Zirconiu

iso	N / A	TD	DM	DE	DP
⁹⁰ Zr	51,45%	Zr este stabil cu 50 de neutroni
⁹¹ Zr	11,22%	Zr este stabil cu 51 de neutroni
⁹² Zr	17,15%	Zr este stabil cu 52 de neutroni
⁹³ Zr	sintetic	1,53 × 10 ⁶ ani	β ^-	0,091	⁹³ Nb
⁹⁴ Zr	17,38%	Zr este stabil cu 54 de neutroni
⁹⁶ Zr	2,8%	3,8 × 10 ¹⁹ ani	β ^-	3.350	⁹⁶ Mo

iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timpul de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Zirconiul este elementul chimic cu numărul atomic 40 și simbolul său este Zr . Este un metal de tranziție dur, alb-gri , al cărui aspect seamănă cu cel al titanului . Este fabricat în principal din zircon și este foarte rezistent la coroziune . Aliajele metalice de zirconiu sunt utilizate pe scară largă în centralele nucleare datorită secțiunii lor de absorbție redusă pentru neutroni , atât ca strat de combustibil nuclear, cât și în structurile de susținere a nucleului, precum și pentru rezistența lor la coroziune în apă .

Caracteristici

Zirconiu, 99,97%

Este un metal alb-cenușiu, lucios și extrem de rezistent la coroziune. Zirconiul este mai ușor decât oțelul și are o duritate comparabilă cu cea a cuprului . Sub formă de pulbere se poate aprinde spontan dacă este expus la temperaturi ridicate. Conduce bine căldura și electricitatea, are o temperatură de topire ridicată (aprox 1 800 ° C ), proprietățile sale depind în mare măsură de impuritățile care îl pot face fragil și dificil de lucrat (nu foarte ductil).

La temperaturi sub 35 K aliajul de zinc- zirconiu devine magnetic .

În compușii săi, zirconiul are de obicei un număr de oxidare +2, +3 sau +4.

Aplicații

Principala utilizare a zirconiului este sub formă de zircon (Zr Si O ₄ ) pentru materiale refractare, nisip de turnătorie și opacificare ceramică . Zirconul este, de asemenea, comercializat ca o piatră prețioasă, folosită în bijuterii . Oxidul de zirconiu poate fi tratat pentru a produce o imitație de diamante , în câmpul dentar zirconul cubic este utilizat pentru realizarea de proteze dentare în zirconiu cu tehnologia CAD-CAM. Alte utilizări:

Zirconiul are o secțiune transversală de absorbție redusă pentru neutroni , ceea ce îl face excelent pentru utilizarea în materiale pentru acoperirea elementelor combustibile pentru centralele nucleare . Peste 90% din totalul zirconiului metalic produs este utilizat de centralele nucleare din întreaga lume. Reactoarele nucleare comerciale moderne pot utiliza până la 150 km de conducte din aliaj de zirconiu.
Utilizat pe scară largă în chimia industrială pentru conducte în medii corozive.
Zirconiul este piroforic (inflamabil) și a fost utilizat în dispozitive incendiare militare.
Carbonatul de zirconiu este utilizat în loțiuni împotriva iederei otrăvitoare (este un agent de sechestrare a principiului toxic al otrăvirii).
Oxidul de zirconiu este utilizat în stomatologie ca material pentru construcția protezelor fixe.
oxidul este utilizat în straturile antireflexive ale lentilelor obiective.
Zirconul, un oxid de zirconiu impur, este utilizat pentru fabricarea creuzetelor de laborator capabile să reziste șocurilor termice severe, pentru căptușirea cuptoarelor în metalurgie și a industriei sticlei și ceramicii ca material refractar.
Țesuturile umane tolerează cu ușurință acest metal , care este, prin urmare, potrivit pentru articulații și proteze implantabile artificiale, precum și pentru fabricarea cadrelor pentru proteze dentare.
Este, de asemenea, utilizat pentru a produce schimbătoare de căldură , aliaje speciale și ca obturator , adică ca agent de degazare în supape termionice și becuri incandescente.

Atunci când este aliat cu niobiu , zirconiul este supraconductor la temperaturi scăzute și este utilizat pentru a construi magneți supraconductori; de asemenea, este posibil ca cablurile realizate din acest material să fie utilizate pe scară largă în producția și distribuția de energie electrică .

