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Hafnio

El hafnio es un elemento químico ; su símbolo es Hf y su número atómico es 72. Es un metal de transición tetravalente , brillante y de color gris plateado. Químicamente, se asem...

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El hafnio es un elemento químico ; su símbolo es Hf y su número atómico es 72. Es un metal de transición tetravalente , brillante y de color gris plateado. Químicamente, se asemeja al circonio y se encuentra en muchos minerales de circonio . Su existencia fue predicha por Dmitri Mendeléyev en 1869, aunque no fue identificado hasta 1922 por Dirk Coster y George de Hevesy . El hafnio recibe su nombre de Hafnia , el nombre latino de Copenhague , donde fue descubierto. Este elemento se obtiene únicamente por separación del circonio , y la mayor parte de la producción mundial de hafnio proviene de procesos que también producen circonio. Estos procesos utilizan depósitos de arenas minerales pesadas , que incluyen minerales como el circón , el rutilo y la ilmenita , entre otros.

El hafnio se usa con mayor frecuencia en aleaciones con níquel y se utilizó en grandes cantidades para producir las barras de control utilizadas en los reactores nucleares . Su gran sección transversal de captura de neutrones lo convierte en un buen material para la absorción de neutrones en las barras de control de las centrales nucleares , pero al mismo tiempo requiere que se elimine de las aleaciones de circonio resistentes a la corrosión y transparentes a los neutrones utilizadas en los reactores nucleares . Es dúctil y también se utiliza en filamentos y electrodos . Algunos procesos de fabricación de semiconductores utilizan su óxido para circuitos integrados de 45 nanómetros (1,8 × 10⁻⁶ pulgadas) y menores, y las superaleaciones utilizadas para aplicaciones especiales pueden contener hafnio en combinación con niobio , titanio o tungsteno . 

El hafnio puro no es tóxico , pero es extremadamente inflamable , hasta el punto de ser pirofórico , capaz de combustión espontánea en el aire. Varios procesos industriales involucrados en la producción de hafnio generan subproductos que pueden ser peligrosos al liberarse al medio ambiente, y varios compuestos de hafnio presentan riesgos propios. Un isómero nuclear del hafnio, el ¹⁷⁸M²Hf , fue objeto de controversia por su potencial uso como arma, pero nunca se ha producido con éxito para su uso práctico.

Características

Características físicas

Trozos de hafnio

El hafnio es un metal brillante, plateado y dúctil [ 13 ] , resistente a la corrosión y químicamente similar al circonio [ 14 ] , ya que ambos tienen el mismo número de electrones de valencia y pertenecen al mismo grupo. Además, sus efectos relativistas son similares: la expansión esperada de los radios atómicos del periodo 5 al 6 se cancela casi exactamente con la contracción lantánida . El hafnio cambia de su forma alfa, una red hexagonal compacta, a su forma beta, una red cúbica centrada en el cuerpo, a 2388 K (2115 °C; 3839 °F) [ 15 ] . Las propiedades físicas de las muestras de hafnio metálico se ven notablemente afectadas por las impurezas de circonio, especialmente las propiedades nucleares, ya que estos dos elementos se encuentran entre los más difíciles de separar debido a su similitud química [ 14 ] .   

Una diferencia física notable entre estos metales es su densidad , ya que el circonio tiene aproximadamente la mitad de la densidad del hafnio. Las propiedades nucleares más notables del hafnio son su elevada sección transversal de captura de neutrones térmicos , aproximadamente tres órdenes de magnitud mayor que la del circonio, [ 13 ] y que los núcleos de varios isótopos diferentes de hafnio absorben fácilmente dos o más neutrones cada uno. [ 14 ] Debido a que el circonio es prácticamente transparente a los neutrones térmicos, se utiliza comúnmente para los componentes metálicos de los reactores nucleares, especialmente el revestimiento de sus barras de combustible nuclear . [ 14 ]

Características químicas

Dióxido de hafnio ( HfO₂ )

