Net als zirkonium is hafnium een sterk, zilverachtig metaal. De twee elementen komen altijd samen voor; geen twee elementen zijn lastiger van elkaar te scheiden. Hafnium kan goed thermische neutronen absorberen en wordt daarom veel gebruikt in regelstaven voor kernreactoren. Dankzij hafniumoxide zijn computerchips de laatste jaren complexer en sneller geworden. Het materiaal is zo’n goede isolator dat steeds kleinere details mogelijk zijn.

 

Symbool

Hf

Protonen/elektronen

72

Groep

4

Isotopen

176Hf, 177Hf, 178Hf, 179Hf, 180Hf

Periode

6

Elektronenconfiguratie

[Xe] 6s2 4f14 5d2

Blok

d

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,32,10,2

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,2 (Pauling)

Dichtheid

13300 kg m-3

Atoomstraal

157 . 10-12 m

Smeltpunt

2233 oC (2506 K)

Relatieve atoommassa

178.49

Kookpunt

4600 oC (4873 K)

Soortelijke warmte

144 J kg−1 K−1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

-

Selecteer

Toepassingen
Naam & ontdekking
Voorkomen
Bereiding
Beeld en audio
Toepassingen

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Kernonderzeeër, kernreactorregeling

Hafnium is een zeer goede neutronen vanger en kan goed tegen straling en hoge temperaturen. Bovendien is het zeer sterk en corrosie bestendig. Hafnium wordt daarom veel gebruikt in controle-, regel- of remsta­ven in kernreacto­ren. De eerste kernonderzeeër Nautilus, die in 1958 bekendheid verwierf door als eerste onder de ijskap naar de Noordpool te varen, was er al mee uitgerust.

Hafnium is ook een geschikt materiaal voor straling schilden en voor de opslag van de splijtstof van kernre­actor­en. Zowel zuiver hafnium als legeringen met zirkonium worden hiervoor gebruikt.

Gasvanger vacuümbuis

Hafnium is goed in staat (sporen van) gassen te absorbe­ren. Het wordt daarom toegepast in vacuümbuizen in de hoogfrequent-techniek.

Straalmotor

Sterke en hittebestendige legeringen van bijvoorbeeld nikkel met hafnium vind je in de straalmotoren van vliegtuigen en de straalpijpen van raketten.

Gereedschap

Verbindingen als hafniumboride, -oxide en -carbide zijn extreem hard. Ze worden daarom gebruikt op de snijvlakken van boor- en snijgereedschappen en als beschermlaag op metaal.

Computerchip

Met hafniumoxide als isolatormateriaal zijn bij de fabricage van computerchips kleinere details te realiseren (minder dan een twintigste micrometer). Dat resulteert in meer complexe en snellere chips.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

  • Gloeidraad in (flits)lampen (zuiver en in legering met W)

 

In verbindingen

Isolator voor thermokoppelsHfO2
Etsen van glasHfF4

Naam

De naam hafnium verwijst naar Kopenhagen, de stad waar hafnium ontdekt werd (in het laboratorium van de fameuze scheikundige Niels Bohr). De oude Latijnse naam voor Kopenha­gen is Hafnia.

Ontdekking

In 1914 werd duidelijk dat er nog vier elementen ontbraken in het periodiek systeem. In 1871 was Dmitri Mendelejev bij het opstellen van de rangorde voornamelijk uitgegaan van de atoommassa als bepalende parameter. Röntgen spectroscopisch onderzoek van de Engelse natuurkundige Henry Moseley bracht echter aan het licht dat de kernlading van atomen (het atoomnummer) de juiste onderscheidende factor moest zijn. Hij concludeerde dat er nog vier niet-ontdekte elementen waren, met atoomnummers 43, 61, 72 en 75.

Aangezien de systematiek van de indeling van het periodiek systeem nog niet precies was doorgrond, bleef onduidelijk op welke plaats deze elementen moesten komen. De Franse chemicus Georges Urbain (foto) was er van overtuigd dat element 72 bij de zeldzame aarden thuishoorde. Hij claimde de ontdekking en noemde het element celtium (een referentie aan de Kelten). De claim werd uiteindelijk afgewezen, vooral omdat met Mosely’s analysetechniek in celtium geen atomen met kernlading 72 te vinden waren.

In 1923 was de theorie over de structuur van atomen (en dienovereenkomstig de opbouw van het periodiek systeem) al weer een stuk verder.  Het leidde tot de suggestie (volgens sommigen van Niels Bohr zelf) dat het ontbrekende element 72 erg op zirkonium moest lijken. Dat was de beslissende aanwijzing. De Nederlandse natuurkundige Dirk Coster (foto) slaagde er nog datzelfde jaar in het element met behulp van röntgenanalyse aan te tonen in zirkoniumerts. Hij werkte daarvoor samen met de Hongaarse radiochemicus George de Hevesy (Nobelprijswinnaar Chemie in 1943).

