Hafnium Halbzeuge kaufen

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Fakten über Hafnium

Das paramagnetische Metall mit dem Symbol Hf ist ein silbergrau glänzendes Metall. Das Übergangsmetall befindet sich im Periodensystem in der 4. Nebengruppe. Die Eigenschaften von Hafnium sind zu dem im Periodensystem nah gelegenem Zirkonium sehr ähnlich. Es ist eines der letzten Entdeckungen der stabilen Elemente des Periodensystems.

Geschichte von Hafnium

Das chemische Element Hafnium wurde in der Stadt Kopenhagen entdeckt, welche den lateinischen Namen „Hafnia“ trug. Erste Hinweise auf die Existenz eines weiteren Elements ergaben sich bei Untersuchungen des 1912 gefundenen Moselyschen Gesetzes. Der Atomphysiker Nils Bohr sagte in seiner 1922 veröffentlichen Arbeit zur Atomtheorie voraus, dass das Element 72 ähnlich zu Zirkonium sein müsse. Durch Röntgenspektroskopie wurde 1923 das Element in norwegischem Zirkon entdeckt. In weiteren Untersuchungen stellte sich heraus, dass in Hafnium immer zirkoniumhaltige Mineralien enthalten sind. Jantzen und Hevesy trennten Hafnium vom Zirkonium durch wiederholte Kristallisation der Diammonium- und Dikaliumfloride. Mittels Reduktion mit Natrium gewann man elementares Hafnium.

Herstellung von Hafnium

Hafnium ist ein auf der kontinentalen Erdkruste seltenes Element und vergleichbar mit Brom und Caesium. Aus den Zirkon-Mineralen Zirkon und Allendeit ist Hafnium als Fremdbeimengung oft enthalten mit meist 2% des Zirkoniumgehaltes. Zirkon-Varietät Alvit ist eines des wenigen Minerale, welches mehr Hafnium als Zirconium enthält. Die wichtigsten Lagerstätten sind Australien und Südafrika.

Zur Trennung des Hafniums vom Zirkon werden Extraktionsverfahren angewendet. Dabei nutzt man die unterschiedliche Löslichkeit bestimmter Zirconium- und Hafniumsalze in speziellen Lösungsmitteln. Fraktionierte Destillation und Ionenaustausche sind weitere Trennungsmöglichkeiten. Das abgetrennte Hafnium kann anschließend nach dem Kroll-Prozess in Hafniumchlorid überführt werden. Durch Reduktion mit Natrium oder Magnesium gewinnt man elementares Hafnium. Wendet man das Van-Arkel-de-Boer-Verfahren an, so lässt sich noch reineres Hafnium herstellen.

Hafnium in hoher Reinheit ist weich und biegsam. Durch diese Eigenschaften kann es gewalzt und geschmiedet werden. Die Verunreinigung mit Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoff lassen den Werkstoff spröde werden. Die weitere Verarbeitung ist schwierig. Als reaktives Metall reagiert das unedle Metall beim Erhitzen mit Sauerstoff. Weitere Nichtmetalle wie Stickstoff, Kohlenstoff, Bor und Silizium bilden Verbindungen. Eine Oxidschicht passiviert so das Metall und schützt unter Raumtemperatur vor weiterer Oxidation. Typischerweise ist Hafnium aufgrund der gebildeten Oxidschicht gegen Säuren beständig.

Einsatzgebiete des Metalls

Aufgrund der schwierigen und kostenintensiven Gewinnung wird dieses Material nur in geringen Mengen eingesetzt.  Das Haupteinsatzgebiet ist die Kerntechnik. Aufgrund der Reaktionsgeschwindigkeit mit geringen Mengen von Sauerstoff und Stickstoff wird es bevorzugt verwendet, um kleinste Mengen dieser Stoffe aus Ultrahochvakuum-Anlagen zu entfernen. Verbrennt das Material, emittiert das Metall ein sehr helles Licht. Blitzlichtlampen mit Hafnium haben daher eine besonders hohe Lichtausbeute. Als Legierungselement in anderen Metallen wie zum Beispiel Niob, Tantal, Molybdän und Wolfram erhöht es die Festigkeit.