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Hafnium ( Hf )

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Description générale :  

Découvert en 1923 par D. Coster et G.C. von Hevesey à Copenhague, Danemark

L'Hafnium est un métal argenté et ductile que l'on trouve dans tous les minéraux qui contiennent du zirconium. La chimie des deux métaux est semblable, ce qui les rend difficiles à séparer et les propriétés de chacun sont très affectées par la présence de l'autre comme impureté. Aussi bien le zirconium que le hafnium sont extraits comme métal pur en réduisant le tétrahaloïde par le magnésium, l'ensemble du procédé étant effectué sous argon du fait que les deux métaux se combinent avec d'autres gaz (l'azote, par exemple). La quantité d'hafnium dans la croûte terrestre est de 5,3 ppm.

L'hafnium résiste à la corrosion dans l'air du fait de la formation d'un film d'oxyde, bien que l'hafnium en poudre se consume dans l'air. Il n'est pas affecté par les alcalis ou les acides, à l'exception de l'acide fluorhydrique. On peut utiliser l'hafnium pour contrôler la recristallisation des filaments de tungstène mais son application principale est comme barre de contrôle de réactivité dans les réacteurs nucléaires du fait de sa capacité à absorber les neutrons. La capacité de l'hafnium à absorber les neutrons signifie qu'il peut parfois être une impureté gênante dans le zirconium qui est utilisé dans l'ingénierie nucléaire.

   

Caractéristiques atomiques

Distribution isotopique naturelle No. de masse %
174 0.2
176 5.2
177 18.5
178 27.1
179 13.8
180 35.2
Fonction de travail photo-électrique ( eV ) 3,9
Numéro atomique 72
Poids atomique ( amu ) 178,49
Potentiel d'ionisation No. eV
1 7.0
2 14.9
3 23.3
4 33.3
Rayon atomique - Goldschmidt ( nm ) 0,159
Sect. efficace d'absorp. des neutrons therm. ( Barns ) 103
Structure de cristal HCP
Structure électronique Xe 4f14 5d2 6s2
Valences indiquées 4

Caractéristiques mécaniques

Condition du matériau Recuite Dure Polycristallin
Coefficient de Poisson     0,26
Dureté - Vickers 150-180
Module d'élasticité cubique ( GPa )     109
Module de tension ( GPa )     141
Résistance à la traction ( MPa ) 445 745
Tension de fluage ( MPa ) 240 365

Caractéristiques physiques

Densité à 20C ( g cm-3 ) 13,1
Point d'ébullition ( C ) 4602
Point de fusion ( C ) 2227

Caractéristiques thermiques

Chaleur latente d'évaporation ( J g-1 ) 3700
Chaleur latente de fusion ( J g-1 ) 122
Chaleur spécifique à 25C ( J K-1 kg-1 ) 146
Coefficient d'expansion thermique à 0-100C ( x10-6 K-1 ) 6,0
Conductivité thermique à 0-100C ( W m-1 K-1 ) 23,0

Caractéristiques électriques

Résistivité à 20C ( µOhmcm ) 32,2
Coefficient de température à 0-100C ( K-1 ) 0,0044
Température critique de superconductivité ( K ) 0,128

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