El hafnio reacciona en el aire para formar una película protectora de óxido de hafnio en la fase monoclínica que inhibe la corrosión . [ 16 ] A pesar de esto, el metal es atacado por el ácido fluorhídrico y el ácido sulfúrico concentrado, y puede oxidarse con halógenos [ 17 ] o quemarse en el aire. Al igual que su metal hermano, el zirconio, el hafnio finamente dividido puede encenderse espontáneamente en el aire. [ 13 ] El metal es resistente a los álcalis concentrados . [ 17 ]

Como consecuencia de la contracción lantánida , la química del hafnio y el zirconio es tan similar que no se pueden diferenciar basándose en reacciones químicas distintas. Los puntos de fusión y ebullición de los compuestos y la solubilidad en disolventes son las principales diferencias en la química de estos elementos gemelos. [ 18 ]

isótopos

Se han observado al menos 40 isótopos de hafnio, con números de masa que van desde 153 hasta 192. [ 19 ] Los cinco isótopos estables tienen números de masa desde 176 hasta 180 inclusive; el 174 Hf primordial tiene una vida media muy larga.3,8 × 10 16 años. [ 11 ]

El radionúclido extinto 182 Hf tiene una vida media de8,90  millones de años , y es un isótopo trazador importante para la formación de núcleos planetarios . [ 20 ] Ningún otro radioisótopo tiene una vida media superior a 1,87 años. [ 21 ]

El isómero nuclear de mayor duración , el 178m2Hf (31 años), fue objeto de controversia durante varios años debido a su potencial uso como arma. Debido a su alta energía en comparación con el estado fundamental 178Hf , el isómero fue analizado por su capacidad de inducir emisión gamma , lo que podría utilizarse como arma para producir grandes cantidades de radiación gamma simultáneamente. [ 22 ] Las aplicaciones del isómero se han visto frustradas debido a la dificultad de producirlo sin que el producto se destruya inmediatamente [ 23 ], así como a su altísimo coste. [ 24 ]

Aparición

Cristal de circón (2×2 cm) de Tocantins , Brasil.

Se estima que el hafnio constituye entre 3,0 y 4,8 ppm de la corteza superior de la Tierra en masa. [ 25 ] : 5 [ 26 ] No existe como elemento libre en la Tierra, sino que se encuentra combinado en solución sólida con circonio en compuestos naturales de circonio como el circón , ZrSiO 4 , que generalmente tiene alrededor del 1–4% del Zr reemplazado por Hf. Raramente, la relación Hf/Zr aumenta durante la cristalización para dar el mineral isoestructural hafnón (Hf,Zr)SiO 4 , con Hf atómico > Zr. [ 27 ] Un nombre obsoleto para una variedad de circón que contiene un contenido de Hf inusualmente alto es alvita . [ 28 ]

Una fuente importante de menas de circón (y por lo tanto de hafnio) son los depósitos de menas de arenas minerales pesadas , pegmatitas , particularmente en Brasil y Malawi , e intrusiones de carbonatita , especialmente el depósito polimetálico Crown en Mount Weld , Australia Occidental . Una fuente potencial de hafnio son las tobas traquíticas que contienen silicatos de circón-hafnio raros, eudialita o armstrongita , en Dubbo, Nueva Gales del Sur , Australia. [ 29 ]

Producción

Punta fundida de un electrodo consumible de hafnio utilizado en un horno de refundición por haz de electrones , un cubo de 1 cm y un lingote de hafnio oxidado refundido por haz de electrones (de izquierda a derecha). 

Los depósitos de arenas minerales pesadas de los minerales de titanio ilmenita y rutilo producen la mayor parte del circonio extraído y, por lo tanto, también la mayor parte del hafnio. [ 30 ] El circonio es un buen metal para el revestimiento de barras de combustible nuclear, con las propiedades deseables de una sección transversal de captura de neutrones muy baja y buena estabilidad química a altas temperaturas. Sin embargo, debido a las propiedades de absorción de neutrones del hafnio, las impurezas de hafnio en el circonio harían que fuera mucho menos útil para aplicaciones en reactores nucleares. Por lo tanto, es necesaria una separación casi completa de circonio y hafnio para su uso en energía nuclear. La producción de circonio libre de hafnio es la principal fuente de hafnio. [ 14 ]

