Lompat ke isi

Hafnium

Sunting pranala
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Untuk unsur kimia yang dulunya diberi nama Hahnium, lihatDubnium.Untuk kelompok yang menyebabkan kebobolan data Microsoft Exchange Server 2021, lihatHafnium (kelompok mata-mata siber).
Artikel ini bukan mengenai senyawahidrogen fluorida,dengan rumus HF.
72Hf
Hafnium
Batang kristal hafnium
Garis spektrum hafnium
Sifat umum
Pengucapan/hafnium/[1]
Penampilanabu-abu baja
Hafnium dalamtabel periodik
Perbesar gambar

72Hf
Hidrogen Helium
Lithium Berilium Boron Karbon Nitrogen Oksigen Fluor Neon
Natrium Magnesium Aluminium Silikon Fosfor Sulfur Clor Argon
Potasium Kalsium Skandium Titanium Vanadium Chromium Mangan Besi Cobalt Nikel Tembaga Seng Gallium Germanium Arsen Selen Bromin Kripton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Zr
↑
Hf
↓
Rf
lutesium←hafnium→tantalum
Lihat bagan navigasi yang diperbesar
Nomor atom(Z)72
Golongangolongan 4
Periodeperiode 6
Blokblok-d
Kategori unsurlogam transisi
Berat atom standar(Ar)
  • 178,486±0,006
  • 178,49±0,01(diringkas)
Konfigurasi elektron[Xe] 4f145d26s2
Elektron per kelopak2, 8, 18, 32, 10, 2
Sifat fisik
FasepadaSTS(0 °C dan 101,325kPa)padat
Titik lebur2506K​(2233 °C, ​4051 °F)
Titik didih4876 K ​(4603 °C, ​8317 °F)
Kepadatanmendekatis.k.13,31 g/cm3
saat cair, padat.l.12 g/cm3
Kalor peleburan27,2kJ/mol
Kalor penguapan571 kJ/mol
Kapasitas kalor molar25,73 J/(mol·K)
Tekanan uap
P(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
padaT(K) 2689 2954 3277 3679 4194 4876
Sifat atom
Bilangan oksidasi−2, 0, +1, +2, +3,+4(oksidaamfoter)
ElektronegativitasSkala Pauling: 1,3
Energi ionisasike-1: 658,5 kJ/mol
ke-2: 1440 kJ/mol
ke-3: 2250 kJ/mol
Jari-jari atomempiris: 159pm
Jari-jari kovalen175±10 pm
Lain-lain
Kelimpahan alamiprimordial
Struktur kristal​susunan padat heksagon(hcp)
Struktur kristal Hexagonal close packed untuk hafnium
Kecepatan suarabatang ringan3010 m/s (suhu 20 °C)
Ekspansi kalor5,9 µm/(m·K) (suhu 25 °C)
Konduktivitas termal23,0 W/(m·K)
Resistivitas listrik331 nΩ·m (suhu 20 °C)
Arah magnetparamagnetik[2]
Suseptibilitas magnetik molar+75,0×10−6cm3/mol (suhu 298 K)[3]
Modulus Young78 GPa
Modulus Shear30 GPa
Modulus curah110 GPa
Rasio Poisson0,37
Skala Mohs5,5
Skala Vickers1520–2060 MPa
Skala Brinell1450–2100 MPa
Nomor CAS7440-58-6
Sejarah
PenamaandariHafnia.Latin untuk:Kopenhagen,tempat ia ditemukan
PrediksiD. Mendeleev(1869)
Penemuandan isolasi pertamaD. CosterdanG. Hevesy(1922)
Isotop hafniumyang utama
Iso­top Kelim­pahan Waktu paruh(t1/2) Mode peluruhan Pro­duk
172Hf sintetis 1,87 thn ε 172Lu
174Hf 0,16% 2×1015thn α 170Yb
176Hf 5,26% stabil
177Hf 18,60% stabil
178Hf 27,28% stabil
178m2Hf sintetis 31 thn IT 178Hf
179Hf 13,62% stabil
180Hf 35,08% stabil
182Hf sintetis 8,9×106thn β− 182Ta
|referensi|di Wikidata

Hafniumadalah sebuahunsur kimiadenganlambangHfdannomor atom72. Sebuahlogam transisitetravalenberwarna abu-abu keperakan yangberkilau,hafnium secara kimia menyerupaizirkoniumdan ditemukan dalam banyakmineralzirkonium. Keberadaannya telahdiprediksi oleh Dmitri Mendeleevpada tahun 1869, meskipun baru diidentifikasi pada tahun 1923, olehDirk CosterdanGeorge de Hevesy,[4][5]menjadikannya unsurstabilkedua terakhir yang ditemukan (yang terakhir adalahreniumpada tahun 1925). Hafnium dinamai dariHafnia,namaLatinuntukKopenhagen,tempat di mana ia ditemukan.[6][7]

Hafnium digunakan dalam beberapa filamen dan elektroda. Beberapa proses fabrikasisemikonduktormenggunakan oksidanya untuksirkuit terpadupada 45 nanometer dan panjang fitur yang lebih kecil. Beberapapaduan superyang digunakan untuk aplikasi khusus mengandung hafnium yang dikombinasikan denganniobium,titanium,atauwolfram.

Penampang lintangpenangkapan neutronhafnium yang besar membuatnya menjadi bahan yang baik untuk penyerapanneutrondalambatang kendalidipembangkit listrik tenaga nuklir,tetapi pada saat yang sama mengharuskannya dihilangkan daripaduan zirkoniumtahan korosi transparan-neutron yang digunakan dalamreaktor nuklir.

