopos estáveis de todos os elementos →
Isótopo mais estável
Hf-180
Ano da descoberta
1911

Abundância

Abundância (crosta terrestre)
3 mg/kg Comparar Abundância (crosta terrestre) de todos os elementos →
Abundância (oceano)
7 × 10−6 mg/L Comparar Abundância (oceano) de todos os elementos →

Estrutura cristalina

Constante de rede a
320 pm

Estrutura eletrônica

Elétrons por camada
2, 8, 18, 32, 10, 2 Comparar Elétrons por camada de todos os elementos →

Identificadores

Número CAS
7440-58-6 Comparar Número CAS de todos os elementos →
Símbolo de termo
3F2
InChI
InChI=1S/Hf
Chave InChI
VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N

Configuração eletrônica Medido

Carga do íon
Prótons 72
Elétrons 72
Carga Neutro
Configuração Hf: 4f¹⁴ 5d² 6s²
Configuração eletrônica
Medido
[Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d² 6s²
Diagrama de orbitais
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
2/2
4d
10/10
5p
6/6
6s
2/2
4f
14/14
5d
2/10 2↑
Total de elétrons: 72 Desemparelhados: 2 ?

Modelo atômico

Prótons 72
Nêutrons 108
Elétrons 72
Número de massa 180
Estabilidade Estável

Os isótopos alteram o número de nêutrons, a massa e a estabilidade — não a configuração eletrônica de um átomo neutro.

Modelo atômico esquemático, sem escala.

Assinatura atômica

Espectro de emissão / absorção

25 / 50 (50 50 com intensidade)
Medido
Emissão Visível: 380–750 nm

Distribuição isotópica

18035,0800%17827,2800%17913,6200%1765,2600%Número de massaAbundância natural (%)
Número de massaMassa atômica (u)Abundância naturalMeia-vida
176 Estável175,9414076 ± 0,00000225,2600%Estável
178 Estável177,9437058 ± 0,00000227,2800%Estável
179 Estável178,9458232 ± 0,00000213,6200%Estável
180 Estável179,946557 ± 0,00000235,0800%Estável
Medido

Fase / Estado

1 atm / 101,325 kPa
Sólido 25 °C (298,15 K)

Motivo: 2207,8 °C abaixo do ponto de fusão (2232,85 °C)

Ponto de fusão 2232,85 °C
Ponto de ebulição 4602,85 °C
Abaixo do ponto de fusão em 2207,8 °C
0 K Temperatura atual: 25 °C 6000 K
Linha do tempo das fases

Esquemático, sem escala

Sólido
Líquido
Gás
Fusão
Ebulição
25°C
Sólido
Líquido
Gás
Atual

Pontos de transição de fase

Ponto de fusão Literatura
2232,85 °C
Ponto de ebulição Literatura
4602,85 °C
Fase atual Calculado
Sólido

Energias de transição

Calor de fusão Literatura
0,26667358 eV

Energia necessária para fundir 1 mol no ponto de fusão

Calor de vaporização Literatura
5,959476 eV

Energia necessária para vaporizar 1 mol no ponto de ebulição

Calor de sublimação Literatura
6,436234 eV

Energia necessária para sublimar 1 mol no ponto de sublimação

Densidade

Densidade de referência Literatura
1,33e+4 kg/m³

Em condições padrão

Densidade atual Calculado
1,33e+4 kg/m³

Em condições padrão

Espectros atômicos

Mostrando 10 de 72. Ordenado por carga do íon (ordem crescente).

Dados de linhas disponíveis ?

ÍonCargaTotal de linhasProbabilidades de transiçãoDesignações dos níveis
Hf I 053411873821
Hf II +1218210
Hf III +23700
Hf IV +32700
Hf V +48200
Dados de linhas disponíveis no NIST →

Dados de níveis disponíveis ?

ÍonCargaNíveis
Hf I 0333
Hf II +1125
Hf III +22
Hf IV +32
Hf V +42
Hf VI +52
Hf VII +62
Hf VIII +72
Hf IX +82
Hf X +92
Dados de níveis disponíveis no NIST →
72 Hf 178.49

Hafnium — Visualizador de orbitais atômicos

[Xe]6s24f145d2
Níveis de energia 2 8 18 32 10 2
Estados de oxidação -2, 0, +1, +2, +3, +4
HOMO 5d n=5 · l=2 · m=-2
Hafnium — Prévia do visualizador de orbitais atômicos
O Three.js é carregado apenas quando solicitado
72 Hf 178.49

Hafnium — Visualizador de estruturas cristalinas

Hexagonal primitiva · Pearson hP2
Experimental
Pearson hP2
Nº de coord. 12
Empacotamento 76.698%
Hafnium — Prévia do visualizador de estruturas cristalinas
O Three.js é carregado apenas quando solicitado

