Wikipedia

Hafnium

unsur kimia dengan lambang Hf dan nomor atom 72
Untuk unsur kimia yang dulunya diberi nama Hahnium, lihat Dubnium. Untuk kelompok yang menyebabkan kebobolan data Microsoft Exchange Server 2021, lihat Hafnium (kelompok mata-mata siber).
Artikel ini bukan mengenai senyawa hidrogen fluorida, dengan rumus HF.

Hafnium adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Hf dan nomor atom 72. Sebuah logam transisi tetravalen berwarna abu-abu keperakan yang berkilau, hafnium secara kimia menyerupai zirkonium dan ditemukan dalam banyak mineral zirkonium. Keberadaannya telah diprediksi oleh Dmitri Mendeleev pada tahun 1869, meskipun baru diidentifikasi pada tahun 1923, oleh Dirk Coster dan George de Hevesy,[4][5] menjadikannya unsur stabil kedua terakhir yang ditemukan (yang terakhir adalah renium pada tahun 1925). Hafnium dinamai dari Hafnia, nama Latin untuk Kopenhagen, tempat di mana ia ditemukan.[6][7]

72Hf
Hafnium
Batang kristal hafnium
Garis spektrum hafnium
Sifat umum
Pengucapan/hafnium/[1]
Penampilanabu-abu baja
Hafnium dalam tabel 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 unsur  logam transisi
Berat atom standar (Ar)
  • 178,486±0,006
  • 178,49±0,01 (diringkas)
Konfigurasi elektron[Xe] 4f14 5d2 6s2
Elektron per kelopak2, 8, 18, 32, 10, 2
Sifat fisik
Fase pada STS (0 °C dan 101,325 kPa)padat
Titik lebur2506 K ​(2233 °C, ​4051 °F)
Titik didih4876 K ​(4603 °C, ​8317 °F)
Kepadatan mendekati s.k.13,31 g/cm3
saat cair, pada t.l.12 g/cm3
Kalor peleburan27,2 kJ/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
pada T (K) 2689 2954 3277 3679 4194 4876
Sifat atom
Bilangan oksidasi−2, 0, +1, +2, +3, +4 (oksida amfoter)
ElektronegativitasSkala Pauling: 1,3
Energi ionisasike-1: 658,5 kJ/mol
ke-2: 1440 kJ/mol
ke-3: 2250 kJ/mol
Jari-jari atomempiris: 159 pm
Jari-jari kovalen175±10 pm
Lain-lain
Kelimpahan alamiprimordial
Struktur kristal ​susunan padat heksagon (hcp)
Struktur kristal Hexagonal close packed untuk hafnium
Kecepatan suara batang 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+75,0×10−6 cm3/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
Penamaandari Hafnia. Latin untuk: Kopenhagen, tempat ia ditemukan
PrediksiD. Mendeleev (1869)
Penemuan dan isolasi pertamaD. Coster dan G. Hevesy (1922)
Isotop hafnium yang utama
Iso­top Kelim­pahan Waktu paruh (t1/2) Mode peluruhan Pro­duk
172Hf sintetis 1,87 thn ε 172Lu
174Hf 0,16% 2×1015 thn 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 8,9×106 thn β− 182Ta
| referensi | di Wikidata

Hafnium digunakan dalam beberapa filamen dan elektroda. Beberapa proses fabrikasi semikonduktor menggunakan oksidanya untuk sirkuit terpadu pada 45 nanometer dan panjang fitur yang lebih kecil. Beberapa paduan super yang digunakan untuk aplikasi khusus mengandung hafnium yang dikombinasikan dengan niobium, titanium, atau wolfram.

Penampang lintang penangkapan neutron hafnium yang besar membuatnya menjadi bahan yang baik untuk penyerapan neutron dalam batang kendali di pembangkit listrik tenaga nuklir, tetapi pada saat yang sama mengharuskannya dihilangkan dari paduan zirkonium tahan korosi transparan-neutron yang digunakan dalam reaktor nuklir.

