하프늄 .원자번호.72. Hf (hafnium )

[뻥짜머리]

주기율표 4족에 속하는 금속원소.

지르코늄(원자번호 40)과 화학적 성질이 비슷하다. 네덜란드의 물리학자 디르크 코스터와 헝가리 태생 스웨덴의 화학자 조르주 샤를 드 헤베시가 1923년 노르웨이와 그린란드에서 산출된 지르콘의 X선 스펙트럼을 분석해 그 속에 함유되어 있던 하프늄을 발견했으며, 이 원소가 발견된 도시인 코펜하겐(근대 라틴어로 하프니아)의 이름을 따서 명명했다. 약간 희귀한 이 원소는 지각에 5g/t 정도가 분산되어 있고, 지르코늄 광물에 일정량(지르코늄의 약 2~3％)이 존재하는데 일부 알바이트와 잔류결정화의 생성물인 키르톨라이트와 마찬가지로 변형 지르콘은 하프늄이 더 많다(미국 매사추세츠 주 록포트에서 산출되는 키르톨리어트에는 산화하프늄 비가 17％까지 되는 것도 있음). 상업적으로 이용되는 하프늄을 포함하고 있는 지르코늄 광물은 미국(주로 플로리다), 오스트레일리아, 브라질, 아프리카 서부 및 인도의 해변모래와 하천·강의 자갈에서 발견된다. 하프늄 증기는 태양의 대기에서 확인되었다.

지르코늄에서 하프늄을 분리할 때 선호되는 방법인 분별 결정과 증류는 이온 교환과 용매추출 기술로 대체되었다. 이 금속 자체는 사염화하프늄을 마그네슘으로 환원(크롤 법)하거나 사요오드화물을 열분해(드 보에르 반 아르켈 법)해서 만든다. 하프늄 금속은 단단하고 스테인리스 강과 같이 보인다. 하프늄은 열중성자를 잘 통과시키지 않고 내식성이 뛰어나기 때문에 원자로 제어봉을 만드는 데 사용된다. 하프늄은 철·티탄·니오브·탄탈 같은 전이금속과 합금을 만든다. 탄화탄탈 4㏖과 탄화하프늄 1㏖의 혼합물은 지금까지 알려진 내화성이 가장 뛰어난 물질로서 녹는점은 4,215K이다.

하프늄은 공기와 반응하지 않으며(산화물이나 질소화물의 보호막을 형성함), 약산에 녹지 않는다. 하프늄의 가장 흔한 산화상태는 ＋4이지만, 소수의 3가 화합물도 알려져 있다. 하프늄은 지르코늄과 화학적 성질이 유사한데, 이는 전자배열이 비슷하고 이온 반지름과 원자 반지름이 거의 동일하기 때문이다. 하프늄의 반지름은 란탄족 수축결과 지르코늄의 반지름과 일치한다. 천연 하프늄은 6개의 안정한 동위원소인 ¹⁷⁴Hf(0.2％), ¹⁷⁵Hf(5.2％), ¹⁷⁷Hf(18.5％), ¹⁷⁸Hf(27.1％), ¹⁷⁹Hf(13.8％), ¹⁸⁰Hf(35.2％)의 혼합물이다.

원자번호 72

원자량 178.49

녹는점 2,150℃

끓는점 5,400℃

비중 13.31(20℃)

원자가 4

전자배열 2-8-18-32-10-2

또는 (Xe)4f¹⁴5d²6s²