Karakteristik

[sunting|sunting sumber]

Sifat fisik

[sunting|sunting sumber]
Potongan hafnium

Hafnium adalahlogammengilap, keperakan,uletyang tahankorosidan secara kimia mirip dengan zirkonium[8]karena mereka memiliki jumlahelektron valensiyang sama dan berada dalamgolonganyang sama.Efek relativistikmereka pun serupa: Ekspansi jari-jari atom yang diperkirakan dari periode 5 ke 6 hampir sepenuhnya dibatalkan oleh adanyakontraksi lantanida.Hafnium berubah dari bentuk alfa, kisi padat heksagon, menjadi bentuk beta, kisi kubus berpusat-badan, pada suhu 2388K.[9]Sifat fisik sampel logam hafnium sangat dipengaruhi oleh pengotor zirkonium, terutama sifat intinya, karena kedua unsur ini termasuk yang paling sulit dipisahkan karena kemiripan kimianya.[8]

Perbedaan fisik yang mencolok antara kedua logam ini adalahkepadatannya,dengan zirkonium memiliki sekitar setengah kepadatan hafnium. Sifatnuklirhafnium yang paling menonjol adalahpenampang lintang penangkapan neutrontermalnyayang tinggi dan bahwa inti dari beberapa isotop hafnium yang berbeda dengan mudah menyerap dua atau lebihneutronmasing-masing.[8]Berbeda dengan ini, zirkonium secara praktis transparan terhadap neutron termal, dan umumnya digunakan untuk komponen logam reaktor nuklir—khususnya kelongsongbatang bahan bakar nuklirnya.

Sifat kimia

[sunting|sunting sumber]
Lihat pula Kategori:Senyawa hafnium
Hafnium dioksida

Hafnium bereaksi di udara untuk membentuklapisan pelindungyang menghambatkorosilebih lanjut. Logam ini tidak mudah diserang oleh asam tetapi dapat dioksidasi denganhalogenatau dapat dibakar di udara. Seperti logam saudaranya zirkonium, hafnium yang terbelah halus dapat menyala secara spontan di udara. Logam ini tahan terhadapalkalipekat.

Sebagai konsekuensi darikontraksi lantanida,sifat kimia hafnium dan zirkonium sangatlah mirip sehingga keduanya tidak dapat dipisahkan berdasarkan reaksi kimia yang berbeda. Titik lebur dan titik didih senyawa mereka dankelarutannyadalam pelarut adalah perbedaan utama dalam sifat kimia unsur kembar ini.[10]

Isotop

[sunting|sunting sumber]
Artikel utama:Isotop hafnium

Setidaknya 36isotophafnium telah teramati, dengannomor massamulai dari 153 hingga 188.[11][12]Lima isotop stabil berada dalam kisaran 176 hingga 180.Waktu paruhisotopradioaktifberkisar mulai dari 400msuntuk153Hf[12]hingga7,0×1016tahun untuk yang paling stabil, isotopprimordial174Hf.[11][13]

Radionuklida punah182Hf memiliki waktu paruh8,9±0,1juta tahun, dan merupakan sebuahisotop pelacak pentinguntuk pembentukaninti planet.[14]Isomer nuklir178m2Hf pernah menjadipusat kontroversiselama beberapa tahun mengenai potensi penggunaannya sebagai senjata.

Keterjadian

[sunting|sunting sumber]
Kristal zirkon (2×2 cm) dari Tocantins,Brasil

Hafnium diperkirakan membentuk sekitar 5,8ppmmassakerakBumibagian atas. Ia tidak eksis sebagai unsur bebas di Bumi, tetapi ditemukan dalamlarutan padatbersama denganzirkoniumdalam senyawa zirkonium alami sepertizirkon,ZrSiO4,yang biasanya memiliki sekitar 1–4% Zr digantikan oleh Hf. Jarang terjadi, rasio Hf/Zr akan meningkat selama kristalisasi untuk menghasilkan mineral isostrukturalhafnon(Hf,Zr)SiO
4,dengan atom Hf > Zr.[15]Sebuah nama usang untuk berbagai zirkon yang mengandung konten Hf yang tidak biasa tinggi adalahalvit.[16]

Sumber utama bijih zirkon (dan karenanya hafnium) adalahendapan bijih pasir mineral berat,pegmatit,khususnya diBrasildanMalawi,dan intrusikarbonatit,khususnya Crown Polymetallic Deposit diGunung Weld,Australia Barat.Sumber hafnium potensial adalahtuf trasityang mengandung zirkon-hafnium silikat langkaeudialitatauarmstrongit,diDubbo,New South Wales,Australia.[17]

Produksi

[sunting|sunting sumber]
Lelehan ujung dari sebuah elektroda hafnium habis pakai yang digunakan dalamtanur peleburan ulangberkas elektron,sebuah kubus 1 cm, dan sebuah batangan hafnium yang dilebur ulang menggunakan berkas elektron yang telah teroksidasi (kiri ke kanan)

Endapan bijih pasir mineral berat dari bijihtitaniumilmenitdanrutilmenghasilkan sebagian besar zirkonium yang ditambang, dan karena itu juga sebagian besar hafnium.[18]

Zirkonium adalah logam kelongsong batang bahan bakar nuklir yang baik, dengan sifat yang diinginkan seperti penampang lintang penangkapan neutronnya yang sangat rendah dan stabilitas kimianya yang baik pada suhu tinggi. Namun, karena sifat penyerap neutron dari hafnium, pengotor hafnium dalam zirkonium akan menyebabkannya menjadi kurang berguna untuk aplikasi reaktor nuklir. Dengan demikian, pemisahan zirkonium dan hafnium yang hampir lengkap diperlukan untuk penggunaannya dalam tenaga nuklir. Produksi zirkonium bebas hafnium adalah sumber hafnium yang utama.[8]

Batangan hafnium teroksidasi yang menunjukkan efekoptik film tipis

Sifat kimia hafnium dan zirkonium hampir identik, yang membuat keduanya sulit dipisahkan.[19]Metode yang pertama kali digunakan—kristalisasi fraksionalgaram amonium fluorida[20]atau distilasi fraksional amonium klorida[21]—belum terbukti cocok untuk produksi skala industri. Setelah zirkonium dipilih sebagai bahan untuk program reaktor nuklir pada tahun 1940-an, metode pemisahan harus dikembangkan. Prosesekstraksi cair–cairdengan berbagai pelarut telah dikembangkan dan masih digunakan untuk produksi hafnium.[22]Sekitar setengah dari semua logam hafnium yang dibuat diproduksi sebagai produk sampingan dari pemurnian zirkonium. Produk akhir dari pemisahan ini adalahhafnium(IV) klorida.[23]Hafnium(IV) klorida yang telah dimurnikan diubah menjadi logam hafnium melalui reduksi denganmagnesiumataunatrium,seperti padaproses Kroll.[24]

