Datos del elemento de circonio
El elemento químico circonio se clasifica como un metal de transición. Fue descubierto en 1789 por Martin Heinrich Klaproth.
Zona de datos
| Clasificación: | El circonio es un metal de transición |
| Color: | blanco grisáceo |
| Peso atómico: | 91.22 |
| Estado: | sólido |
| Punto de fusión: | 1850 oC, 2123 K |
| Punto de ebullición: | 4400 oC, 4673 K |
| Electrones: | 40 |
| Protones: | 40 |
| Neutrones en el isótopo más abundante: | 50 |
| Capa de electrones: | 2,8,18,10,2 |
| Configuración electrónica: | 4d2 5s2 |
| Densidad @ 20oC: | 6,52 g / cm3 |
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| Volumen atómico: | 14.0 cm3 / mol |
| Estructura: | hcp: hexagonal compacto |
| Dureza: | 5,0 mohs |
| Capacidad calorífica específica | 0,27 J g-1 K-1 |
| Calor de fusión | 16,90 kJ mol-1 |
| Calor de atomización | 609 kJ mol-1 |
| Calor de vaporización | 590.5 kJ mol-1 |
| Primera energía de ionización | 640.1 kJ mol-1 |
| Segunda energía de ionización | 1266.8 kJ mol-1 |
| Tercera energía de ionización | 2218.2 kJ mol-1 |
| Afinidad electrónica | 41,1 kJ mol-1 |
| Número mínimo de oxidación | 0 |
| Min. número de oxidación común | 0 |
| Número máximo de oxidación | 4 |
| Máx. oxidación común no. | 4 |
| Electronegatividad (escala de Pauling) | 1,33 |
| Polarizabilidad volumen | 17,9 Å3 |
| Reacción con aire | leve, w / ht ⇒ ZrO2 |
| Reacción con HNO3 15 M | pasivado |
| Reacción con HCl 6 M | ninguno |
| Reacción con NaOH 6 M | ninguno |
| Óxido (s) | ZrO2 (zirconia ) |
| Hidruro (s) | ZrH2 |
| Cloruro (s) | ZrCl3, ZrCl4 |
| Radio atómico | 160 pm |
| Radio iónico (1+ ion ) | – |
| Radio iónico (2+ iones) | – |
| Radio iónico (3+ iones) | 88.5 pm |
| Radio iónico (1- ion) | – |
| Radio iónico (2 iones) | – |
| Radio iónico (3 iones) | – |
| Co térmico nductividad | 22,7 W m-1 K-1 |
| Conductividad eléctrica | 2,3 x 106 S m-1 |
| Punto de congelación / fusión: | 1850 oC, 2123 K |
Descubrimiento del circonio
Las piedras preciosas que contienen circonio, como el jacinto y el circonio, se han utilizado como decoración desde la antigüedad.
El circonio fue reconocido por primera vez como elemento por Martin Heinrich Klaproth en 1789, en Berlín, en una muestra de circón (silicato de circonio) de Sri Lanka. Su análisis de la composición del mineral mostró: 25% de sílice; 0,5% de óxido de hierro; 70% de óxido nuevo. Llamó al nuevo óxido ‘Zirconerde’. (2)
En 1808, en Londres, Sir Humphry Davy intentó obtener el metal puro a partir de su óxido por electrólisis, un método que había utilizado con éxito para aislar tanto el sodio y potasio un año antes. Desafortunadamente, sus esfuerzos no tuvieron éxito.
El éxito le llegó a Jacob Berzelius, quien aisló el metal por primera vez en 1824, en Estocolmo, Suecia. Berzelius calentó un tubo de hierro que contenía una mezcla de fluoruro de potasio y circonio potásico (K2ZrF6). Produjo circonio como un polvo negro amorfo que era un mal conductor de la electricidad. (3)
Los científicos holandeses Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer descubrieron un método para producir circonio de alta pureza en 1925. El tetrayoduro de circonio (ZrI4) se descompone en un filamento de tungsteno al rojo vivo creando una barra de cristal de circonio puro. Esto se conoce como el proceso de la barra de cristal.