Karakteristik

sunting

Sifat fisik

sunting
 
Potongan hafnium

Hafnium adalah logam mengilap, keperakan, ulet yang tahan korosi dan secara kimia mirip dengan zirkonium[8] karena mereka memiliki jumlah elektron valensi yang sama dan berada dalam golongan yang sama. Efek relativistik mereka pun serupa: Ekspansi jari-jari atom yang diperkirakan dari periode 5 ke 6 hampir sepenuhnya dibatalkan oleh adanya kontraksi lantanida. Hafnium berubah dari bentuk alfa, kisi padat heksagon, menjadi bentuk beta, kisi kubus berpusat-badan, pada suhu 2388 K.[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 adalah kepadatannya, dengan zirkonium memiliki sekitar setengah kepadatan hafnium. Sifat nuklir hafnium yang paling menonjol adalah penampang lintang penangkapan neutron termalnya yang tinggi dan bahwa inti dari beberapa isotop hafnium yang berbeda dengan mudah menyerap dua atau lebih neutron masing-masing.[8] Berbeda dengan ini, zirkonium secara praktis transparan terhadap neutron termal, dan umumnya digunakan untuk komponen logam reaktor nuklir—khususnya kelongsong batang bahan bakar nuklirnya.

Sifat kimia

sunting
Lihat pula Kategori: Senyawa hafnium
 
Hafnium dioksida

Hafnium bereaksi di udara untuk membentuk lapisan pelindung yang menghambat korosi lebih lanjut. Logam ini tidak mudah diserang oleh asam tetapi dapat dioksidasi dengan halogen atau dapat dibakar di udara. Seperti logam saudaranya zirkonium, hafnium yang terbelah halus dapat menyala secara spontan di udara. Logam ini tahan terhadap alkali pekat.

Sebagai konsekuensi dari kontraksi 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 dan kelarutannya dalam pelarut adalah perbedaan utama dalam sifat kimia unsur kembar ini.[10]

Isotop

sunting
Artikel utama: Isotop hafnium

Setidaknya 36 isotop hafnium telah teramati, dengan nomor massa mulai dari 153 hingga 188.[11][12] Lima isotop stabil berada dalam kisaran 176 hingga 180. Waktu paruh isotop radioaktif berkisar mulai dari 400 ms untuk 153Hf[12] hingga 7,0×1016 tahun untuk yang paling stabil, isotop primordial 174Hf.[11][13]

Radionuklida punah 182Hf memiliki waktu paruh 8,9±0,1 juta tahun, dan merupakan sebuah isotop pelacak penting untuk pembentukan inti planet.[14] Isomer nuklir 178m2Hf pernah menjadi pusat kontroversi selama beberapa tahun mengenai potensi penggunaannya sebagai senjata.

Keterjadian

sunting
 
Kristal zirkon (2×2 cm) dari Tocantins, Brasil

Hafnium diperkirakan membentuk sekitar 5,8 ppm massa kerak Bumi bagian atas. Ia tidak eksis sebagai unsur bebas di Bumi, tetapi ditemukan dalam larutan padat bersama dengan zirkonium dalam senyawa zirkonium alami seperti zirkon, ZrSiO4, yang biasanya memiliki sekitar 1–4% Zr digantikan oleh Hf. Jarang terjadi, rasio Hf/Zr akan meningkat selama kristalisasi untuk menghasilkan mineral isostruktural hafnon (Hf,Zr)SiO
4, dengan atom Hf > Zr.[15] Sebuah nama usang untuk berbagai zirkon yang mengandung konten Hf yang tidak biasa tinggi adalah alvit.[16]

Sumber utama bijih zirkon (dan karenanya hafnium) adalah endapan bijih pasir mineral berat, pegmatit, khususnya di Brasil dan Malawi, dan intrusi karbonatit, khususnya Crown Polymetallic Deposit di Gunung Weld, Australia Barat. Sumber hafnium potensial adalah tuf trasit yang mengandung zirkon-hafnium silikat langka eudialit atau armstrongit, di Dubbo, New South Wales, Australia.[17]

Produksi

sunting
 
Lelehan ujung dari sebuah elektroda hafnium habis pakai yang digunakan dalam tanur peleburan ulang berkas 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 bijih titanium ilmenit dan rutil menghasilkan 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 efek optik film tipis

Sifat kimia hafnium dan zirkonium hampir identik, yang membuat keduanya sulit dipisahkan.[19] Metode yang pertama kali digunakan—kristalisasi fraksional garam 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. Proses ekstraksi cair–cair dengan 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 adalah hafnium(IV) klorida.[23] Hafnium(IV) klorida yang telah dimurnikan diubah menjadi logam hafnium melalui reduksi dengan magnesium atau natrium, seperti pada proses Kroll.[24]

