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Lmwcq'mwcgafnio è l'mwcwelemento chimico di mwdanumero atomico 72 e il suo simbolo è mwdqHf.

È un mwdwmetallo di transizione di aspetto lucido e colore argenteo; chimicamente assomiglia allo mweazirconio e si trova spesso nei mweqminerali di zirconio. L'afnio si utilizza in mweglega con il mwewtungsteno nei filamenti e negli mwfaelettrodi ed è utilizzato come assorbente di mwfqneutroni nelle barre di controllo dei mwfgreattori nucleari.

• Storia

• Caratteristiche

• Abbondanza e disponibilità

• Isotopi

• Metodi di preparazione

• Applicazioni

• Precauzioni

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

L'afnio (dal mwhglatino mwhwHafnia, l'attuale "mwiaCopenaghen") è stato scoperto da mwiqDirk Coster e mwigGeorge Charles de Hevesy nel mwiw1923 a Copenaghen, mwjaDanimarca.

Già nella mwjgTavola periodica degli elementi elaborata da mwjwDmitrij Mendeleev nel 1869 era previsto un corrispondente più pesante del titanio e dello zirconio, anche se Mendeleev aveva piazzato il lantanio subito al disotto dello zirconio in quanto egli basava le sue considerazioni sul peso atomico e non sul numero atomico.cite-ref-2[2]

Quando si comprese che dopo il lantanio era presente un gruppo di mwlqelementi con proprietà simili, iniziò la ricerca per gli elementi mancanti con numero atomico 43, 61, 72 e 75.cite-ref-3[3] mwmgGeorges Urbain affermò di avere isolato l'elemento 72 nelle mwmwterre rare e pubblicò nel 1911 i risultati della sua ricerca sull'elemento chiamato mwnaceltium.cite-ref-4[4] Tuttavia né gli spettri né le caratteristiche chimiche corrispondevano alle aspettative cosicché, dopo un intenso dibattito, la sua scoperta fu rigettata.cite-ref-mel-5-0[5]

All'inizio del 1923 alcuni chimici e fisici, tra cui mwpgNiels Bohrcite-ref-6[6] e Charles R. Bury,cite-ref-7[7] proposero che l'elemento 72 dovesse assomigliare allo zirconio e quindi non far parte delle terre rare. Queste considerazioni erano basate sulla teoria atomica di Bohr, sulla spettroscopia a raggi X di Mosley e su argomentazioni di natura chimica da parte di Friedrich Paneth.cite-ref-8[8]cite-ref-9[9]

Sulla base di queste considerazioni, mwuqDirk Coster e mwugGeorge Charles de Hevesy cominciarono a cercare l'elemento 72 nei minerali di zirconiocite-ref-10[10] fino a giungere così alla scoperta dell'afnio nel 1923 a Copenaghen.cite-ref-11[11]follow up publications of Urbain's claim that celtium and hafnium are identical {{doi|10.1038/111218a0}}{{doi|10.1038/111252a0}}cite-ref-12[12] Il nome dell'elemento fu derivato da mwxwHafnia, il nome latino della città di Copenaghen, la città di Niels Bohr.cite-ref-scerri-13-0[13] Per questo nel sigillo della Facoltà di scienze dell'mwzaUniversità di Copenaghen compare un'immagine stilizzata dell'afnio.cite-ref-14[14]

L'afnio fu definitivamente identificato attraverso l'analisi ai raggi X in cristalli di zircone in Norvegia.cite-ref-hev1503-15-0[15]

L'afnio fu separato dallo zirconio attraverso ripetute ricristallizzazioni dei fluoruri di mwbwammonio o mwcapotassio da Jantzen e von Hevesey.cite-ref-ark1924a-16-0[16] L'afnio metallico fu preparato per la prima volta nel 1924 da mwdqAnton Eduard van Arkel e mwdgJan Hendrik de Boer facendo passare il vapore del suo tetraioduro sopra un filamento di tungsteno riscaldato.cite-ref-ark1924b-17-0[17]cite-ref-ark1925-18-0[18] Tale processo per la purificazione differenziata dello zirconio e dell'afnio è tuttora in uso.cite-ref-astm-19-0[19]

Questo metallo argenteo si presenta mwiqduttile e resistente alla mwigcorrosione. Le proprietà dell'afnio sono fortemente influenzate dalle impurezze di zirconio e questi due elementi sono tra i più difficili da separare. La sola differenza importante tra i due è la mwiwdensità: quella dello zirconio è circa la metà di quella dell'afnio.

