Zircônio

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Pix.gif Zircônio Stylised Lithium Atom.svg
ÍtrioZircônioNióbio
Ti
  Hexagonal.png
 
40
Zr
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Zr
Hf
Tabela completaTabela estendida
Aparência
branco grisáceo


Duas barras de cristal de zircônio, de pureza 99,97%, mostrando diferentes texturas na superfície, obtidas pelo processo Van Arkel-de Boer, e um cubo de zircônio de 1 cm3 de alta pureza (99,95%) para comparação.
Informações gerais
Nome, símbolo, número Zircônio, Zr, 40
Série química Metal de transição
Grupo, período, bloco 4B, 5, d
Densidade, dureza 6511 kg/m3, 5,0
Número CAS
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atômica 91,224 u
Raio atómico (calculado) 160 pm
Raio covalente 175±7 pm
Raio de Van der Waals pm
Configuração electrónica [Kr] 5s2 4d2
Elétrons (por nível de energia) 2, 8, 18, 10, 2 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação 4, 3, 2, 1 (óxido anfótero)
Óxido
Estrutura cristalina hexagonal
Propriedades físicas
Estado da matéria sólido
Ponto de fusão 2128 K
Ponto de ebulição 4682 K
Entalpia de fusão 14 kJ/mol
Entalpia de vaporização 573 kJ/mol
Temperatura crítica  K
Pressão crítica  Pa
Volume molar m3/mol
Pressão de vapor 1 Pa a 2639 K
Velocidade do som 3800 m/s a 20 °C
Classe magnética
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie  K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling) 1,33
Calor específico 0,27 J/(kg·K)
Condutividade elétrica S/m
Condutividade térmica 22,7 W/(m·K)
Potencial de ionização 640,1 kJ/mol
2º Potencial de ionização 1270 kJ/mol
3º Potencial de ionização 2218 kJ/mol
4º Potencial de ionização 3313 kJ/mol
5º Potencial de ionização 7752 kJ/mol
6º Potencial de ionização 9500 kJ/mol
7º Potencial de ionização kJ/mol
8º Potencial de ionização kJ/mol
9º Potencial de ionização kJ/mol
10º Potencial de ionização kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD
MeV
88Zr sintético 83,4 d ε
γ
-
0,392
88Y
-
89Zr sintético 78,4 h ε
β+
γ
-
0,902
0,909
89Y
89Y
-
90Zr 51,45% estável com 50 neutrões
91Zr 11,22% estável com 51 neutrões
92Zr 17,15% estável com 52 neutrões
93Zr traços 1,53×106 a β 0,060 93Nb
94Zr 17,38% 1,1×1017 a 2β - 94Mo
96Zr 2,8% 2×1019 a 2β 3,348 96Mo
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O zircônioPB ou zircónioPE (do francês zircon, zircão) é um elemento químico de símbolo Zr de número atômico 40 (40 prótons e 40 elétrons) e de massa atómica igual a 91 u. À temperatura ambiente, o zircônio encontra-se no estado sólido. Está situado no grupo 4 (IVB) da classificação periódica dos elementos. Foi descoberto em 1789 pelo alemão Martin Heinrich Klaproth. É um metal duro, resistente a corrosão, utilizado principalmente no revestimento de reatores nucleares.

Características Principais[editar | editar código-fonte]

É um metal material branco acinzentado brilhante e muito resistente a corrosão. É mais leve que o aço com uma dureza similar ao cobre. Quando está finamente dividido pode arder espontaneamente em contato com a atmosfera o ar reage antes com o nitrogênio que com o oxigénio , especialmente a altas temperaturas. É um metal resistente frente a ácidos, porém pode-se dissolver com ácido fluorídrico (HF), formando complexos com os fluoretos. Os seus estados de oxidação mais comuns são +2, +3 e +4.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

É utilizado principalmente (em torno de 90% do consumo) como revestimento de reatores nucleares, devido a sua secção de choques de neutrons ser muito baixa. Utiliza-se como aditivo em aços obtendo-se materiais muito resistentes. Também é empregado em ligas com o níquel na indústria química devido a sua resistência perante substâncias corrosivas. Devido à sua resistência à corrosão é usado como substituto do Crómio hexavalente nas linhas de tratamento de superfície de Alumínio.