Pemurnian lebih lanjut dilakukan melaluireaksi transpor kimiawiyang dikembangkan olehArkel dan de Boer:Dalam bejana tertutup, hafnium akan bereaksi denganiodinpada suhu 500 °C (900 °F), membentukhafnium(IV) iodida;pada filamen wolfram bersuhu 1.700 °C (3.100 °F), reaksi sebaliknya terjadi secara istimewa, dan iodin serta hafnium yang terikat secara kimiawi akan berdisosiasi menjadi unsur aslinya. Hafnium membentuk lapisan padat pada filamen wolfram, dan iodin dapat bereaksi dengan hafnium tambahan, menghasilkan pergantian iodin yang stabil dan memastikankesetimbangan kimiatetap mendukung produksi hafnium.[10][25]

Senyawa

[sunting|sunting sumber]

Karena adanyakontraksi lantanida,jari-jari ionikhafnium(IV) (0,78ångström) hampir sama dengan jari-jarizirkonium(IV) (0<79 ångström).[26]Akibatnya, senyawa hafnium(IV) dan zirkonium(IV) memiliki sifat kimia dan fisik yang sangat mirip.[26]Hafnium dan zirkonium cenderung muncul bersama di alam dan kesamaan jari-jari ioniknya membuat pemisahan kimianya agak sulit. Hafnium cenderung membentuksenyawa anorganikdalam keadaan oksidasi +4.Halogenakan bereaksi dengannya membentuk hafnium tetrahalida.[26]Pada suhu yang lebih tinggi, hafnium bereaksi denganoksigen,nitrogen,karbon,boron,belerang,dansilikon.[26]Beberapa senyawa hafnium dalam keadaan oksidasi yang lebih rendah telah diketahui.[27]

Hafnium(IV) kloridadan hafnium(IV) iodida memiliki beberapa aplikasi dalam produksi dan pemurnian logam hafnium. Mereka adalah padatan yang volatil dengan struktur polimer.[10]Tetraklorida ini adalah prekursor untuk berbagaisenyawa organohafniumseperti hafnosena diklorida dan tetrabenzilhafnium.

Hafnium oksida(HfO2) yang berwarna putih, dengantitik lebur2.812 °C dantitik didihkira-kira 5.100 °C, sangat mirip denganzirkonia,tetapi sedikit lebih basa.[10]Hafnium karbidaadalahsenyawa binerpalingtahan apiyang diketahui, dengan titik lebur lebih dari 3.890 °C, dan hafnium nitrida adalah yang paling tahan api dari semua logam nitrida yang diketahui, dengan titik lebur 3.310 °C.[26]Hal ini menimbulkan usulan bahwa hafnium atau karbidanya mungkin berguna sebagai bahan konstruksi yang terkena suhu sangat tinggi. Campuran karbidatantalum hafnium karbida(Ta4HfC5) memiliki titik lebur tertinggi dari setiap senyawa yang diketahui saat ini, 4.263 K (3.990 °C; 7.214 °F).[28]Simulasi superkomputer baru-baru ini menunjukkan adanya sebuah paduan hafnium dengan titik lebur 4.400 K.[29]

Sejarah

[sunting|sunting sumber]
Rekaman fotografi karakteristik garis emisisinar-Xdari beberapa unsur dan kuningan

Dalam laporannya diThe Periodic Law of the Chemical Elements,pada tahun 1869,Dmitri Mendeleevsecara implisitmeramalkan adanyaanalog titanium dan zirkonium yang lebih berat. Pada saat perumusannya pada tahun 1871, Mendeleev percaya bahwa unsur-unsur disusun berdasarkanmassa atomnyadan menempatkanlantanum(unsur 57) di titik di bawah zirkonium. Penempatan unsur yang tepat dan letak unsur yang hilang dilakukan dengan menentukan berat jenis unsur dan membandingkan sifat kimia dan fisiknya.[30]

Spektroskopi sinar-Xyang dilakukan olehHenry Moseleypada tahun 1914 menunjukkan ketergantungan langsung antaragaris spektrumdanmuatan inti efektif.Hal ini menyebabkan muatan inti, ataunomor atomsuatu unsur, digunakan untuk memastikan tempatnya dalam tabel periodik. Dengan metode ini, Moseley menentukan jumlahlantanidadan menunjukkan celah pada urutan nomor atom pada nomor 43, 61, 72, dan 75.[31]

Penemuan celah tersebut menyebabkan pencarian ekstensif untuk unsur yang hilang. Pada tahun 1914, beberapa orang mengklaim penemuan tersebut setelah Henry Moseley memprediksi adanya celah dalam tabel periodik untuk unsur 72 yang belum ditemukan.[32]Georges Urbainmenegaskan bahwa dia telah menemukan unsur 72 dalamunsur tanah jarangpada tahun 1907 dan menerbitkan hasilnya tentangceltiumpada tahun 1911.[33]Baik spektrum maupun perilaku kimia yang dia klaim tidak cocok dengan unsur yang ditemukan kemudian, dan oleh karena itu klaimnya ditolak setelah kontroversi yang berkepanjangan.[34]Kontroversi tersebut sebagian karena para kimiawan menyukai teknik kimia yang mengarah pada penemuanceltium,sedangkan para fisikawan mengandalkan penggunaan metode spektroskopi sinar-X baru yang membuktikan bahwa zat yang ditemukan oleh Urbain tidak mengandung unsur 72.[34]Pada tahun 1921,Charles R. Bury[35][36]memperkirakan bahwa unsur 72 harus menyerupai zirkonium dan karena itu bukan bagian dari golongan unsur tanah jarang. Pada awal 1923,Niels Bohrdan lainnya setuju dengan Bury.[37][38]Perkiraan ini didasarkan pada teori atom Bohr yang identik dengan kimiawan Charles Bury,[35]spektroskopi sinar-X dari Moseley, dan argumen kimia dariFriedrich A. Paneth.[39][40]

