Zircônio

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O zircônio ou zircónio ( do francês zircon, zircão ) é um elemento químico de símbolo Zr de número atômico 40 ( 40 prótons e 40 elétron]]s ) e de massa atómica igual a 91 uma. 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 Henrich 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

Ponto de ebulição

4682 K

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 M eV	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 CNPT
(0 ºC y 1 atm), salvo que se indique o contrário.
^†Calculado a partir de distintas longitudes
de ligação covalente, metálica ou iónica.

[editar] Características Principais

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.

[editar] 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.
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 superconduvidade 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.

[editar] 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 analizou 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.

[editar] Abundância e obtenção

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 a 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 , 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 ).

[editar] Isótopos

Na natureza são encontrados 4 isótopos estáveis e um radioisótopo de grande vida média ( Zr-96 ). O radioisótopo que segue em estabilidade é o Zr-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 Zr-95 ( 64,02 días ), Zr-88 ( 63,4 días ) e Zr-89 ( 78,41 horas ). O principal modo de dacaimento é a captura eletrônica antes do Zr-92, e os após com a desintegração beta.

[editar] Precauções

Não são muito comuns os compostos que contém zircônio, e sua toxidade 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.