Hafnium werd voor het eerst als metaal geïsoleerd door De Hevesy in samenwerking met Valdemar Thal Jantzen, door scheiding van de zirkonium- en hafniumammoniumfluorides.

Zeer zuiver hafnium werd in 1925 voor het eerst gemaakt door de Nederlanders Anton Eduard van Arkel en Jan Hendrik de Boer met behulp van het naar hen genoemde proces, via de ontleding van hafniumjodide op een gloeiende wolfraamdraad.

Voorkomen

Hafnium staat op plaats 46 in de lijst van meest voorkomende elementen in de aardkorst. Het gewichtsaandeel is 3,0.10-4 %.

Hafnium is te vinden in hafnon (HfSiO4, foto), in zirkoniummine­ralen (tot ca. 5 % HfO2) en in thortveï­tiet ((Sc,Y)2Si2O7, met ca. 2 % HfO2).

Winning

De belangrijkste wingebieden liggen in Brazilië, Noorwe­gen en Madagaskar.

Bereiding

Vroeger

Het eerste hafnium werd bereid door uit zir­konium mi­ne­ra­len zowel de hafniumverbindingen als de zirkoniumverbindingen om te zetten in ammonium- of kaliumhafniumhexaf­luori­de respectievelijk ammonium- of kaliumzir­konium­hexafluori­de. De beide dubbelzouten zijn via herhaalde gefractio­neerde kristalli­satie van elkaar te scheiden. Reductie van de aldus verkre­gen zuivere hafnium ver­bindingen met natrium levert vervolgens metallisch hafnium.

Tegenwoordig

Hafnium wordt vooral gemaakt via gefractioneerde destillatie van zirkoon met POCl3. Het gevormde ZrOCl2 en HfOCl2  worden daarbij van elkaar gescheiden. De scheiding kan ook met behulp van vloeistofextractie, ionenwisseling of absorptie aan silicagel.

Om er vervolgens metaal van te maken wordt HfOCl2 opgelost in methanol, waarna toevoeging van ammonia HfO2 doet neerslaan. Hiervan wordt eerst HfCl4 gemaakt. Tenslotte levert reductie met mag­nesium het metaal:

HfCl4 + 2 Mg  Hf + 2MgCl2

Bijzonder zuiver hafnium is te maken met het in 1925 ontwikkelde proces van de Nederlandse chemici Anton Eduard van Arkel en Jan Hendrik de Boer. Hierbij wordt onzuiver hafnium in een vat met zeer lage druk gebracht, waarin zich wat jood bevindt. Bij verhitting tot ongeveer  200 °C reageert het hafnium tot HfI4. Dit verdampt en ontleedt in de buurt van een hete gloeidraad met een temperatuur van circa 1.300 °C) in jood en hafnium. Het gevorm­de hafnium slaat dan neer op de gloei­draad (van wolfraam).

Bekijk foto’s en filmpjes
filmpje icoon Hafnium - Periodic Videos
Filmpje
Hafnium - Periodic Videos
Bekijk het filmpje
afbeelding icoon Elektronenschillen hafnium
Afbeelding
Elektronenschillen hafnium
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Hafnium brok
Afbeelding
Hafnium brok
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Hafnium plaatje
Afbeelding
Hafnium plaatje
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Hafnium in verschillende vormen
Afbeelding
Hafnium in verschillende vormen
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Hafnium stukjes
Afbeelding
Hafnium stukjes
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Hafnium kristal
Afbeelding
Hafnium kristal
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Hafnium
Afbeelding
Hafnium
Bekijk de afbeelding
Beluister podcasts (Engels)
podcast icoon Hafnium - Royal Society of Chemistry
Podcast
Hafnium - Royal Society of Chemistry
Luister de podcast

Scheikunde studeren

Wat vinden zij van de studies en het werk?