 

Pemurnian lebih lanjut dilakukan melalui reaksi transpor kimiawi yang dikembangkan oleh Arkel dan de Boer: Dalam bejana tertutup, hafnium akan bereaksi dengan iodin pada suhu 500 °C (900 °F), membentuk hafnium(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 memastikan kesetimbangan kimia tetap mendukung produksi hafnium.[10][25]

 
 

Senyawa

sunting

Karena adanya kontraksi lantanida, jari-jari ionik hafnium(IV) (0,78 ångström) hampir sama dengan jari-jari zirkonium(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 membentuk senyawa anorganik dalam keadaan oksidasi +4. Halogen akan bereaksi dengannya membentuk hafnium tetrahalida.[26] Pada suhu yang lebih tinggi, hafnium bereaksi dengan oksigen, nitrogen, karbon, boron, belerang, dan silikon.[26] Beberapa senyawa hafnium dalam keadaan oksidasi yang lebih rendah telah diketahui.[27]

Hafnium(IV) klorida dan 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 berbagai senyawa organohafnium seperti hafnosena diklorida dan tetrabenzilhafnium.

Hafnium oksida (HfO2) yang berwarna putih, dengan titik lebur 2.812 °C dan titik didih kira-kira 5.100 °C, sangat mirip dengan zirkonia, tetapi sedikit lebih basa.[10] Hafnium karbida adalah senyawa biner paling tahan api yang 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 karbida tantalum 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
 
Rekaman fotografi karakteristik garis emisi sinar-X dari beberapa unsur dan kuningan

Dalam laporannya di The Periodic Law of the Chemical Elements, pada tahun 1869, Dmitri Mendeleev secara implisit meramalkan adanya analog titanium dan zirkonium yang lebih berat. Pada saat perumusannya pada tahun 1871, Mendeleev percaya bahwa unsur-unsur disusun berdasarkan massa atomnya dan menempatkan lantanum (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-X yang dilakukan oleh Henry Moseley pada tahun 1914 menunjukkan ketergantungan langsung antara garis spektrum dan muatan inti efektif. Hal ini menyebabkan muatan inti, atau nomor atom suatu unsur, digunakan untuk memastikan tempatnya dalam tabel periodik. Dengan metode ini, Moseley menentukan jumlah lantanida dan 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 Urbain menegaskan bahwa dia telah menemukan unsur 72 dalam unsur tanah jarang pada tahun 1907 dan menerbitkan hasilnya tentang celtium pada 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 penemuan celtium, 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 Bohr dan 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 dari Friedrich 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 Coster dan Georg von Hevesy termotivasi 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 dalam zirkon di 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 Sains Universitas Kopenhagen menggunakan gambar gaya atom hafnium dalam segelnya.[45]

Hafnium dipisahkan dari zirkonium melalui rekristalisasi berulang dari amonium atau kalium fluorida ganda oleh Valdemar T. Jantzen dan von Hevesey.[20] Anton E. van Arkel dan Jan H. de Boer adalah dua orang pertama yang membuat hafnium metalik dengan melewatkan uap hafnium tetraiodida di atas filamen wolfram yang 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 unsur radioaktif dan 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

Sebagian besar hafnium yang dihasilkan digunakan dalam pembuatan batang kendali untuk reaktor 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 setelah bencana 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

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 ≈ 2000 barn)[48] sekitar 600 kali dari zirkonium (unsur lain yang merupakan penyerap neutron yang baik untuk batang kendali adalah kadmium dan boron). Sifat mekaniknya yang sangat baik dan sifat ketahanan korosinya yang luar biasa memungkinkan penggunaannya di lingkungan yang keras dari reaktor air bertekanan.[22] Reaktor penelitian Jerman FRM II menggunakan 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 dari Pembangkit Listrik Tenaga Atom Shippingport (sebuah konversi reaktor angkatan laut) menjadi pengecualian penting.[51]

Paduan

sunting
 
Nosel roket yang mengandung hafnium pada Apollo Lunar Module di sudut kanan bawah

Hafnium digunakan dalam beberapa paduan dengan besi, titanium, niobium, tantalum, dan logam lainnya. Paduan yang digunakan untuk nosel pendorong roket cair, misalnya mesin utama Apollo 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 ketahanan korosi terutama 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