Lingotes oxidados de hafnio que exhiben efectos ópticos de película delgada

Las propiedades químicas del hafnio y el zirconio son casi idénticas, lo que hace que los dos sean difíciles de separar. [ 31 ] Los métodos utilizados inicialmente —cristalización fraccionada de sales de fluoruro de amonio [ 32 ] o destilación fraccionada del cloruro [ 33 ] — no demostraron ser adecuados para una producción a escala industrial. Después de que el zirconio fue elegido como material para programas de reactores nucleares en la década de 1940, se tuvo que desarrollar un método de separación. Se desarrollaron procesos de extracción líquido-líquido con una amplia variedad de solventes y todavía se utilizan para producir hafnio. [ 34 ] Otros métodos para purificar hafnio del zirconio incluyen la extracción de sales fundidas y la cristalización de fluorozirconatos . [ 35 ] Aproximadamente la mitad de todo el hafnio metálico fabricado se produce como subproducto del refinado de zirconio. El producto final de la separación es cloruro de hafnio(IV) . [ 36 ] El cloruro de hafnio(IV) purificado se convierte en el metal por reducción con magnesio o sodio , como en el proceso Kroll . [ 37 ]

HfCl4+2Mg→1100 ∘doHf+2MgCl2{\displaystyle {\ce {HfCl4{}+2Mg->[1100~^{\circ }{\text{C}}]Hf{}+2MgCl2}}}

La purificación adicional se efectúa mediante una reacción de transporte químico desarrollada por Arkel y de Boer : En un recipiente cerrado, el hafnio reacciona con el yodo a temperaturas de 500 °C (900 °F) , formando yoduro de hafnio(IV) ; en un filamento de tungsteno a 1700 °C (3100 °F) ocurre preferentemente la reacción inversa, y el yodo y el hafnio unidos químicamente se disocian en los elementos nativos. El hafnio forma un recubrimiento sólido en el filamento de tungsteno, y el yodo puede reaccionar con hafnio adicional, lo que resulta en un recambio constante de yodo y asegura que el equilibrio químico se mantenga a favor de la producción de hafnio. [ 18 ] [ 38 ]    

Hf+2I2→500 ∘doHfI4{\displaystyle {\ce {Hf{}+2I2->[500~^{\circ }{\text{C}}]HfI4}}}
HfI4→1700 ∘doHf+2I2{\displaystyle {\ce {HfI4->[1700~^{\circ }{\text{C}}]Hf{}+2I2}}}

compuestos químicos

Debido a la contracción lantánida , el radio iónico del hafnio(IV) (0,78  angstroms) es casi el mismo que el del zirconio (IV) (0,79 angstroms ). [ 39 ] En consecuencia, los compuestos de hafnio(IV) y zirconio(IV) tienen propiedades químicas y físicas muy similares. [ 39 ] El hafnio y el zirconio tienden a aparecer juntos en la naturaleza y la similitud de sus radios iónicos hace que su separación química sea bastante difícil. El hafnio tiende a formar compuestos inorgánicos en el estado de oxidación +4. Los halógenos reaccionan con él para formar tetrahaluros de hafnio. [ 39 ] A temperaturas más altas, el hafnio reacciona con oxígeno , nitrógeno , carbono , boro , azufre y silicio . [ 39 ] Se conocen algunos compuestos de hafnio en estados de oxidación más bajos. [ 40 ] 

El cloruro de hafnio(IV) y el yoduro de hafnio(IV) tienen algunas aplicaciones en la producción y purificación de hafnio metálico. Son sólidos volátiles con estructuras poliméricas. [ 18 ] Estos tetrahaluros son precursores de varios compuestos organohafnílicos , [ 41 ] y el cloruro de hafnio(IV) en particular se utiliza en la fabricación de microelectrónica como fuente de óxido de hafnio en la deposición de capas atómicas , de forma muy similar al cloruro de zirconio(IV) . [ 42 ]