Didorong oleh perkiraan ini dan dengan munculnya kembali klaim Urbain pada tahun 1922 bahwa unsur 72 adalah unsur tanah jarang yang ditemukan pada tahun 1911,Dirk CosterdanGeorg von Hevesytermotivasi untuk mencari unsur baru ini dalam bijih zirkonium.[41]Hafnium ditemukan oleh keduanya pada tahun 1923 di Kopenhagen, Denmark, memvalidasi prediksi asli Mendeleev tahun 1869.[4][42]Ia akhirnya ditemukan di dalamzirkondi Norwegia melalui analisis spektroskopi sinar-X.[43]Tempat di mana penemuan itu terjadi menyebabkan unsur tersebut dinamai dengan nama Latin untuk "Kopenhagen",Hafnia,kampung halaman Niels Bohr.[44]Saat ini,Fakultas SainsUniversitas Kopenhagenmenggunakan gambar gaya atom hafnium dalamsegelnya.[45]

Hafnium dipisahkan dari zirkonium melalui rekristalisasi berulang dariamoniumataukaliumfluorida ganda olehValdemar T. Jantzendan von Hevesey.[20]Anton E. van ArkeldanJan H. de Boeradalah dua orang pertama yang membuat hafnium metalik dengan melewatkan uap hafnium tetraiodida di atas filamenwolframyang dipanaskan pada tahun 1924.[21][25]Proses pemurnian diferensial zirkonium dan hafnium ini masih digunakan hingga sekarang.[8]

Pada tahun 1923, enam unsur yang diprediksi masih hilang dari tabel periodik: 43 (teknesium), 61 (prometium), 85 (astatin), dan 87 (fransium) adalah unsurradioaktifdan hanya ada dalam jumlah kecil di lingkungan,[46]sehingga menjadikan unsur 75 (renium) dan 72 (hafnium) sebagai dua unsur nonradioaktif terakhir yang tidak diketahui.

Aplikasi

[sunting|sunting sumber]

Sebagian besar hafnium yang dihasilkan digunakan dalam pembuatanbatang kendaliuntukreaktor nuklir.[22]

Beberapa detail berkontribusi pada fakta bahwa hafnium hanya memiliki sedikit kegunaan teknis: Pertama, kesamaan yang erat antara hafnium dan zirkonium memungkinkan penggunaan zirkonium yang lebih melimpah untuk sebagian besar aplikasi; kedua, hafnium pertama kali tersedia sebagai logam murni setelah digunakan dalam industri nuklir untuk zirkonium bebas-hafnium pada akhir 1950-an. Selain itu, rendahnya kelimpahan dan teknik pemisahan yang sulit membuat hafnium menjadi komoditas yang langka.[8]Ketika permintaan untuk zirkonium bebas-hafnium turun setelahbencana Fukushima,harga hafnium meningkat tajam dari sekitar AS$500–600/kg pada tahun 2014 menjadi sekitar AS$1000/kg pada tahun 2015.[47]

Reaktor nuklir

[sunting|sunting sumber]

Inti dari beberapa isotop hafnium masing-masing dapat menyerap banyak neutron. Hal ini membuat hafnium menjadi bahan yang baik untuk digunakan dalam batang kendali reaktor nuklir. Penampang lintang penangkapan neutronnya (Integral Resonansi Tangkapan Io≈ 2000barn)[48]sekitar 600 kali dari zirkonium (unsur lain yang merupakan penyerap neutron yang baik untuk batang kendali adalahkadmiumdanboron). Sifat mekaniknya yang sangat baik dan sifat ketahanan korosinya yang luar biasa memungkinkan penggunaannya di lingkungan yang keras darireaktor air bertekanan.[22]Reaktor penelitian JermanFRM IImenggunakan hafnium sebagai penyerap neutron.[49]Ia juga umum pada reaktor militer, khususnya pada reaktor angkatan laut A.S.,[50]tetapi jarang ditemukan pada reaktor sipil, inti pertama dariPembangkit Listrik Tenaga Atom Shippingport(sebuah konversi reaktor angkatan laut) menjadi pengecualian penting.[51]

Paduan

[sunting|sunting sumber]
Nosel roket yang mengandung hafnium padaApollo Lunar Moduledi sudut kanan bawah

Hafnium digunakan dalam beberapapaduandenganbesi,titanium,niobium,tantalum,dan logam lainnya. Paduan yang digunakan untuk nosel pendorongroket cair,misalnya mesin utamaApollo Lunar Module,adalah C103 yang terdiri dari 89% niobium, 10% hafnium, dan 1% titanium.[52]

Penambahan kecil hafnium dapat meningkatkan kepatuhan dari kerak oksida pelindung pada paduan berbasis nikel. Dengan demikian, ia dapat meningkatkan ketahanankorositerutama di bawah kondisi suhu siklik yang cenderung memecah kerak oksida dengan menginduksi tekanan termal antara bahan curah dan lapisan oksida tersebut.[53][54][55]

Mikroprosesor

[sunting|sunting sumber]

Senyawa berbasis hafnium digunakan dalamgerbangtransistor sebagai insulator padasirkuit terpadugenerasi 45 nm (dan di bawahnya) dariIntel,IBMdan lainnya.[56][57]Senyawa berbasis hafnium oksida adalahdielektrik tinggi-kyang praktis, memungkinkan pengurangan arus bocor gerbang yang meningkatkan kinerja pada skala tersebut.[58][59][60]

Geokimia isotop

[sunting|sunting sumber]

