Zircônio

O zircônio^PB ou zircónio^PE ( 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 ( 4B ) 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.

Ítrio - Zircônio - Nióbio Ti Zr Hf       Tabela Periódica
Geral
Nome, símbolo, número	Zircônio, Zr, 40
Classe , série química	Metal , metal de transição
Grupo, periodo, bloco	4, 5 , d
Densidade, dureza Mohs	6511 kg/m3, 5
Cor e aparência	Branco grisáceo
Propiedades atômicas
Massa atómica	91,224(2) u
Raio médio†	155 pm
Raio atômico calculado	206 pm
Raio covalente	148 pm
Raio de van der Waals	Sem dados
Configuração electrónica	[Kr]4d²5s²
Estados de oxidação (óxido)	4 (anfótero)
Estructura cristalina	Hexagonal
Propriedades físicas
Estado da matéria	Sólido
Ponto de fusão	2128 K (1855 °C)
Ponto de ebulição	4682 K (4409 °C)
Entalpia de vaporização	58,2 kJ/mol
Entalpia de fusão	16,9 kJ/mol
Pressão de vapor	0,00168 Pa a 2125 K
Velocidade do som	3800 m/s a 293,15 K
Informações diversas
Eletronegatividade	1,33 (Pauling)
Calor específico	0,27 J/(kg·K)
Condutividade elétrica	2,36 x 106/m Ω
Conductividade térmica	22,7 W/(m·K)
1º 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
Isótopos mais estáveis
iso. AN Meia-vida MD ED MeV PD 90Zr 51,45% Zr é Isótopo estavel com 50 neutrons 91Zr 11,22% Zr é estável com 51 neutrons 92Zr 17,15% Zr é estável com 52 neutrons 93Zr {sin.} 1,53 x 106 anos β- 0,091 93Nb 94Zr 17,38% Zr é estavel com 54 neutrons 96Zr 2,8% >3,8 x 1019 anos β- 3,350 96Mo
Valores em SI e em CNTP (0 °C e 1 atm), salvo que se indique o contrário. †Calculado a partir de distintos comprimentos de ligação covalente, metálica ou iónica.

Características Principais

(Ronaldo)É um metal material branco acizentado 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

É utilizado principalmente ( em torno de 90% do consumo ) como revestimento de reatores nucleares, devido a sua secção de capturas de neutrons ser muito baixa. Se utiliza como aditivo em aços obtendo-se materiais muito resistentes. Também é empregado em ligas com o níquel na indústria química devido a sua resistência diante de substâncias corrosivas. Devido às sua resistência à corrosão está a ser usado como substituto do Crómio Hexavalente nas linhas de Tratamento de Superficie de Alumínio.

O Zincônio é muito importante para a indústria bélica.

O óxido de zircônio impuro se emprega para fabricar utensílios de laboratório que suportam mudanças bruscas de temperaturas, revestimentos de fornos e como material refratário em indústrias cerâmicas 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 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 imãs supercondutores. Por outro lado, a liga com zinco é magnética abaixo de 35 K. O óxido de zircônio se usa em joalheria; é uma gema artificial denominada zirconita que imita o diamante.

História

O zircônio ( do árabe “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

Zr crystal bar

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, India, Russia 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 espoonja 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 meteorítos. Além disso, foi encontrado altas quantidades de óxido de zircônio em amostras lunares ( em comparação com o que existe na crosta terrestre ).

Isótopos

Na natureza são encontrados 4 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 días ), Zircônio-88 ( 63,4 días ) e Zircônio-89 ( 78,41 horas ). O principal modo de dacaimento é a captura eletrônica antes do Zircônio-92, e os após com a desintegração beta.

Precauções

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 menhuma função biológica deste elemento.

Ligações externas

• WebElements.com - Zirconium
• EnvironmentalChemistry.com - Zirconium