Fatos sobre o elemento de zircônio
O elemento químico zircônio é classificado como um metal de transição. Foi descoberto em 1789 por Martin Heinrich Klaproth.
Zona de dados
| Classificação: | Zircônio é um metal de transição | |
| Cor: | branco acinzentado | |
| Peso atômico: | 91,22 | |
| Estado: | sólido | |
| Ponto de fusão: | 1850 oC, 2123 K | |
| Ponto de ebulição: | 4400 oC, 4673 K | |
| Elétrons: | 40 | |
| Prótons: | 40 | |
| Nêutrons no isótopo mais abundante: | 50 | |
| Cascas de elétrons: | 2,8,18,10,2 | |
| Configuração de elétrons: | 4d2 5s2 | |
| Densidade @ 20oC: | 6,52 g / cm3 |
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| Volume atômico: | 14,0 cm3 / mol |
| Estrutura: | hcp: hexagonal fechado embalado |
| Dureza: | 5,0 mohs |
| Capacidade de calor específico | 0,27 J g-1 K-1 |
| Calor de fusão | 16,90 kJ mol-1 |
| Calor de atomização | 609 kJ mol-1 |
| Calor de vaporização | 590,5 kJ mol-1 |
| 1ª energia de ionização | 640,1 kJ mol-1 |
| 2ª energia de ionização | 1266,8 kJ mol-1 |
| 3ª energia de ionização | 2218,2 kJ mol-1 |
| Afinidade de elétron | 41,1 kJ mol-1 |
| Número mínimo de oxidação | 0 |
| Min. número de oxidação comum | 0 |
| Número máximo de oxidação | 4 |
| Máx. oxidação comum não. | 4 |
| Eletronegatividade (escala de Pauling) | 1,33 |
| Polarizabilidade volume | 17,9 Å3 |
| Reação com ar | leve, com ht ⇒ ZrO2 |
| Reação com HNO3 15 M | passivado |
| Reação com HCl 6 M | nenhum |
| Reação com 6 M NaOH | nenhum |
| Óxido (s) | ZrO2 (zircônia ) |
| Hidreto (s) | ZrH2 |
| Cloreto (s) | ZrCl3, ZrCl4 |
| Raio atômico | 160 pm |
| Raio iônico (1+ íon ) | – |
| Raio iônico (2+ íons) | – |
| Raio iônico (3+ íons) | 88,5 pm |
| Raio iônico (1-íon) | – |
| Raio iônico (2-íons) | – |
| Raio iônico (3-íons) | – |
| Co térmico ndutividade | 22,7 W m-1 K-1 |
| Condutividade elétrica | 2,3 x 106 S m-1 |
| Ponto de congelamento / derretimento: | 1850 oC, 2123 K |
Descoberta de Zircônio
Pedras preciosas contendo zircônio, como jacinto e zircão, são usadas como decoração desde os tempos antigos.
O zircônio foi reconhecido pela primeira vez como um elemento por Martin Heinrich Klaproth em 1789, em Berlim, em uma amostra de zircão (silicato de zircônio) do Sri Lanka. Sua análise da composição do mineral mostrou: 25% de sílica; 0,5% de óxido de ferro; 70% de óxido novo. Ele chamou o novo óxido de ‘Zirconerde’. (2)
Em 1808, em Londres, Sir Humphry Davy tentou obter o metal puro de seu óxido por eletrólise, um método que usou com sucesso para isolar o sódio e potássio um ano antes. Infelizmente, ele não teve sucesso em seus esforços.
O sucesso veio para Jacob Berzelius, que isolou o metal pela primeira vez em 1824, em Estocolmo, Suécia. Berzelius aqueceu um tubo de ferro contendo uma mistura de potássio e fluoreto de potássio e zircônio (K2ZrF6). Ele produziu o zircônio como um pó preto amorfo que era um mau condutor de eletricidade. (3)
Os cientistas holandeses Anton Eduard van Arkel e Jan Hendrik de Boer descobriram um método para produzir zircônio de alta pureza em 1925. O tetraiodeto de zircônio (ZrI4) é decomposto em um filamento de tungstênio quente branco criando uma barra de cristal zircônio puro. Isso é conhecido como processo de barra de cristal.
