原子の地図帳 / 第6周期・遷移金属
ハフニウム(Hafnium, Hf)
ハフニウムは原子番号72の遷移金属で、ジルコニウムと化学的に非常に類似していますが、熱中性子吸収断面積がジルコニウムよりはるかに大きいため、原子炉制御棒に利用されます。
72
常温: 固体
Hf
Hafnium
原子量: 178.49
基本データ
- 原子番号
- 72
- 元素記号
- Hf
- 元素名（日本語）
- ハフニウム
- 元素名（英語）
- Hafnium
- 分類
- 遷移金属
- 周期 / 族
- 第6周期 / 4族
- 標準状態
- 固体
- 標準原子量
- 178.49
- 電子配置
- [Xe] 4f14 5d2 6s2
- 電気陰性度（Pauling）
- 1.30
- 主な酸化数
- +4
注: 物性値は温度・圧力・同位体組成などにより変化します。代表的な学習用の値を掲載しています。
電子配置（ボーアモデル）
電子配置式
[Xe] 4f14 5d2 6s2
| 電子殻 | 電子数 |
|---|---|
| K（2e⁻まで） | 2個 |
| L（6e⁻まで） | 8個 |
| M（10e⁻まで） | 18個 |
| N（14e⁻まで） | 32個 |
| O（18e⁻まで） | 10個 |
| P（22e⁻まで） | 2個 |
概要
ハフニウムはジルコニウムと化学的性質が非常に似ているため、長年その鉱石中に隠れて見過ごされてきました。中性子を吸収する能力が高く、原子炉の制御に適した性質を持ちます。
発見の歴史
1923年、デンマークのディルク・コスターとハンガリーのゲオルク・ヘヴェシーがジルコン鉱石からX線分光分析によって発見しました。発見地コペンハーゲンのラテン語名「Hafnia」にちなんで命名されました。
主な用途・特徴
- 原子炉制御棒
- プラズマ溶接電極
- 高誘電体ゲート絶縁膜（HfO₂）
- 超合金添加元素
原子炉の制御棒材料として、また最新の半導体プロセスでは超微細トランジスタの絶縁膜としても重要な役割を果たしています。
安全性・取扱い
金属としては比較的安全ですが、粉末状になると自然発火する可能性があるため工業的な取り扱いには注意が必要です。
学習のポイント
ジルコニウムと化学的性質が酷似し長年発見が遅れた例として、ランタノイド収縮という現象を学ぶ際に紹介されます。
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