Il carburo di afnio è il composto binario più mwjqrefrattario che si conosca (fonde a mwjg4150 °C) ed il nitruro di afnio, con un mwjwpunto di fusione di 3mwka 310mwkq °C, è il più refrattario fra tutti i nitruri metallici. Questo metallo è resistente agli mwkgalcali concentrati mentre gli mwkwalogeni reagiscono con esso formando tetraalogenuri di afnio. Ad alta temperatura l'afnio reagisce con mwlaossigeno, mwlqazoto, mwlgcarbonio, mwlwboro, mwmazolfo e mwmqsilicio.

L'mwmwisomero nucleare Hf-178-2m è usato come sorgente di mwnaraggi gamma e se ne sta studiando l'utilizzo come sorgente di energia nei mwnqlaser a raggi gamma.

Dei sei isotopi che costituiscono l'afnio naturale, l'afnio-174 ha la maggiore mwnwsezione d'urto per neutroni termici. Il vantaggio dell'afnio rispetto agli altri assorbitori neutronici è che la reazione di assorbimento non produce mwoaelio.cite-ref-tpne-20-0[20] Inoltre la sua resistenza alla corrosione in acqua è maggiore delle leghe di zirconio da guaina, perciò rende possibile il suo impiego senza guaina,cite-ref-tpne-20-1[20] infine ha buona stabilità e mantenimento delle proprietà meccaniche sotto radiazione. Il periodo di esercizio delle barre in afnio può superare i 10 anni.cite-ref-tpne-20-2[20]

L'afnio solido subisce una trasformazione polimorfa a mwrg1 700-2 000 °C. È un forte sottrattore di mwrwossigeno e mwsaazoto anche a bassissima pressione (mwsq0,1-1,0 mPa) ed è generalmente utilizzato nell'analisi delle proprietà termiche dei materiali. Ossigeno e azoto si dissolvono nell'afnio, stabilizzano la fase α aumentando la sua temperatura di transizione, il cui valore più affidabile è di 1mwsg 742mwsw °C. I risultati più affidabili vengono da esperimenti con campioni grandi, vuoto spinto e breve durata.cite-ref-tpd-21-0[21]cite-ref-22[22]

L'afnio si trova in natura combinato con i composti di zirconio e non esiste come elemento libero. I minerali che contengono mwvgzirconio come l'alvite [(Hf, mwwaTh, mwwqZr)mwwgSimwwwOmwxa4 mwxqH2O], mwxwthortveitite e mwyazircone (ZrSiOmwyq4) contengono dall'1 al 5 per cento di afnio.

Circa la metà dell'afnio metallico è prodotto mediante raffinazione dello zirconio. Questo processo si effettua riducendo il tetracloruro di afnio con mwzwmagnesio o mw0asodio nel mw0qprocesso Kroll oppure attraverso il meno efficiente mw0gprocesso van Arkel-de Boer.

L'afnio è utilizzato per fabbricare barre di controllo nei reattori nucleari per via della sua alta capacità di assorbimento dei neutroni: è in grado di assorbire neutroni energetici 600 volte più efficacemente che lo zirconio; inoltre ha ottime caratteristiche meccaniche ed un'eccezionale resistenza alla corrosione.

Altri utilizzi sono:

• nelle mw2alampade ad incandescenza,

• per catturare i residui di ossigeno ed azoto,

• come elettrodo nel mw2wtaglio al plasma per la sua capacità di emissione di elettroni,

• in lega con mw3qferro, mw3gtitanio, mw3wniobio, mw4atantalio ed altri metalli.

• il mw4gbiossido di afnio sarà utilizzato negli isolatori di gate High-K (ad alta mw5acostante dielettrica) nelle ultime generazioni di mw5qcircuiti integrati.cite-ref-23[23]cite-ref-24[24]

mw7wIntel ha introdotto una tecnologia di mw8atransistor per i suoi processori a mw8q45 nm che fa uso dell'afnio.

L'afnio va trattato con attenzione perché quando è in polvere è mw-gpiroforico, cioè si accende spontaneamente a contatto con l'aria. Composti contenenti questo metallo vengono raramente a contatto con le persone ed il metallo puro non è tossico, ma tutti i suoi composti dovrebbero essere trattati come sostanze tossiche. L'esposizione all'afnio e ai suoi composti non deve eccedere il mw-wTLV-TWA pari a mwaqa0,5 mg/mwaqem³, valore limite ponderato su 8 ore giornaliere.

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• mwakeIsotopi dell'afnio

• mwakmBiossido di afnio

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikimedia Commons

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• mwakw(EN) Afnio, su WebElements.com.

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