Senyawa berbasis hafnium digunakan dalam gerbang transistor sebagai insulator pada sirkuit terpadu generasi 45 nm (dan di bawahnya) dari Intel, IBM dan lainnya.[56][57] Senyawa berbasis hafnium oksida adalah dielektrik tinggi-k yang praktis, memungkinkan pengurangan arus bocor gerbang yang meningkatkan kinerja pada skala tersebut.[58][59][60]

Geokimia isotop

sunting

Isotop hafnium dan lutesium (bersama dengan iterbium) juga digunakan dalam aplikasi geokronologi dan geokimia isotop, dalam penanggalan lutesium–hafnium. Ia sering digunakan sebagai pelacak evolusi isotop mantel Bumi sepanjang waktu.[61] Ini karena 176Lu meluruh menjadi 176Hf dengan waktu paruh sekitar 37 miliar tahun.[62][63][64]

Pada sebagian besar bahan geologi, zirkon adalah inang hafnium yang dominan (>10.000 ppm) dan sering menjadi fokus penelitian hafnium dalam bidang geologi.[65] Hafnium mudah disubstitusi ke dalam kisi kristal zirkon, 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 seperti mantel 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.

Garnet adalah 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 peristiwa metamorfis.[66]

Kegunaan lainnya

sunting

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

Kandungan energi tinggi dari 178m2Hf menjadi perhatian program yang didanai DARPA di Amerika Serikat. Program ini akhirnya menyimpulkan bahwa penggunaan isomer nuklir hafnium 178m2Hf yang disebutkan di atas untuk membangun senjata hasil-tinggi dengan mekanisme pemicu sinar-X—sebuah aplikasi emisi gama yang diinduksi—tidak mungkin dilakukan karena biayanya. Lihat kontroversi hafnium.

Senyawa metalosena hafnium dapat dibuat dari hafnium tetraklorida dan berbagai spesies ligan jenis siklopentadiena. Metalosena hafnium yang mungkin paling sederhana adalah hafnosena diklorida. Metalosena hafnium adalah bagian dari kumpulan besar katalis metalosena logam transisi golongan 4[68] yang digunakan di seluruh dunia dalam produksi resin poliolefin seperti polietilena dan polipropilena.

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 diselenida dipelajari dalam spintronika berkat gelombang kepadatan muatan dan superkonduktivitasnya.[70]

Pencegahan

sunting

Perlu kehati-hatian saat memproses hafnium karena ia bersifat piroforik—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/m3 selama 8 jam hari kerja. Institut Nasional untuk Keselamatan dan Kesehatan Kerja (NIOSH) telah menetapkan batas paparan yang direkomendasikan (REL). Pada kadar 50 mg/m3, hafnium langsung berbahaya bagi kehidupan dan kesehatan.[72]