El óxido de hafnio blanco (HfO₂ ) , con un punto de fusión de 2812 °C (3085 K; 5094 °F) y un punto de ebullición de aproximadamente 5100 °C (5400 K; 9200 °F) , es muy similar a la zirconia , pero ligeramente más básico. [ 18 ] El carburo de hafnio es el compuesto binario más refractario conocido, con un punto de fusión superior a 3890 °C (4163 K; 7034 °F) , y el nitruro de hafnio es el más refractario de todos los nitruros metálicos conocidos, con un punto de fusión de 3310 °C (3583 K; 5990 °F) . [ 39 ] El carbonitruro de hafnio tiene el punto de fusión más alto conocido para cualquier material, que se confirma experimentalmente que está por encima de 4000 °C (4270 K; 7230 °F) , [ 43 ] mientras que los cálculos predicen que su punto de fusión es de 4110 °C (4380 K; 7430 °F) . [ 44 ]                  

Historia

Registro fotográfico de las líneas características de emisión de rayos X de algunos elementos.

La existencia del hafnio fue predicha por Dmitri Mendeléyev en 1869. En su informe sobre la Ley Periódica de los Elementos Químicos , publicado ese mismo año, Mendeléyev predijo implícitamente la existencia de un análogo más pesado del titanio y el circonio. En el momento de su formulación en 1871, Mendeléyev creía que los elementos estaban ordenados según sus masas atómicas y colocó al lantano (elemento 57) en el lugar inferior al del circonio. La ubicación exacta de los elementos y la localización de los elementos faltantes se determinaron mediante el cálculo del peso específico de los elementos y la comparación de sus propiedades químicas y físicas. [ 45 ]

La espectroscopia de rayos X realizada por Henry Moseley en 1914 mostró una dependencia directa entre la línea espectral y la carga nuclear efectiva . Esto llevó a que la carga nuclear, o número atómico de un elemento, se utilizara para determinar su posición en la tabla periódica. Con este método, Moseley determinó el número de lantánidos y mostró las brechas en la secuencia de números atómicos en los números 43, 61, 72 y 75. [ 46 ]

El descubrimiento de las lagunas condujo a una búsqueda exhaustiva de los elementos faltantes. En 1914, varias personas reclamaron el descubrimiento después de que Henry Moseley predijera la laguna en la tabla periódica para el elemento 72, entonces no descubierto. [ 47 ] Georges Urbain afirmó haber encontrado el elemento 72 en los elementos de tierras raras en 1907 y publicó sus resultados sobre el celtio en 1911. [ 48 ] Ni los espectros ni el comportamiento químico que afirmó coincidieron con el elemento encontrado posteriormente, y por lo tanto su afirmación fue rechazada después de una larga controversia. [ 49 ] La controversia se debió en parte a que los químicos favorecían las técnicas químicas que llevaron al descubrimiento del celtio , mientras que los físicos se basaban en el uso del nuevo método de espectroscopia de rayos X que demostró que las sustancias descubiertas por Urbain no contenían el elemento 72. [ 49 ] En 1921, Charles R. Bury [ 50 ] [ 51 ] sugirió que el elemento 72 debería parecerse al zirconio y, por lo tanto, no formaba parte del grupo de los elementos de tierras raras. A principios de 1923, Niels Bohr y otros estuvieron de acuerdo con Bury. [ 52 ] [ 53 ] Estas sugerencias se basaron en las teorías del átomo de Bohr, que eran idénticas a las del químico Charles Bury, [ 50 ] la espectroscopia de rayos X de Moseley y los argumentos químicos de Friedrich Paneth . [ 54 ] [ 55 ]

Animados por estas sugerencias y por la reaparición en 1922 de las afirmaciones de Urbain de que el elemento 72 era un elemento de tierras raras descubierto en 1911, Dirk Coster y Georg von Hevesy se motivaron a buscar el nuevo elemento en los minerales de circonio. [ 56 ] El hafnio fue descubierto por ambos en 1923 en Copenhague, Dinamarca, validando la predicción original de Mendeleev de 1869. [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] Finalmente se encontró en el circón en Noruega mediante análisis de espectroscopia de rayos X. [ 60 ] El lugar donde tuvo lugar el descubrimiento llevó a que el elemento recibiera el nombre del nombre latino de "Copenhague", Hafnia , la ciudad natal de Niels Bohr . [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] Hoy en día, la Facultad de Ciencias de la Universidad de Copenhague utiliza en su sello una imagen estilizada del átomo de hafnio. [ 64 ]