Raios iônicos

CargaCoordenaçãoSpinRaio
+44N/D57.99999999999999 pm
+46N/D71 pm
+47N/D76 pm
+48N/D83 pm

Compostos

Hf
178,490 u
Hf
180,949 u
Hf
181,951 u
Hf
176,943 u
Hf
178,946 u
Hf
177,944 u
Hf
174,942 u
Hf
172,940 u
Hf
169,940 u
Hf
171,939 u
Hf
179,947 u
Hf
182,953 u
Hf
183,955 u
Hf+4
178,490 u
Hf+4
173,940 u
Hf
173,940 u
Hf
175,941 u

Isótopos (4)

Número de massaMassa atômica (u)Abundância naturalMeia-vidaModo de decaimento
176 Estável175,9414076 ± 0,00000225,2600% ± 0,0700%Estável
stable
178 Estável177,9437058 ± 0,00000227,2800% ± 0,0700%Estável
stable
179 Estável178,9458232 ± 0,00000213,6200% ± 0,0200%Estável
stable
180 Estável179,946557 ± 0,00000235,0800% ± 0,1600%Estável
stable
176 Estável
Massa atômica (u) 175,9414076 ± 0,0000022
Abundância natural 5,2600% ± 0,0700%
Meia-vida Estável
Modo de decaimento
stable
178 Estável
Massa atômica (u) 177,9437058 ± 0,000002
Abundância natural 27,2800% ± 0,0700%
Meia-vida Estável
Modo de decaimento
stable
179 Estável
Massa atômica (u) 178,9458232 ± 0,000002
Abundância natural 13,6200% ± 0,0200%
Meia-vida Estável
Modo de decaimento
stable
180 Estável
Massa atômica (u) 179,946557 ± 0,000002
Abundância natural 35,0800% ± 0,1600%
Meia-vida Estável
Modo de decaimento
stable

Linhas espectrais

Mostrando 50 de 1890. Por padrão, são mostradas apenas as linhas espectrais com intensidade medida.

Comprimento de onda (nm)IntensidadeEstágio de ionizaçãoTipoTransiçãoExatidãoFonte
417.433998 nm48000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5D*MedidaNIST
380.03629 nm36000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5D*MedidaNIST
382.072307 nm34000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p y 3F*MedidaNIST
723.71003 nm34000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d.6s2.(a 2D).6p z 3D*MedidaNIST
384.917811 nm32000Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d2.(a 3F).6s.(a 2F).6p y 1D*MedidaNIST
713.1807 nm32000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d.6s2.(a 2D).6p z 3D*MedidaNIST
389.993003 nm29000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5D*MedidaNIST
395.181289 nm26000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p y 3F*MedidaNIST
385.830632 nm25000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p y 3D*MedidaNIST
724.0873 nm21000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d.6s2.(a 2D).6p z 3D*MedidaNIST
393.137246 nm19000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p y 3D*MedidaNIST
480.049829 nm17000Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d.6s2.(a 2D).6p z 1P*MedidaNIST
397.347912 nm15000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5D*MedidaNIST
706.38474 nm15000Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d.6s2.(a 2D).6p z 3P*MedidaNIST
381.177553 nm14000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 3G*MedidaNIST
555.06011 nm14000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5G*MedidaNIST
555.211884 nm14000Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d.6s2.(a 2D).6p z 1F*MedidaNIST
456.593715 nm13000Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d2.(a 3P).6s.(a 4P).6p y 5D*MedidaNIST
435.630591 nm12000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5D*MedidaNIST
445.734411 nm12000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5F*MedidaNIST
459.87979 nm12000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5F*MedidaNIST
462.086529 nm12000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5F*MedidaNIST
465.518924 nm12000Hf Iemission5d2.6s2 a 3P → 5d2.(a 3P).6s.(a 4P).6p z 3S*MedidaNIST
380.044548 nm11000Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d2.(a 3P).6s.(a 4P).6p z 5S*MedidaNIST
429.477692 nm11000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5D*MedidaNIST
681.89395 nm11000Hf Iemission5d2.6s2 a 3P → 5d.6s2.(a 2D).6p z 1F*MedidaNIST
396.799621 nm10000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5D*MedidaNIST
406.28356 nm10000Hf Iemission5d.6s2.(a 2D).6p z 1D* → 3512MedidaNIST
497.525232 nm10000Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5F*MedidaNIST
454.093108 nm8400Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p y 3F*MedidaNIST
443.80364 nm8300Hf Iemission5d2.6s2 a 3P → 5d2.(a 3P).6s.(a 4P).6p z 3S*MedidaNIST
446.117576 nm8300Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d2.(a 3P).6s.(a 4P).6p z 3S*MedidaNIST
459.891547 nm8300Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5D*MedidaNIST
408.33549 nm8000Hf Iemission5d.6s2.(a 2D).6p z 1D* → 3499MedidaNIST
571.91718 nm7300Hf Iemission5d2.6s2 a 3P → 5d.6s2.(a 2D).6p z 1P*MedidaNIST
403.225898 nm7200Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p y 3F*MedidaNIST
478.27405 nm7100Hf Iemission5d.6s2.(a 2D).6p z 3F* → 6p2.(3P).5d.(2D).6s c 3DMedidaNIST
383.001314 nm6700Hf Iemission5d3.(b 4F).6s a 5F → 5d2.(b 1D).6s.(b 2D).6p v 3F*MedidaNIST
504.743848 nm6500Hf Iemission5d2.6s2 a 3P → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p y 3D*MedidaNIST
485.92338 nm6400Hf Iemission5d.6s2.(a 2D).6p z 3F* → 3512MedidaNIST
386.09058 nm6300Hf Iemission5d2.6s2 a 3P → 5d2.(a 3F).6s.(a 2F).6p y 1F*MedidaNIST
441.790242 nm6200Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p y 3D*MedidaNIST
388.935622 nm5900Hf Iemission5d2.6s2 a 1D → 5d2.(a 3P).6s.(a 4P).6p y 5D*MedidaNIST
469.90048 nm5900Hf Iemission5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5G* → 5d2.(3F).6s.(a 4F).7s b 5FMedidaNIST
678.92714 nm5900Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5G*MedidaNIST
433.027751 nm5800Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p y 3F*MedidaNIST
410.65431 nm5600Hf Iemission5d2.6s2 a 1G → 5d2.(a 3F).6s.(a 2F).6p y 1F*MedidaNIST
426.34428 nm5400Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5F*MedidaNIST
477.37157 nm5400Hf Iemission5d2.6s2 a 3P → 5d.6s2.(a 2D).6p z 1P*MedidaNIST
590.29382 nm5400Hf Iemission5d2.6s2 a 3F → 5d2.(a 3F).6s.(a 4F).6p z 5G*MedidaNIST