Referensi

sunting
  1. ^ (Indonesia) "Hafnium". KBBI Daring. Diakses tanggal 17 Juli 2022. 
  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. ISBN 0-8493-0486-5. 
  3. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. hlm. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  4. ^ a b Coster, D.; Hevesy, G. (1923). "On the Missing Element of Atomic Number 72". Nature. 111 (2777): 79. Bibcode:1923Natur.111...79C. doi:10.1038/111079a0  . 
  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. ISBN 978-0-19-163501-4. 
  7. ^ Knapp, Brian J. (2002). Francium to Polonium. Oxford: Atlantic Europe Publishing Company. hlm. 10. ISBN 0717256774. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-01. Diakses tanggal 2023-07-01. 
  8. ^ a b c d e f Schemel, 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. ISBN 978-0-8031-0505-8. 
  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. ^ a b c d Holleman, 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. ISBN 978-3-11-007511-3. 
  11. ^ a b Barbalace, Kenneth L. "Periodic Table of Elements: Hf – Hafnium". environmentalchemistry.com. J.K. Barbalace Inc. Diakses tanggal 30 Juni 2023. 
  12. ^ a b Templat:NUBASE 2016
  13. ^ Caracciolo, V.; Nagorny, S.; Belli, P.; et al. (2020). "Search for α decay of naturally occurring Hf-nuclides using a Cs2HfCl6 scintillator". Nuclear Physics A. 1002 (121941): 121941. arXiv:2005.01373  . 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. PMC 6398955  . PMID 30842690. 
  15. ^ Deer, William Alexander; Howie, Robert Andrew; Zussmann, Jack (1982). The Rock-Forming Minerals: Orthosilicates. 1A. Longman Group Limited. hlm. 418–442. ISBN 978-0-582-46526-8. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-01. Diakses tanggal 2023-07-01. 
  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 dari versi asli (PDF) tanggal 28 Februari 2008. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  18. ^ Gambogi, Joseph (2010). "2008 Minerals Yearbook: Zirconium and Hafnium". United States Geological Survey. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-11-12. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-11-12. Diakses tanggal 2023-07-01. 
  20. ^ a b van 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. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-11-12. Diakses tanggal 2023-07-01. 
  21. ^ a b van 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. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-11-12. Diakses tanggal 2023-07-01. 
  22. ^ a b c Hedrick, James B. "Hafnium" (PDF). United States Geological Survey. Diarsipkan (PDF) dari versi asli tanggal 2012-02-20. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2016-03-03. Diakses tanggal 2023-07-01. 
  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. ^ a b van 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. ^ a b c d e "Los Alamos National Laboratory – Hafnium". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2017-08-11. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  27. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (edisi ke-2), Oxford: Butterworth-Heinemann, hlm. 971–975, ISBN 0-7506-3365-4 
  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  . 
  30. ^ Kaji, Masanori (2002). "D. I. Mendeleev's concept of chemical elements and The Principles of Chemistry" (PDF). Bulletin for the History of Chemistry. 27: 4. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 17 Desember 2008. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-04-28. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  34. ^ a b Mel'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. ^ a b Kragh, 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/10.2307/27757389 Diarsipkan 2022-10-17 di Wayback 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. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-10-30. Diakses tanggal 2023-07-01. 
  37. ^ Bohr, Niels (Juni 2008). The Theory of Spectra and Atomic Constitution: Three Essays. hlm. 114. ISBN 978-1-4365-0368-6. 
  38. ^ Niels Bohr (11 Desember 1922). "Nobel Lecture: The Structure of the Atom" (PDF). Diarsipkan (PDF) dari versi asli tanggal 2021-10-06. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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 dari versi asli (PDF) tanggal 15 Maret 2020. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-11-21. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-04-28. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-06-27. Diakses tanggal 2023-07-01. 
  47. ^ Albrecht, Bodo (11 Maret 2015). "Weak Zirconium Demand Depleting Hafnium Stock Piles". Tech Metals Insider. KITCO. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-04-28. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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 tanggal 2023-07-01. 
  49. ^ "Forschungsreaktor München II (FRM-II): Standort und Sicherheitskonzept" (PDF). Strahlenschutzkommission. 7 Februari 1996. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 20 Oktober 2007. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  50. ^ J. H. Schemel (1977). ASTM Manual on Zirconium and Hafnium. ASTM International. hlm. 21. ISBN 978-0-8031-0505-8. 
  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. ISBN 978-1-4398-1084-2. 
  52. ^ Hebda, John (2001). "Niobium alloys and high Temperature Applications" (PDF). CBMM. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 17 Desember 2008. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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 kepada Texas Instruments Inc. 
  57. ^ Markoff, John (27 Januari 2007). "Intel Says Chips Will Run Faster, Using Less Power". New York Times. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2017-08-26. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  58. ^ Fulton III, Scott M. (27 Januari 2007). "Intel Reinvents the Transistor". BetaNews. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-04-29. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  59. ^ Robertson, Jordan (27 Januari 2007). "Intel, IBM reveal transistor overhaul". The Associated Press. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-03-12. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  60. ^ "Atomic Layer Deposition (ALD)". Semiconductor Engineering (dalam bahasa Inggris). Diarsipkan dari versi asli tanggal 2022-10-10. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  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. PMID 28232574. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2022-10-25. Diakses tanggal 2023-07-01. 
  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. PMC 9288546   Periksa nilai |pmc= (bantuan). PMID 35842436 Periksa nilai |pmid= (bantuan). 
  71. ^ "Occupational Safety & Health Administration: Hafnium". U.S. Department of Labor. Diarsipkan dari versi asli tanggal 13 Maret 2008. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 
  72. ^ "CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Hafnium". www.cdc.gov. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-06-07. Diakses tanggal 1 Juli 2023. 

Literatur

sunting

Pranala luar

sunting
 
Wikimedia Commons memiliki media mengenai Hafnium.
 
Lihat entri hafnium di kamus bebas Wiktionary.
Diperoleh dari "https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hafnium&oldid=25384806"