Valdemar Thal Jantzen y von Hevesey separaron el hafnio del circonio mediante la recristalización repetida de los fluoruros de amonio doble o potasio . [ 32 ] Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer fueron los primeros en preparar hafnio metálico haciendo pasar vapor de tetrayoduro de hafnio sobre un filamento de tungsteno calentado en 1924. [ 33 ] [ 38 ] Este proceso para la purificación diferencial de circonio y hafnio todavía se utiliza hoy en día. [ 14 ]

En 1923, seis elementos predichos aún no figuraban en la tabla periódica: el 43 ( tecnecio ), el 61 ( prometio ), el 85 ( astatino ) y el 87 ( francio ) son elementos radiactivos y solo están presentes en cantidades traza en el medio ambiente, [ 65 ] lo que convierte a los elementos 75 ( renio ) y 72 (hafnio) en los dos últimos elementos estables en ser descubiertos. El renio fue descubierto en 1908 por Masataka Ogawa , aunque su número atómico fue identificado erróneamente en ese momento, y no fue reconocido generalmente por la comunidad científica hasta su redescubrimiento por Walter Noddack , Ida Noddack y Otto Berg en 1925. Esto hace que sea algo difícil decir si el hafnio o el renio fueron descubiertos en último lugar. [ 66 ]

Aplicaciones

Gran parte del hafnio producido se utiliza en la fabricación de barras de control para reactores nucleares [ 34 ] y como aditivo en aleaciones de níquel para aumentar su resistencia al calor. [ 13 ]

El hafnio tiene aplicaciones técnicas limitadas debido a varios factores. Es muy similar al circonio, un elemento más abundante que puede utilizarse en la mayoría de los casos, y el hafnio puro no estuvo ampliamente disponible hasta finales de la década de 1950, cuando se convirtió en un subproducto de la necesidad de la industria nuclear de circonio libre de hafnio. Además, el hafnio es raro y difícil de separar de otros elementos, lo que lo hace caro. Después de que el desastre de Fukushima redujera la demanda de circonio libre de hafnio, el precio del hafnio aumentó significativamente de alrededor de $500–$600/kg  ($227–$272/lb) en 2014 a alrededor de $1000/kg  ($454/lb) en 2015. [ 67 ] Los productos de hafnio, como tubos y láminas del metal, podían comprarse a €250 /kg  ($170/lb) en 2009. [ 13 ]

reactores nucleares

Los núcleos de varios isótopos de hafnio pueden absorber múltiples neutrones. Esto convierte al hafnio en un buen material para las barras de control de los reactores nucleares. Su sección transversal de captura de neutrones (integral de resonancia de captura I o ≈ 2000 barns) [ 68 ] es aproximadamente 600 veces mayor que la del circonio (otros elementos que son buenos absorbentes de neutrones para barras de control son el cadmio y el boro ). Sus excelentes propiedades mecánicas y su excepcional resistencia a la corrosión permiten su uso en el entorno hostil de los reactores de agua a presión . [ 34 ] El reactor de investigación alemán FRM II utiliza hafnio como absorbente de neutrones. [ 69 ] También es común en reactores militares, particularmente en reactores de submarinos navales estadounidenses, para reducir las tasas de reactor que son demasiado altas. [ 70 ] [ 71 ] Rara vez se encuentra en reactores civiles, siendo el primer núcleo de la central nuclear de Shippingport (una conversión de un reactor naval) una notable excepción. [ 72 ]

Aleaciones

Tobera de cohete que contiene hafnio del módulo lunar Apolo en la esquina inferior derecha.