Propriedades ampliadas

Raios covalentes (dados ampliados)

Raio covalente (Pyykkö)
152 pm
Raio covalente (Pyykkö, ligação dupla)
128 pm
Raio covalente (Pyykkö, ligação tripla)
122 pm

Raios de van der Waals

Batsanov
225 pm
Alvarez
263 pm
UFF
314,1 pm
MM3
253 pm

Raios atômicos e metálicos

Raio atômico (Rahm)
264 pm
Raio metálico (C12)
159 pm

Escalas de numeração

Mendeleev
45
Pettifor
50
Glawe
50

Escalas de eletronegatividade

Ghosh
0
Miedema
4
Gunnarsson–Lundqvist
5
Robles–Bartolotti
4

Polarizabilidade e dispersão

Polarizabilidade dipolar
103 a.u.
Polarizabilidade dipolar (incerteza)
6 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
1040 Ha·Bohr6

Parâmetros de Miedema

Volume molar de Miedema
13,45 cm3/mol
Densidade eletrônica de Miedema
3

Transições de fase e alótropos

Ponto de fusão2506,15 K
Ponto de ebulição4873,15 K

Categorias de estados de oxidação

+2 extended
−2 extended
0 extended
+1 extended
+4 main
+3 extended

Dados de referência avançados

Constantes de blindagem (14)
nOrbitalσ
1s1,3984
2p4,4012
2s18,8102
3d13,5702
3p21,0168
3s21,6885
4d36,476
4f39,7904
4p34,0704
4s33,0228
Detalhes dos raios cristalinos (4)
CargaCNSpinrcrystal (pm)Origem
4IV72from r^3 vs V plots,
4VI85from r^3 vs V plots,
4VII90
4VIII97
Modos de decaimento dos isótopos (46)
IsótopoModoIntensidade
153B+—
154B+100%
154A0%
155B+100%
155A—
156A100%
156B+—
157A94%
157B+14%
158B+55,7%
Fatores de espalhamento de raios X (514)
Energia (eV)f₁f₂
10—2,62338
10,1617—2,71485
10,3261—2,80951
10,4931—2,90326
10,6628—2,98247
10,8353—3,06384
11,0106—3,14744
11,1886—3,21346
11,3696—3,27509
11,5535—3,33789

Dados adicionais

Referências

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
Hf

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Hafnium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

Nota sobre a licença: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Hafnium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

Nota sobre a licença: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Hafnium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Hafnium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Hafnium

This section provides all form of data related to element Hafnium.

9 PubChem Elements
Hafnium

The element property data was retrieved from publications.

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