O óxido de zircônio impuro emprega-se para fabricar utensílios de laboratório que suportam mudanças bruscas de temperaturas, revestimentos de fornos e como material refractário em indústria cerâmica e de vidro. É um metal bastante tolerado pelos tecidos humanos, por isso pode ser usado para a fabricação de articulações artificiais. Também é empregado em trocadores de calor, tubos de vácuo e filamentos de lâmpadas. Alguns de seus sais são empregados para a fabricação de antitranspirantes. Pode ser usado como agente incendiário para fins militares. A liga com o nióbio apresenta supercondutividade a baixas temperaturas, podendo ser empregado para construir ímanes supercondutores. Por outro lado, a liga com zinco é magnética a temperaturas abaixo de 35 K. O óxido de zircônio usa-se em joalheria; é uma gema artificial denominada zircônia cúbica que imita o diamante.

História[editar | editar código-fonte]

O zircônio (do persa “zargun”, que significa “cor dourada”) foi descoberto 1789 por Martin Klaproth a partir do zircão. Em 1824 Jöns Jacob Berzelius o isolou no estado impuro; até 1914 não foi preparado como metal puro. Em algumas escrituras bíblicas se menciona o mineral zircão, que contém zircônio, ou algumas de suas variações (jargão, jacinto, etc.). Não se sabia que o mineral continha um novo elemento até que Klaproth analisou um jargão procedente do Ceilão, no oceano Índico, denominando o novo elemento como zircônio. Berzelius o obteve impuro aquecendo uma mistura de potássio e fluoreto de potássio e zircônio, num processo de decomposição num tubo de ferro. O zircônio puro só foi obtido em 1914.

Abundância e obtenção[editar | editar código-fonte]

O zircônio não é encontrado na natureza como metal livre, porém formando numerosos minerais. A principal fonte de zircônio é proveniente do zircão (silicato de zircônio, ZrSiO4), que se encontra em depósitos na Austrália, Brasil, Índia, Rússia e Estados Unidos. O zircão é obtido como subproduto de mineração e processado de metais pesados de titânio, a ilmenita (FeTiO3) e o rutilio (TiO2), e também do estanho. O zircônio e o háfnio são encontrados no zircão na proporção de 50 para 1 e é muito difícil separá-los. Também é encontrado em outros minerais, como na badeleyita (ZrO2). O metal é obtido principalmente de uma cloração redutiva através do processo denominado Kroll: primeiro se prepara o cloreto para depois reduzi-lo com magnésio. Num processo semi-industrial pode-se realizar a eletrólise de sais fundidos, obtendo-se o zircônio em pó que pode ser utilizado, posteriormente, em pulvimetalurgia. Para a obtenção do metal com maior pureza segue-se o Processo Van Arkel-de Boer, baseado na dissociação do iodeto de zircônio, obtendo-se uma esponja de zircônio metálico denominada crystal-bar. Tanto neste caso, como no anterior, a esponja obtida é fundida para se obter o lingote. O zircônio é abundante nas estrelas do tipo S, e tem-se detectado sua presença no Sol e em meteoritos. Além disso, foi encontrado altas quantidades de óxido de zircônio em amostras lunares (em comparação com o que existe na crosta terrestre).

Isótopos[editar | editar código-fonte]

Na natureza são encontrados quatro isótopos estáveis e um radioisótopo de grande vida média (Zircônio-96). O radioisótopo que segue em estabilidade é o Zircônio-93 que tem um tempo de vida médio de 1,53 milhões de anos. Se tem caracterizado 18 radioisótopos. A maioria tem vida média de menos de um dia, exceto o Zircônio-95 (64,02 dias), Zircônio-88 (63,4 dias) e Zircônio-89 (78,41 horas). O principal modo de decaimento é a captura eletrônica antes do Zircônio-92, e os após com a desintegração beta.

Precauções[editar | editar código-fonte]

Não são muito comuns os compostos que contém zircônio, e sua toxicidade é baixa. O pó metálico pode arder em contato com o ar, podendo-se considerá-lo um agente de risco de fogo e explosão. Não se conhece nenhuma função biológica deste elemento, contudo, recentemente o zircônio tem sido utilizado para implantes definitivos de dentes, cuja corôa e outros elementos de montagem, são produzidos com adição indireta deste material.

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Ligações externas[editar | editar código-fonte]