El hafnio se utiliza en aleaciones con hierro , titanio , niobio , tantalio y otros metales. Una aleación utilizada para las toberas de los propulsores de cohetes líquidos , por ejemplo, el motor principal de los módulos lunares Apolo , es la C103, que consta de un 89 % de niobio, un 10 % de hafnio y un 1 % de titanio. [ 73 ]

Pequeñas adiciones de hafnio aumentan la adherencia de las capas protectoras de óxido en las aleaciones a base de níquel. De este modo, mejora la resistencia a la corrosión , especialmente bajo condiciones de temperatura cíclicas que tienden a romper las capas de óxido, al inducir tensiones térmicas entre el material base y la capa de óxido. [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] Una aleación que incluye tan solo un 1 % de hafnio puede soportar temperaturas 50 °C (90 °F) más altas que la misma aleación sin hafnio. [ 13 ]  

Microprocesadores

Los compuestos a base de hafnio se emplean en las compuertas de los transistores como aislantes en la  generación de circuitos integrados de 45 nm (y menores) de Intel , IBM y otros. [ 77 ] [ 78 ] Los compuestos a base de óxido de hafnio son dieléctricos prácticos de alta κ , lo que permite reducir la corriente de fuga de la compuerta y mejora el rendimiento a estas escalas. [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]

Geoquímica isotópica

Los isótopos de hafnio y lutecio también se utilizan en geoquímica isotópica y aplicaciones geocronológicas , en la datación lutecio-hafnio . A menudo se utiliza como trazador de la evolución isotópica del manto terrestre a lo largo del tiempo. [ 82 ] Esto se debe a que el 176 Lu se desintegra en 176 Hf con una vida media de aproximadamente 37 mil millones de años. [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ]

En la mayoría de los materiales geológicos, el circón es el huésped dominante de hafnio (>10 000 ppm) y suele ser el foco de los estudios de hafnio en geología . [ 86 ] El hafnio se sustituye fácilmente en la red cristalina del circón y, por lo tanto, es muy resistente a la movilidad y la contaminación por hafnio. El circón también tiene una relación Lu/Hf extremadamente baja, lo que hace que cualquier corrección para el lutecio inicial sea mínima. Aunque el sistema Lu/Hf se puede utilizar para calcular una " edad modelo ", es decir, el momento en que se derivó de un reservorio isotópico dado, como el manto empobrecido , estas "edades" no tienen la misma importancia geológica que otras técnicas geocronológicas, ya que los resultados a menudo producen mezclas isotópicas y, por lo tanto, proporcionan una edad promedio del material del que se derivó. [ 87 ] [ 88 ]

El granate es otro mineral que contiene cantidades apreciables de hafnio, lo que le permite actuar como geocronómetro. Las elevadas y variables proporciones de Lu/Hf que se encuentran en el granate lo hacen útil para datar eventos metamórficos . [ 89 ] La espectrometría de masas también utiliza estas proporciones para datar el granate formado mediante eventos ígneos . [ 90 ]

Otros usos

Debido a su resistencia al calor y su afinidad por el oxígeno y el nitrógeno, el hafnio es un buen captador de oxígeno y nitrógeno en lámparas incandescentes y de gas . El hafnio también se utiliza como electrodo en el corte por plasma debido a su capacidad de ceder electrones al aire. [ 91 ] Los compuestos metalocénicos de hafnio se pueden preparar a partir de tetracloruro de hafnio y diversas especies de ligandos de tipo ciclopentadieno . Quizás el metaloceno de hafnio más simple sea el dicloruro de hafnoceno. Los metalocenos de hafnio forman parte de una gran colección de catalizadores metalocénicos de metales de transición del Grupo 4 que se utilizan en todo el mundo en la producción de resinas de poliolefina como el polietileno y el polipropileno . [ 92 ] Un catalizador de piridil-amidohafnio se puede utilizar para la polimerización isoselectiva controlada del propileno, que luego se puede combinar con polietileno para hacer un plástico reciclado más resistente. [ 93 ]

