Hafnium - Définition

Caractéristiques notables

Lingot de hafnium cristallisé.

C'est un métal ductile, brillant et argenté. Il résiste à la corrosion et est chimiquement semblable au zirconium. Les propriétés du hafnium sont affectées par la présence d'impuretés de zirconium, et ces deux éléments sont parmi les plus difficiles à séparer. La seule différence notable entre eux est la densité (le zirconium est deux fois moins dense que le hafnium).

Comme le titane et le zirconium, les deux autres éléments stables du groupe IVB de la classification périodique, il présente deux formes cristallines allotropiques : hexagonale compacte à température ambiante (phase α), et cubique centrée à haute température (phase β) ; leur température de transition se situe aux alentours de 1 750 °C.

Le hafnium est une ressource non renouvelable.

Histoire

Le hafnium, d'après le toponyme Hafnia, nom latin de Copenhague, a été découvert par Dirk Coster et George von Hevesy en 1923 à Copenhague, Danemark. Peu après on prévit que le nouvel élément devait être associé au zirconium en utilisant la théorie de Bohr. Il fut finalement découvert dans du zirconium par spectroscopie aux rayons X en Norvège.

Applications

L'utilisation du hafnium est faite, principalement, dans les systèmes de contrôle neutronique de réacteur nucléaire, par exemple, ceux des sous-marins, notamment grâce à sa très grande capacité à absorber les neutrons (sa capacité d'absorption étant d'environ 600 fois celle du zirconium). De plus, il présente de très bonnes propriétés mécaniques et une excellente résistance à la corrosion.

Autres utilisations :

• Utilisation pour les filaments de lampe à incandescence classique.
• Dans les alliages de fer, tantale, titane.
• Dans les processeurs, remplaçant le silicium.
• Anode dans les torches de découpage des métaux au plasma
• Métal utilisé par des métallocènes destinés à la polymérisation des oléfines

L'isomère ^178m2Hf serait susceptible de libérer son énergie d'excitation sous l'effet d'une stimulation extérieure aux rayons X, phénomène connu comme « émission gamma induite » dont la réalité physique demeure à ce jour encore largement débattue.

Effets du hafnium sur l'environnement

Effets sur les animaux : les données sur la toxicité du métal de hafnium ou de sa poussière sont limitées. Les études sur des animaux indiquent que les composés de hafnium causent des dommages à l'œil, à la peau, au foie et irritent les muqueuses des membranes. La DL₅₀ orale pour le tétrachlorure de hafnium chez les rats est de 2,362 mg·kg^-1, et la DL₅₀ intrapéritonéale chez les souris pour l'oxychlorure de hafnium est de 112 mg·kg^-1.

Aucun effet négatif sur l'environnement n'a été rapporté.

Effets du hafnium sur la santé

Le hafnium sous la forme de métal ne pose pas normalement de problèmes mais tous les composés du hafnium devraient être considérés comme toxiques, bien que les premières études effectuées semblent suggérer que le danger soit limité. La poussière du métal présente un risque d'incendie et d'explosion.

Le hafnium sous forme de métal n'a aucune toxicité connue. Le métal est complètement insoluble dans l'eau, les solutions salines ou les produits chimiques du corps.

L'exposition au hafnium peut se produire par inhalation, ingestion, et par contact avec l'œil ou la peau. La surexposition au hafnium et à ses composés peut causer une légère irritation aux yeux, à la peau, et aux muqueuses des membranes.

Aucun signe et symptôme d'exposition chronique au hafnium n'ont été rapportés chez l'homme.