O nome do elemento vem da palavra persa ‘zargon’, que significa semelhante a ouro.
Haste de zircônio.Ref. Da imagem (1)
Zircônia cúbica (mostrada acima) tem a mesma estrutura cristalina que diamante e tem um brilho semelhante. Imagem de Michelle Jo.
NASA: Uma bola eletromagneticamente levitada de titânio derretido liga de zircônio-níquel. Conforme a bola líquida flutuante esfria e se solidifica, ela revela informações sobre por que os líquidos resistem à transformação em sólidos.
Aparência e características
Efeitos nocivos:
O zircônio é considerado não tóxico.
Características:
O zircônio é forte, maleável, dúctil, lustroso, acinzentado -metal branco.
Quando presente em compostos, o zircônio existe principalmente no estado de oxidação IV.
Seu óxido (ZrO2) é branco, como muitos de seus compostos.
O zircônio é geralmente excepcionalmente resistente à corrosão. No entanto, é rapidamente atacado pelo ácido fluorídrico, mesmo em baixas concentrações.
Em uma atmosfera de oxigênio, o zircônio finamente dividido queima com a temperatura mais alta conhecida para uma chama de metal: 4460 oC. (4) O zircônio em pó pode espontaneamente inflamar no ar.
As superfícies expostas de zircônio formam uma camada de óxido protetora.
O tungstato de zircônio (ZrW2O8) é uma substância incomum: ele encolhe quando aquecido de quase zero absoluto a 780 oC ( 5).
Usos do zircônio
O zircônio é muito pobre na absorção de nêutrons. Portanto, é útil em aplicações de energia nuclear, como no revestimento (camada externa) de barras de combustível, através das quais é importante que os nêutrons possam viajar facilmente.
O zircônio é usado para fazer instrumentos cirúrgicos e é usado em ligas de aço como um agente de endurecimento.
Como resultado de sua excepcional resistência à corrosão, o zircônio é amplamente utilizado na indústria química em ambientes corrosivos onde as ligas de zircônio podem ser encontradas em tubos, conexões e trocadores de calor.
O zircônio também é usado para fazer ímãs supercondutores.
O zircão (silicato de zircônio, ZrSiO4) é uma gema natural e a zircônia cúbica sintética (dióxido de zircônio, ZrO2) é produzida como um substituto de baixo custo para o diamante.
Os catalisadores à base de zircônio são usados em reações de aminação, hidrogenação, isomerização e oxidação.
O zirconato de lítio pode ser usado para absorver dióxido de carbono. A reação é reversível, de modo que o dióxido de carbono pode ser liberado em um local de escolha e o zirconato de lítio usado novamente. Este aplicativo pode ser útil para tratar de questões ambientais sobre a liberação de dióxido de carbono na atmosfera.
Abundância e isótopos
Abundância da crosta terrestre: 165 partes por milhão em peso, 38 partes por milhões por moles
Sistema solar de abundância: 40 partes por bilhão por peso, 0,5 partes por bilhão por moles
Custo puro: $ 157 por 100g
Custo, volume: $ 16 por 100g
Fonte: Seu principal mineral é o zircão (silicato de zircônio, ZrSiO4). É produzido comercialmente por redução do cloreto com magnésio no processo Kroll.
- Foto de Dschwen.
- Mary Elvira Weeks, The Discovery of the Elements XI., Journal of Chemical Education., julho 1932, p1231 / 2.
- Edward Turner, Franklin Bache, Elementos de Química: Incluindo as Recentes Descobertas e Doutrinas da Ciência, 1830, John Grigg, p304 / 5.
- Mary Eagleson, Concise Encyclopedia Chemistry, 1994, Walter de Gruyter, página 1199.
- Allegheny Technologies Incorporated. Zirconium Tungstate. (documento pdf).
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"Zirconium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html>.