El alto contenido energético del 178m2Hf fue motivo de preocupación para un programa financiado por DARPA en Estados Unidos. Este programa concluyó finalmente que el uso del isómero nuclear 178m2Hf del hafnio para construir armas de alto rendimiento con mecanismos de activación por rayos X —una aplicación de la emisión gamma inducida— era inviable debido a su elevado coste y a la dificultad de su fabricación. [ 23 ] Véase controversia sobre el hafnio . [ 24 ]

El diselenuro de hafnio se estudia en espintrónica gracias a su onda de densidad de carga y superconductividad . [ 94 ]

Toxicidad y seguridad

El hafnio es un material pirofórico y, como tal, las partículas finas pueden combustionar espontáneamente al exponerse al aire. El polvo de hafnio a menudo se humedece con al menos un 25 % de agua en peso para que se considere seguro, ya que el metal es insoluble en agua. [ 97 ] El mecanizado de hafnio es particularmente peligroso debido a la posibilidad de que se produzcan partículas finas del metal y se introduzcan inmediatamente en la fuerza de fricción . Los compuestos que contienen este metal rara vez son encontrados por la mayoría de las personas. [ 98 ] El metal puro no se considera tóxico, aunque se ha observado que se acumula en el hígado cuando se inyecta en ratas. [ 13 ] Los compuestos de hafnio deben manipularse como si fueran tóxicos porque las formas iónicas de los metales normalmente presentan el mayor riesgo de toxicidad, y se han realizado pocas pruebas en animales con compuestos de hafnio. [ 98 ] El tetracloruro de hafnio y el tetrabromuro de hafnio , que suelen formar parte de procesos industriales que utilizan este elemento, son particularmente relevantes, ya que ambos compuestos liberan vapores ácidos al entrar en contacto con el agua (ácido clorhídrico y ácido bromhídrico , respectivamente). Además, se ha observado que el tetracloruro de hafnio causa daño hepático a altos niveles de exposición. [ 13 ]

Las personas pueden estar expuestas al hafnio en el lugar de trabajo por inhalación, ingestión, contacto con la piel y los ojos. En Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal ( límite de exposición permisible ) para la exposición al hafnio y sus compuestos en el lugar de trabajo como TWA 0,5  mg/m³ durante una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido el mismo límite de exposición recomendado (REL). [ 35 ] A niveles de 50  mg/m³ , el hafnio es inmediatamente peligroso para la vida y la salud . [ 99 ]

Debido a que el mineral circón suele estar asociado con trazas de los elementos radiactivos uranio y torio , los procesos químicamente destructivos utilizados para separar el circonio del hafnio pueden liberar estos elementos radiactivos y sus productos de desintegración al medio ambiente junto con otros residuos de reacción. Además, las vías de síntesis que implican la extracción líquido-líquido introducen cloruro y sulfato de amonio en las mezclas de reacción, los cuales, como efluentes , pueden reducir el oxígeno disponible en las fuentes de agua o producir cianuros si entran en contacto con compuestos que contienen tiocianato . [ 13 ]

Referencias

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  92. ↑ g. Alt, Helmut; Samuel, Edmond (1998). "Complejos de fluorenilo de circonio y hafnio como catalizadores para la polimerización de olefinas". Chem. Soc. Rev. 27 ( 5): 323– 329. doi : 10.1039/a827323z .
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  99. ↑ "CDC – NIOSH Guía de bolsillo sobre riesgos químicos – Hafnio" . www.cdc.gov . Consultado el 3 de noviembre de 2015 .

Lecturas adicionales

  • Scerri, ER (2013). Un cuento de siete elementos . Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-539131-2.
  • Hafnio en la tabla periódica de los elementos del Laboratorio Nacional de Los Alamos
  • El hafnio en la tabla periódica de los vídeos (Universidad de Nottingham)
  • Datos técnicos y de seguridad del hafnio
  • Banco de datos de sustancias peligrosas de la NLM – Hafnio elemental
  • Don Clark: Intel cambia de enfoque, pasando del silicio a mejorar el rendimiento de sus chips – WSJ, 2007
  • Tecnología de proceso Intel de 45 nm basada en hafnio
  • Guía de bolsillo del CDC-NIOSH sobre riesgos químicos