Zircônio
Keywords: Zircônio, 1789, 1824, 1914, Abundância natural, Atmosfera, Aço (metal), Bloco da Tabela Periódica, Calor de fusão, Calor específico
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 92,2 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.
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| Geral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 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 uma | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio médio† | 155 picómetro | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio atômico calculado | 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 ionización | 3313 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5º potencial de ionização | 7752 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6º potencial de ionização | 9500 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos mais estáveis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 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. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Características Principais
É um metal 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 o ar ( rege antes com o nitrogênio que com o oxigênio ) , especialmente a altas temperaturas. É um metal resistente frente a ácidos, porém pode se dissolver com ácido fluorídrico ( HF ), formando complexos com os fluoretos. 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.
- 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.
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.
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 ).
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.
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.