Isotop hafnium danlutesium(bersama denganiterbium) juga digunakan dalam aplikasigeokronologidangeokimia isotop,dalampenanggalan lutesium–hafnium.Ia sering digunakan sebagai pelacak evolusi isotopmantel Bumisepanjang waktu.[61]Ini karena176Lu meluruh menjadi176Hf denganwaktu paruhsekitar 37 miliar tahun.[62][63][64]

Pada sebagian besar bahan geologi,zirkonadalah inang hafnium yang dominan (>10.000 ppm) dan sering menjadi fokus penelitian hafnium dalam bidanggeologi.[65]Hafnium mudah disubstitusi ke dalamkisi kristalzirkon, dan karenanya sangat tahan terhadap mobilitas dan kontaminasi hafnium. Zirkon juga memiliki rasio Lu/Hf yang sangat rendah, membuat setiap koreksi untuk lutesium awal menjadi minimal. Meskipun sistem Lu/Hf dapat digunakan untuk menghitung "umur model",yaitu waktu di mana ia diturunkan dari reservoir isotop tertentu sepertimantel terdeplesi,"umur" ini tidak memiliki signifikansi geologis yang sama seperti teknik geokronologis lainnya karena hasilnya sering menghasilkan campuran isotop, sehingga memberikan umur rata-rata dari bahan asalnya.

Garnetadalah mineral lain yang mengandung hafnium dalam jumlah yang cukup besar untuk bertindak sebagai geokronometer. Rasio Lu/Hf yang tinggi dan bervariasi yang ditemukan pada garnet membuatnya berguna untuk penanggalan peristiwametamorfis.[66]

Kegunaan lainnya

[sunting|sunting sumber]

Karena ketahanan panasnya dan afinitasnya terhadap oksigen dan nitrogen, hafnium adalah pemulung yang baik untuk oksigen dan nitrogen dalam lampu lucutan gas danlampu pijar.Hafnium juga digunakan sebagai elektroda dalampemotongan plasmakarena kemampuannya dalam melepaskan elektron ke udara.[67]

Kandungan energi tinggi dari178m2Hf menjadi perhatian program yang didanaiDARPAdi Amerika Serikat. Program ini akhirnya menyimpulkan bahwa penggunaanisomer nuklirhafnium178m2Hf yang disebutkan di atas untuk membangun senjata hasil-tinggi dengan mekanisme pemicu sinar-X—sebuah aplikasiemisi gama yang diinduksi—tidak mungkin dilakukan karena biayanya. Lihatkontroversi hafnium.

Senyawametalosenahafnium dapat dibuat darihafnium tetrakloridadan berbagai spesiesliganjenissiklopentadiena.Metalosena hafnium yang mungkin paling sederhana adalah hafnosena diklorida. Metalosena hafnium adalah bagian dari kumpulan besar katalis metalosenalogam transisigolongan 4[68]yang digunakan di seluruh dunia dalam produksi resinpoliolefinsepertipolietilenadanpolipropilena.

Katalis piridil-amidohafnium dapat digunakan untuk polimerisasi propilena iso-selektif terkontrol yang kemudian dapat digabungkan dengan polietilena untuk membuat plastik daur ulang yang jauh lebih keras.[69]

Hafnium diselenidadipelajari dalamspintronikaberkat gelombangkepadatan muatandansuperkonduktivitasnya.[70]

Pencegahan

[sunting|sunting sumber]

Perlu kehati-hatian saatmemproseshafnium karena ia bersifatpiroforik—partikel hafnium halus dapat terbakar secara spontan saat terpapar udara. Senyawa yang mengandung logam ini jarang ditemui oleh kebanyakan orang. Logam hafnium murni tidak dianggap beracun, tetapi senyawanya harus ditangani seolah-olah beracun karena bentuk ionik logam ini biasanya berisiko paling besar terhadap toksisitas, dan pengujian hewan secara terbatas telah dilakukan untuk senyawa hafnium.[71]

Seseorang dapat terpapar hafnium di tempat kerja dengan menghirupnya, menelannya, serta melalui kontak kulit dan kontak mata.Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Kerja(OSHA) telah menetapkan batas legal (batas paparan yang diizinkan) untuk paparan hafnium dan senyawa hafnium di tempat kerja sebagai TWA sebesar 0,5 mg/m3selama 8 jam hari kerja.Institut Nasional untuk Keselamatan dan Kesehatan Kerja(NIOSH) telah menetapkanbatas paparan yang direkomendasikan(REL). Pada kadar 50 mg/m3,hafniumlangsung berbahaya bagi kehidupan dan kesehatan.[72]