El nombre del elemento proviene de la palabra persa ‘zargon’ que significa dorado.
Varilla de circonio.Imagen Ref. (1)
La zirconia cúbica (mostrada arriba) tiene la misma estructura cristalina que diamante, y tiene un brillo similar. Imagen de Michelle Jo.
NASA: Una bola levitada electromagnéticamente de titanio fundido. Aleación de circonio-níquel. A medida que la bola de líquido flotante se enfría y solidifica, revela información sobre por qué los líquidos se resisten a convertirse en sólidos.
Aspecto y características
Efectos nocivos:
El circonio se considera no tóxico.
Características:
El circonio es una sustancia fuerte, maleable, dúctil, lustrosa y grisácea. -metal blanco.
Cuando está presente en compuestos, el circonio existe principalmente en el estado de oxidación IV.
Su óxido (ZrO2) es blanco, como muchos de sus compuestos.
El circonio es generalmente excepcionalmente resistente a la corrosión. Sin embargo, es atacado rápidamente por el ácido fluorhídrico, incluso en concentraciones bajas.
En una atmósfera de oxígeno, el circonio finamente dividido arde con la temperatura más alta conocida para una llama de metal: 4460 oC. (4) El circonio en polvo puede quemarse espontáneamente se enciende en el aire.
Las superficies expuestas de circonio forman una capa protectora de óxido.
El tungstato de circonio (ZrW2O8) es una sustancia inusual: se contrae cuando se calienta desde casi el cero absoluto hasta 780 oC ( 5).
Usos del circonio
El circonio es muy pobre para absorber neutrones. Por lo tanto, es útil en aplicaciones de energía nuclear como en el revestimiento (capa exterior) de las barras de combustible a través de las cuales es importante que los neutrones puedan viajar fácilmente.
El circonio se usa para fabricar instrumentos quirúrgicos y se usa en aleaciones de acero como agente de endurecimiento.
Como resultado de su excepcional resistencia a la corrosión, el circonio se usa ampliamente en la industria química en ambientes corrosivos donde las aleaciones de circonio se pueden encontrar en tuberías, accesorios e intercambiadores de calor. p>
El circonio también se usa para hacer imanes superconductores.
El circonio (silicato de circonio, ZrSiO4) es una piedra preciosa natural y la circonia cúbica sintética (dióxido de circonio, ZrO2) se produce como un sustituto de bajo costo para el diamante.
Los catalizadores a base de circonio se utilizan en reacciones de aminación, hidrogenación, isomerización y oxidación.
Se puede utilizar circonato de litio para absorber dióxido de carbono. La reacción es reversible, por lo que el dióxido de carbono se puede liberar en el lugar que se elija y el circonato de litio se puede volver a utilizar. Esta aplicación puede ser útil para abordar las preocupaciones ambientales sobre la liberación de dióxido de carbono a la atmósfera.
Abundancia e isótopos
Abundancia de la corteza terrestre: 165 partes por millón en peso, 38 partes por millones por moles
Sistema solar de abundancia: 40 partes por billón en peso, 0.5 partes por billón por moles
Costo, puro: $ 157 por 100g
Costo, granel: $ 16 por 100 g
Fuente: Su principal mineral es el circón (silicato de circonio, ZrSiO4). Se produce comercialmente mediante la reducción del cloruro con magnesio en el proceso Kroll.
- Foto de Dschwen.
- Mary Elvira Weeks, The Discovery of the Elements XI., Journal of Chemical Education., julio 1932, p1231 / 2.
- Edward Turner, Franklin Bache, Elements of Chemistry: Incluyendo los descubrimientos y doctrinas recientes de la ciencia, 1830, John Grigg, p304 / 5.
- Mary Eagleson, Concise Encyclopedia Chemistry, 1994, Walter de Gruyter, página 1199.
- Allegheny Technologies Incorporated. Tungstato de circonio. (documento pdf).
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"Zirconium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html>.