studieorientatie icoon Foute keuzes bestaan niet
Hbo | Chemie
Studie
Foute keuzes bestaan niet
Judesha vertelt over haar studiekeuze proces.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Tom loopt stage bij Teijin Aramid Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Bedrijf | Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Tom is student Chemische Technologie en laat zijn stagewerkplek zien.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen
Ontdek wat Fabrice zo leuk vindt aan chemisch technoog zijn.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Voorsprong met een chemische achtergrond Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Voorsprong met een chemische achtergrond
Bekijk Ruben als management trainee bij Remondis.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Levend materiaal op basis van de natuur Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Levend materiaal op basis van de natuur
Peter onderzoekt slim materiaal gebaseerd op de natuur.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Hbo | Chemie
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
De wereld van chemie is groter dan je denkt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren
Lara is chemisch analist bij het bedrijf Astellas.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is altijd mijn passie geweest Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Chemie is altijd mijn passie geweest
Nick Das studeerde hbo-Chemie en is nu laboratoriummanager.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Vicky vond de bèta vakken leuk Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Vicky vond de bèta vakken leuk
Bij Chemische Technologie zit ze nu op haar plek.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Van het laboratorium naar Pinkpop Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Van het laboratorium naar Pinkpop
Bekijk Koen als research and development technologist.
Bekijk de story
studieorientatie icoon Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes
Lotte doet onderzoek naar nanodeeltjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Verliefd op moleculen Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Verliefd op moleculen
Bert Meijer doet onderzoek naar de dynamica van moleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Bo koos voor Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
Bo is enthousiast over haar hbo-opleiding. Bekijk de filmpjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch technoloog is elke dag anders Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch technoloog is elke dag anders
Ontdek wat Catrien zo leuk vindt aan haar baan als technoloog.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Orgaanschade omkeren Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Orgaanschade omkeren
Patricia doet onderzoek naar synthetische materialen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon We hebben hier een geweldig lab Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Sanne, Justus en Boyd vertellen waarom zij kozen voor Utrecht.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Op kleine schaal grote problemen oplossen Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Op kleine schaal grote problemen oplossen
Krzysztof doet onderzoek naar macromoleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Waarom ik moleculen opsluit in een kooi? Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Waarom ik moleculen opsluit in een kooi?
Anne onderzoekt reactie- omstandigheden van moleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik ben echt een spin in het web Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Ik ben echt een spin in het web
Isabelle deed Chemische Technologie en is nu continuverbetercoördinator.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Het mooie aan deze studie zijn de grote labs Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Studenten laten je alle ins and outs zien van hbo Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Hbo | Chemie
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Volgens Hylke doorgrond je met de juiste formules elk proces.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Je bent bij deze studie geen nummer!
Hbo | Chemie
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Lees hoe Marjolein Chemische Technologie vindt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Een huid voor robots Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een huid voor robots
Professor Zhenan werkt aan kunstmatige elektronische huid.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Hbo | Chemie
Studie
Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Lees waarom Femke koos voor het hbo na het vwo.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Een stromend, staalhard materiaal Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een stromend, staalhard materiaal
Lauri ontwerpt chemische bouw-stenen voor nieuwe materialen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is meer dan alleen maar deeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Ontdek de studie Chemische Technologie samen met Miriam!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Goed persoonlijk contact met docenten Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Matthew koos na het mbo voor de opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon De wereld voeden met licht Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
De wereld voeden met licht
Daniel heeft een kunstmatig fotosynthese proces ontwikkeld.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Spioneren met je immuunsysteem Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Spioneren met je immuunsysteem
Frans onderzoekt het immuun-systeem voor betere vaccins.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemische Technologie studeren in Groningen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Wenke en Jeroen laten je zien wat de opleiding inhoudt.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik leer ook van dingen naast mijn studie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik leer ook van dingen naast mijn studie
Nick studeert Chemie en heeft een top tijd.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Timo is chemisch technoloog en projectmanager Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Techniek & Ontwerp
Bedrijf | Beroep
Timo is chemisch technoloog en projectmanager
Hij deelt zijn werkervaringen graag met jou.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch analist moet je kritisch zijn Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch analist moet je kritisch zijn
Lara vertelt over werk als chemisch analist
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Student Sanne vertelt over de studie Chemie aan de HAN.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Praktijklessen vind ik leuk om te doen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Nighel studeert Chemie, bekijk zijn filmpje!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Kunnen we een implantaat 3D printen? Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Kunnen we een implantaat 3D printen?
Tosca is op zoek naar bruikbare materialen voor 3D printen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Jij en chemie? Dat geloof ik niet Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Elisa is nu vierdejaarsstudent Chemie in Amsterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Aanval door ons eigen immuunsysteem Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Aanval door ons eigen immuunsysteem
Kim onderzoekt enzymen van auto-immuunziekten.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Katalysatoren tegen klimaatverandering Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Katalysatoren tegen klimaatverandering
Charlotte probeert CO2 om te zetten in waardevolle stoffen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een duurzame coating Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een duurzame coating
Hung Chien zoekt een duurzame manier om coatings te maken.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Medicijnen maken van rotte appels Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
Uniek project van studenten Chemische Technologie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Werken aan nieuwe technieken voor windenergie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Vierdejaars student Mart vindt zijn hbo-opleiding top!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een chemische gereedschapskist voor de toekomst Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een chemische gereedschapskist voor de toekomst
Danny werkt aan alternatieven voor aardolie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent wel met serieus werk bezig Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Docenten en studenten vertellen over de hbo-studie Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Positief bijdragen aan het leven van mensen
Hbo | Chemie
Bedrijf | Beroep
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Anna, David en Joeri kijken terug op hun studietijd.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Slim membranen maken; in water Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Slim membranen maken; in water
Wiebe doet onderzoek naar membranen in water.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon CO2-recycling Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
CO2-recycling
Francesco werkt aan CO2 omzetten naar chemicaliën.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Oersoep en afvalwater Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Oersoep en afvalwater
Saskia probeert waardevolle moleculen uit afvalwater te halen.
Bekijk het filmpje