Referensi

[sunting|sunting sumber]
  1. ^(Indonesia)"Hafnium".KBBI Daring.Diakses tanggal17 Juli2022.
  2. ^Lide, D. R., ed. (2005). "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds".CRC Handbook of Chemistry and Physics(PDF)(edisi ke-86). Boca Raton (FL): CRC Press.ISBN0-8493-0486-5.
  3. ^Weast, Robert (1984).CRC, Handbook of Chemistry and Physics.Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. hlm. E110.ISBN0-8493-0464-4.
  4. ^abCoster, D.; Hevesy, G. (1923). "On the Missing Element of Atomic Number 72".Nature.111(2777): 79.Bibcode:1923Natur.111...79C.doi:10.1038/111079a0 alt=Dapat diakses gratis.
  5. ^"Two Danes Discover New Element, Hafnium – Detect It by Means of Spectrum Analysis of Ore Containing Zirconium",The New York Times,20 Januari 1923, hlm. 4
  6. ^Authier, André (2013).Early Days of X-ray Crystallography.Oxford:OUP.International Union of Crystallography.hlm. 153.ISBN978-0-19-163501-4.
  7. ^Knapp, Brian J. (2002).Francium to Polonium.Oxford: Atlantic Europe Publishing Company. hlm. 10.ISBN0717256774.Diarsipkandari versi asli tanggal 2023-07-01.Diakses tanggal2023-07-01.
  8. ^abcdefSchemel, J. H. (1977).ASTM Manual on Zirconium and Hafnium.STP 639. Philadelphia:ASTM.ASTM Committee B10 on Reactive and Refractory Metal and Alooys. hlm. 1–5.ISBN978-0-8031-0505-8.
  9. ^O'Hara, Andrew; Demkov, Alexander A. (2014). "Oxygen and nitrogen diffusion in α-hafnium from first principles".Applied Physics Letters.104(21): 211909.Bibcode:2014ApPhL.104u1909O.doi:10.1063/1.4880657.
  10. ^abcdHolleman, Arnold F.;Wiberg, Egon;Wiberg, Nils (1985).Lehrbuch der Anorganischen Chemie(dalam bahasa Jerman) (edisi ke-91–100).Walter de Gruyter.hlm. 1056–1057.doi:10.1515/9783110206845.ISBN978-3-11-007511-3.
  11. ^abBarbalace, Kenneth L."Periodic Table of Elements: Hf – Hafnium".environmentalchemistry.com.J.K. Barbalace Inc.Diakses tanggal30 Juni2023.
  12. ^abTemplat:NUBASE 2016
  13. ^Caracciolo, V.; Nagorny, S.; Belli, P.; et al. (2020). "Search for α decay of naturally occurring Hf-nuclides using a Cs2HfCl6scintillator ".Nuclear Physics A.1002(121941): 121941.arXiv:2005.01373 alt=Dapat diakses gratis.Bibcode:2020NuPhA100221941C.doi:10.1016/j.nuclphysa.2020.121941.
  14. ^Kleine T, Walker RJ (Agustus 2017)."Tungsten Isotopes in Planets".Annual Review of Earth and Planetary Sciences.45(1): 389–417.Bibcode:2017AREPS..45..389K.doi:10.1146/annurev-earth-063016-020037.PMC6398955 alt=Dapat diakses gratis.PMID30842690.
  15. ^Deer, William Alexander;Howie, Robert Andrew;Zussmann, Jack (1982).The Rock-Forming Minerals: Orthosilicates.1A.Longman Group Limited.hlm. 418–442.ISBN978-0-582-46526-8.Diarsipkandari versi asli tanggal 2023-07-01.Diakses tanggal2023-07-01.
  16. ^Lee, O. Ivan (1928)."The Mineralogy of Hafnium".Chemical Reviews.5(1): 17–37.doi:10.1021/cr60017a002.
  17. ^Chalmers, Ian (Juni 2007)."The Dubbo Zirconia Project"(PDF).Alkane Resources Limited. Diarsipkan dariversi asli(PDF)tanggal 28 Februari 2008.Diakses tanggal1 Juli2023.
  18. ^Gambogi, Joseph (2010)."2008 Minerals Yearbook: Zirconium and Hafnium".United States Geological Survey.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-11-12.Diakses tanggal1 Juli2023.
  19. ^Larsen, Edwin M.; Fernelius, W. Conard; Quill, Laurence (1943)."Concentration of Hafnium. Preparation of Hafnium-Free Zirconia".Ind. Eng. Chem. Anal. Ed.15(8): 512–515.doi:10.1021/i560120a015.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-11-12.Diakses tanggal2023-07-01.
  20. ^abvan Arkel, A. E.;de Boer, J. H.(1924)."Die Trennung von Zirkonium und Hafnium durch Kristallisation ihrer Ammoniumdoppelfluoride (Pemisahan zirkonium dan hafnium dengan kristalisasi amonium fluorida ganda mereka)".Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie(dalam bahasa Jerman).141:284–288.doi:10.1002/zaac.19241410117.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-11-12.Diakses tanggal2023-07-01.
  21. ^abvan Arkel, A. E.;de Boer, J. H.(23 Desember 1924)."Die Trennung des Zirkoniums von anderen Metallen, einschließlich Hafnium, durch fraktionierte Distillation"[Pemisahan zirkonium dari logam lain, termasuk hafnium, dengan distilasi fraksional].Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie(dalam bahasa Jerman).141(1): 289–296.doi:10.1002/zaac.19241410118.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-11-12.Diakses tanggal2023-07-01.
  22. ^abcHedrick, James B."Hafnium"(PDF).United States Geological Survey.Diarsipkan(PDF)dari versi asli tanggal 2012-02-20.Diakses tanggal1 Juli2023.
  23. ^Griffith, Robert F. (1952)."Zirconium and hafnium".Minerals yearbook metals and minerals (except fuels).The first production plants Bureau of Mines. hlm. 1162–1171.Diarsipkandari versi asli tanggal 2016-03-03.Diakses tanggal2023-07-01.
  24. ^Gilbert, H. L.; Barr, M. M. (1955)."Preliminary Investigation of Hafnium Metal by the Kroll Process".Journal of the Electrochemical Society.102(5): 243.doi:10.1149/1.2430037.
  25. ^abvan Arkel, A. E.; de Boer, J. H. (1925). "Darstellung von reinem Titanium-, Zirkonium-, Hafnium- und Thoriummetall (Produksi logam titanium, zirkonium, hafnium, dan torium murni)".Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie(dalam bahasa Jerman).148:345–350.doi:10.1002/zaac.19251480133.
