Zircônio

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Pix.gif Zircônio Stylised atom with three Bohr model orbits and stylised nucleus.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]