Háfnio (Hf)

Háfnio

O háfnio é um elemento químico do grupo 4 (metais de transição) que pertence ao sexto período da tabela periódica.

O háfnio (Hf) é usado para fabricar barras de controle para certos reatores.

O Hf ocorre junto com o Zircônio (Zr). Suas propriedades são quase idênticas, e para a maioria dos seus usos não há necessidade de separar os dois elementos. Contudo o Hf absorve fortemente nêutrons, e o Zr usado para fins nucleares deve ser isento de Hf.

A semelhança de tamanho dos íons torna essa separação extremamente difícil. O Zr e Hf podem ser separados por extração com solvente de seus nitratos e fosfatos de tri-n-butila, ou dos tiocianatos em metil-isso-butil-cetona. Como alternativa, os elementos podem ser separados por troca iônica de uma solução alcoólica dos tetracloretos em colunas de sílica-gel. Eluindo a coluna com uma mistura de álcool/HCl, o Zr é removido antes.

Estado de oxidação

O estado de oxidação (+IV) é o mais comum e estável para o háfnio.
No estado de oxidação (+IV) esse elemento apresenta configuração d0, se elétrons desemparelhados: assim seus compostos são tipicamente brancos ou incolores.

Tamanho

Os raios covalentes do Hf são quase idêntico ao Zr. O Hf não segue a tendência de aumento de tamanho esperado, pois entre o Lantânio (La) e Hf ocorre o preenchimento do nível 4f, nos 14 elementos da série dos lantanídeos. Há uma pequena diminuição de tamanho de um lantanídeo para o seguinte. O decréscimo global de tamanho ao longo dos 14 elementos lantanídeos é denominado contração lantanídica. O decréscimo de tamanho causado pela contração lantanídica cancela o esperado aumento do Zr para o Hf. Como o tamanho dos átomos de Hf e La e suas estruturas eletrônicas de valência semelhantes, suas propriedades químicas são quase idênticas. Assim, a separação desses dois elementos é muito difícil.

Reatividade e passivação

O metal maciço é pouco reativo ou passivo à temperatura baixa ou moderada. Isso se deve a uma pequena película de óxido que se forma sobre sua superfície, dificultando um posterior ataque.

O melhor solvente é Hf porque formam hexafluoro complexos.

Hf + 6HF → H2[HfF6] + 2H2

A cerca de 450 °C o háfnio começa a reagir com muitas substâncias. A temperaturas superiores a 600°C se tornam altamente reativo. Nessas condições forma óxidos HfO2, haletos HfX4, nitretos intersticiais HfN e carbetos intersticiais HfC, por combinação. Da mesma forma que os elementos do grupo do escândio, o pulverizado absorve H2. A quantidade absorvida depende da temperatura e da pressão,sendo HfH2 a composição limite desses compostos intersticiais. Esses hidretos intersticiais são estáveis ao ar e reagem com água. Esse comportamento difere daquele encontrado nos hidretos iônicos do grupo do escândio e dos elementos do bloco s.