  26. ^abcde"Los Alamos National Laboratory – Hafnium".Diarsipkandari versi asli tanggal 2017-08-11.Diakses tanggal1 Juli2023.
  27. ^Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997),Chemistry of the Elements(edisi ke-2), Oxford: Butterworth-Heinemann, hlm. 971–975,ISBN0-7506-3365-4
  28. ^Agte, C.; Alterthum, H. (1930). "Researches on Systems with Carbides at High Melting Point and Contributions to the Problem of Carbon Fusion".Z. Tech. Phys.11:182–191.
  29. ^Hong, Qi-Jun; van de Walle, Axel (2015). "Prediction of the material with highest known melting point from ab initio molecular dynamics calculations".Phys. Rev. B.92(2): 020104.Bibcode:2015PhRvB..92b0104H.doi:10.1103/PhysRevB.92.020104 alt=Dapat diakses gratis.
  30. ^Kaji, Masanori (2002)."D. I. Mendeleev's concept of chemical elements andThe Principles of Chemistry"(PDF).Bulletin for the History of Chemistry.27:4. Diarsipkan dariversi asli(PDF)tanggal 17 Desember 2008.Diakses tanggal1 Juli2023.
  31. ^Heilbron, John L. (1966). "The Work of H. G. J. Moseley".Isis.57(3): 336.doi:10.1086/350143.
  32. ^Heimann, P. M. (1967). "Moseley and celtium: The search for a missing element".Annals of Science.23(4): 249–260.doi:10.1080/00033796700203306.
  33. ^Urbain, M. G. (1911)."Sur un nouvel élément qui accompagne le lutécium et le scandium dans les terres de la gadolinite: le celtium (Pada sebuah unsur baru yang menyertai lutesium dan skandium dalam gadolinit: celtium)".Comptes Rendus(dalam bahasa Prancis): 141.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-04-28.Diakses tanggal1 Juli2023.
  34. ^abMel'nikov, V. P. (1982). "Some Details in the Prehistory of the Discovery of Element 72".Centaurus.26(3): 317–322.Bibcode:1982Cent...26..317M.doi:10.1111/j.1600-0498.1982.tb00667.x.
  35. ^abKragh, Helge. “Niels Bohr’s Second Atomic Theory.” Historical Studies in the Physical Sciences, vol. 10, University of California Press, 1979, hlm. 123–186,https://doi.org/10.2307/27757389Diarsipkan2022-10-17 diWayback Machine..
  36. ^Bury, Charles R. (1921)."Langmuir's Theory of the Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules".J. Am. Chem. Soc.43(7): 1602–1609.doi:10.1021/ja01440a023.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-10-30.Diakses tanggal2023-07-01.
  37. ^Bohr, Niels (Juni 2008).The Theory of Spectra and Atomic Constitution: Three Essays.hlm.114.ISBN978-1-4365-0368-6.
  38. ^Niels Bohr (11 Desember 1922)."Nobel Lecture: The Structure of the Atom"(PDF).Diarsipkan(PDF)dari versi asli tanggal 2021-10-06.Diakses tanggal1 Juli2023.
  39. ^Paneth, F. A. (1922). "Das periodische System (Sistem periodik)".Ergebnisse der Exakten Naturwissenschaften 1(dalam bahasa Jerman). hlm. 362.
  40. ^Fernelius, W. C. (1982)."Hafnium"(PDF).Journal of Chemical Education.59(3): 242.Bibcode:1982JChEd..59..242F.doi:10.1021/ed059p242.Diarsipkan dariversi asli(PDF)tanggal 15 Maret 2020.Diakses tanggal1 Juli2023.
  41. ^Urbain, M. G. (1922)."Sur les séries L du lutécium et de l'ytterbium et sur l'identification d'un celtium avec l'élément de nombre atomique 72"[Deret L dari lutesium hingga iterbium dan identifikasi unsur 72 celtium].Comptes Rendus(dalam bahasa Prancis).174:1347.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-11-21.Diakses tanggal1 Juli2023.
  42. ^Hevesy, G. (1925). "The Discovery and Properties of Hafnium".Chemical Reviews.2:1–41.doi:10.1021/cr60005a001.
  43. ^von Hevesy, Georg (1923). "Über die Auffindung des Hafniums und den gegenwärtigen Stand unserer Kenntnisse von diesem Element".Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (A and B Series).56(7): 1503–1516.doi:10.1002/cber.19230560702.
  44. ^Scerri, Eric R. (1994)."Prediction of the nature of hafnium from chemistry, Bohr's theory and quantum theory".Annals of Science.51(2): 137–150.doi:10.1080/00033799400200161.
  45. ^"University Life 2005"(pdf).University of Copenghagen. hlm. 43.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-04-28.Diakses tanggal1 Juli2023.
  46. ^Curtis, David; Fabryka-Martin, June; Dixon, Pauland; Cramer, Jan (1999)."Nature's uncommon elements: plutonium and technetium".Geochimica et Cosmochimica Acta.63(2): 275–285.Bibcode:1999GeCoA..63..275C.doi:10.1016/S0016-7037(98)00282-8.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-06-27.Diakses tanggal2023-07-01.
  47. ^Albrecht, Bodo (11 Maret 2015)."Weak Zirconium Demand Depleting Hafnium Stock Piles".Tech Metals Insider.KITCO.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-04-28.Diakses tanggal1 Juli2023.
  48. ^"Noguère G., Courcelle A., Palau J.M., Siegler P. (2005)" Low-neutron-energy cross sections of the hafnium isotopes "."(PDF).Diarsipkan(PDF)dari versi asli tanggal 2021-04-11.Diakses tanggal2023-07-01.
  49. ^"Forschungsreaktor München II (FRM-II): Standort und Sicherheitskonzept"(PDF).Strahlenschutzkommission. 7 Februari 1996. Diarsipkan dariversi asli(PDF)tanggal 20 Oktober 2007.Diakses tanggal1 Juli2023.
  50. ^J. H. Schemel (1977).ASTM Manual on Zirconium and Hafnium.ASTM International. hlm. 21.ISBN978-0-8031-0505-8.
