Hafnium (Hf)

Le jumeau caché du zirconium, gardien des réacteurs et des microprocesseurs.

Le hafnium est chimiquement si proche du zirconium qu'on ne l'a découvert qu'en 1923, alors qu'il se trouvait dans tous les minerais de zirconium. Pourtant, ils sont opposés face aux neutrons : le zirconium les laisse passer, le hafnium les absorbe. Il est aussi au cœur des transistors de nos processeurs.

Numéro atomique: 72
Symbole: Hf
Masse atomique: 178,49 u
Famille: Métaux de transition
État à 0 °C: Solide
Découverte: 1923, Dirk Coster et George de Hevesy

Origine du nom

De Hafnia, nom latin de Copenhague.

À quoi il ressemble

Métal gris argenté brillant, ductile, très résistant à la corrosion. Il fond vers 2 230 °C.

Où le trouve-t-on ?

Environ 3 ppm dans la croûte terrestre. Il n'existe pas de minerai de hafnium : il remplace quelques pour cent du zirconium dans le zircon et la baddeleyite.

Comment on le produit

Sous-produit de la purification du zirconium destiné au nucléaire, qui doit être débarrassé de son hafnium. La séparation, très délicate, se fait par extraction liquide-liquide ou distillation, puis le métal est réduit par le magnésium (procédé Kroll).

À quoi sert-il ?

Barres de contrôle des réacteurs nucléaires, notamment de sous-marins.
Oxyde de hafnium, isolant des transistors des microprocesseurs depuis 2007.
Superalliages pour turbines d'avion.
Électrodes des torches de découpe plasma.

Au quotidien

Processeur d'ordinateur ou de smartphone
Torche de découpe plasma

Rôle dans le vivant

Aucun rôle biologique ; peu toxique.

Dangers

Peu toxique, mais la poudre fine de hafnium est pyrophore et peut s'enflammer spontanément.

Histoire

Niels Bohr prédit, grâce à sa théorie atomique, que l'élément 72 ne serait pas une terre rare mais un cousin du zirconium. En 1923, Dirk Coster et George de Hevesy le trouvèrent dans des minerais de zirconium par spectroscopie des rayons X, à Copenhague, et le nommèrent d'après Hafnia, nom latin de la ville.

Le saviez-vous ?

La France est l'un des premiers producteurs mondiaux de hafnium, sous-produit de son zirconium nucléaire.
Les carbures de hafnium et de tantale comptent parmi les matériaux les plus réfractaires connus, fondant vers 4 000 °C.
Sa ressemblance avec le zirconium vient de la « contraction des lanthanides », qui rend leurs atomes presque de même taille.