  51. ^C.W. Forsberg; K. Takase; N. Nakatsuka (2011). "Water Reactor". Dalam Xing L. Yan; Ryutaro Hino.Nuclear Hydrogen Production Handbook.CRC Press. hlm. 192.ISBN978-1-4398-1084-2.
  52. ^Hebda, John (2001)."Niobium alloys and high Temperature Applications"(PDF).CBMM. Diarsipkan dariversi asli(PDF)tanggal 17 Desember 2008.Diakses tanggal1 Juli2023.
  53. ^Maslenkov, S. B.; Burova, N. N.; Khangulov, V. V. (1980). "Effect of hafnium on the structure and properties of nickel alloys".Metal Science and Heat Treatment.22(4): 283–285.Bibcode:1980MSHT...22..283M.doi:10.1007/BF00779883.
  54. ^Beglov, V. M.; Pisarev, B. K.; Reznikova, G. G. (1992). "Effect of boron and hafnium on the corrosion resistance of high-temperature nickel alloys".Metal Science and Heat Treatment.34(4): 251–254.Bibcode:1992MSHT...34..251B.doi:10.1007/BF00702544.
  55. ^Voitovich, R. F.; Golovko, É. I. (1975). "Oxidation of hafnium alloys with nickel".Metal Science and Heat Treatment.17(3): 207–209.Bibcode:1975MSHT...17..207V.doi:10.1007/BF00663680.
  56. ^US 6013553,Wallace, Robert M.; Richard A. Stoltz & Glen D. Wilk, "Zirconium and/or hafnium oxynitride gate dielectric", diterbitkan tanggal 11 Januari 2000, diberikan kepadaTexas Instruments Inc.
  57. ^Markoff, John (27 Januari 2007)."Intel Says Chips Will Run Faster, Using Less Power".New York Times.Diarsipkandari versi asli tanggal 2017-08-26.Diakses tanggal1 Juli2023.
  58. ^Fulton III, Scott M. (27 Januari 2007)."Intel Reinvents the Transistor".BetaNews.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-04-29.Diakses tanggal1 Juli2023.
  59. ^Robertson, Jordan (27 Januari 2007)."Intel, IBM reveal transistor overhaul".The Associated Press.Diarsipkandari versi asli tanggal 2020-03-12.Diakses tanggal1 Juli2023.
  60. ^"Atomic Layer Deposition (ALD)".Semiconductor Engineering(dalam bahasa Inggris).Diarsipkandari versi asli tanggal 2022-10-10.Diakses tanggal1 Juli2023.
  61. ^Patchett, P. Jonathan (Januari 1983). "Importance of the Lu-Hf isotopic system in studies of planetary chronology and chemical evolution".Geochimica et Cosmochimica Acta.47(1): 81–91.Bibcode:1983GeCoA..47...81P.doi:10.1016/0016-7037(83)90092-3.
  62. ^Söderlund, Ulf; Patchett, P. Jonathan; Vervoort, Jeffrey D.; Isachsen, Clark E. (Maret 2004). "The 176Lu decay constant determined by Lu–Hf and U–Pb isotope systematics of Precambrian mafic intrusions".Earth and Planetary Science Letters.219(3–4): 311–324.Bibcode:2004E&PSL.219..311S.doi:10.1016/S0012-821X(04)00012-3.
  63. ^Blichert-Toft, Janne;Albarède, Francis (April 1997). "The Lu-Hf isotope geochemistry of chondrites and the evolution of the mantle-crust system".Earth and Planetary Science Letters.148(1–2): 243–258.Bibcode:1997E&PSL.148..243B.doi:10.1016/S0012-821X(97)00040-X.
  64. ^Patchett, P. J.; Tatsumoto, M. (11 December 1980)."Lu–Hf total-rock isochron for the eucrite meteorites".Nature.288(5791): 571–574.Bibcode:1980Natur.288..571P.doi:10.1038/288571a0.
  65. ^Kinny, P. D. (1 Januari 2003). "Lu-Hf and Sm-Nd isotope systems in zircon".Reviews in Mineralogy and Geochemistry.53(1): 327–341.Bibcode:2003RvMG...53..327K.doi:10.2113/0530327.
  66. ^Albarède, F.; Duchêne, S.; Blichert-Toft, J.; Luais, B.; Télouk, P.; Lardeaux, J.-M. (5 Juni 1997)."The Lu–Hf dating of garnets and the ages of the Alpine high-pressure metamorphism".Nature.387(6633): 586–589.Bibcode:1997Natur.387..586D.doi:10.1038/42446.
  67. ^Ramakrishnany, S.; Rogozinski, M. W. (1997). "Properties of electric arc plasma for metal cutting".Journal of Physics D: Applied Physics.30(4): 636–644.Bibcode:1997JPhD...30..636R.doi:10.1088/0022-3727/30/4/019.
  68. ^g. Alt, Helmut; Samuel, Edmond (1998)."Fluorenyl complexes of zirconium and hafnium as catalysts for olefin polymerization".Chem. Soc. Rev.27(5): 323–329.doi:10.1039/a827323z.
  69. ^Eagan, James (24 Februari 2017)."Combining polyethylene and polypropylene: Enhanced performance with PE/iPP multiblock polymers".Science.355(6327): 814–816.Bibcode:2017Sci...355..814E.doi:10.1126/science.aah5744.PMID28232574.Diarsipkandari versi asli tanggal 2022-10-25.Diakses tanggal2023-07-01.
  70. ^Helmholtz Association of German Research Centres(7 September 2022)."A new road towards spin-polarized currents".Nature Communications.Phys.org.13(1): 4147.doi:10.1038/s41467-022-31539-2.PMC9288546 alt=Dapat diakses gratisPeriksa nilai|pmc=(bantuan).PMID35842436Periksa nilai|pmid=(bantuan).
  71. ^"Occupational Safety & Health Administration: Hafnium".U.S. Department of Labor. Diarsipkan dariversi aslitanggal 13 Maret 2008.Diakses tanggal1 Juli2023.
  72. ^"CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Hafnium".www.cdc.gov.Diarsipkandari versi asli tanggal 2021-06-07.Diakses tanggal1 Juli2023.

Literatur

[sunting|sunting sumber]

Pranala luar

[sunting|sunting sumber]
Wikimedia Commons memiliki media mengenaiHafnium.
Lihat entrihafniumdi kamus bebas Wiktionary.
Tabel periodik
(besar)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Logam alkali Logam alkali tanah Lan­tanida Aktinida Logam transisi Logam miskin Metaloid Nonlogam poliatomik Nonlogam diatomik Gas mulia Sifat kimia
belum diketahui
Diperoleh dari "https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hafnium&oldid=25384806"