Istorie

Zirconiul (din arabul zarkûn , derivat la rândul său din persanul zargûn , „similar cu aurul”) a fost descoperit în 1789 de Martin Heinrich Klaproth și izolat în 1824 de Jöns Jacob Berzelius . ^[1]

Mineralele zirconiului, și anume zirconul și zirconitul, erau cunoscute în antichitate și sunt menționate în scripturile biblice . Cu toate acestea, analiza lui Klaproth asupra unui safir din Sri Lanka , apoi Ceylon, a dezvăluit că acest mineral conține un element încă necunoscut, pe care l-a botezat Zirkonertz.

Metalul a fost izolat într-o formă impură de către Berzelius, care l-a preparat încălzind un amestec de fluorură de potasiu și zirconiu și potasiu într-un tub de fier, determinându-l să se descompună. Zirconiul pur a fost obținut pentru prima dată în 1914 .

Disponibilitate

Zirconiul nu se găsește niciodată în natură ca un metal pur și principala sa sursă comercială este mineralul de silicat de zirconiu, zirconul (ZrSiO ₄ ), care se găsește în depozite situate în Australia , Brazilia , India , Rusia și Statele Unite . Se extrage sub formă de pulbere întunecată, de funingine sau ca substanță cristalină de culoare gri metalică. Zirconiul și hafniul sunt conținute în zircon într-un raport de 50 la 1 și sunt foarte greu de separat. Zirconiul este, de asemenea, un produs secundar al exploatării și prelucrării nisipurilor minerale, cum ar fi menaccanitul , ilmenitul și rutilul , sau minereurile de staniu . Zirconiul este, de asemenea, conținut în alte 30 de specii minerale cunoscute, inclusiv baddeleyite . Metalul este obținut comercial prin reducerea tetraclorurii cu magneziu în procesul Kroll sau prin descompunere termică pe un filament de tungsten încălzit la aproximativ 1300 ° C din tetraiodură ( procedeul van Arkel-de Boer ) și prin alte metode. Zirconiul comercial are încă 1% până la 3% hafniu .

Acest element este, de asemenea, abundent în stelele de tip S și a fost detectat la Soare și meteoriți. Probele de roci lunare aduse pe pământ de misiunile Apollo au un conținut mult mai mare de oxid de zirconiu decât cele de pe Pământ.

Izotopi

În natură, zirconiul este compus din patru izotopi stabili și unul slab radioactiv , cu o durată de viață extrem de lungă ( ⁹⁶ Zr). Al doilea radioizotop cel mai stabil este ⁹³ Zr cu un timp de înjumătățire de 1,53 milioane de ani. Se cunosc alte optsprezece radioizotopi, dintre care majoritatea au timp de înjumătățire mai mic de o zi, cu excepția ⁹⁵ Zr (64,02 zile), ⁸⁸ Zr (63,4 zile) și ⁸⁹ Zr (78,41 ore). Modul principal de dezintegrare înainte de ⁹² Zr este captarea electronilor, iar cel principal după dezintegrare beta .

Precauții

Simboluri de pericol chimic
Pericol
fraze H	260 - 250 - 251 ^[2]
Expresii R.	R 15-17
sfat P	222 - 223 - 231 + 232 - 235 + 410 - 370 + 378 - 422 ^[3] ^[4]
Fraze S.	S 2-7 / 8-43
Produsele chimice trebuie manipulat cu precauție
Avertizări

Pudra de zirconiu, dacă nu este stabilizată, este foarte inflamabilă (piroforică).

Este destul de rar pentru majoritatea oamenilor să întâlnească compuși de zirconiu, care, totuși, au o toxicitate foarte scăzută. Zirconiul nu joacă niciun rol în biologie .

Notă

^ Icilio Guareschi , Jöns Jacob Berzelius and his research work: Brief notes on Chemistry in the first half of the 19th century ( PDF ), Turin, Unione Tipografico-Editrice, 1915.
^ foaie de zirconiu pe IFA-GESTIS , pe gestis-en.itrust.de . Adus la 1 iunie 2021 (arhivat din original la 16 octombrie 2019) .
^ În caz de incendiu, stingeți cu stingătoare cu nisip uscat sau spumă. A se păstra sub gaz inert.
^ Sigma Aldrich; rev. din 23 iulie 2010

Bibliografie

Francesco Borgese, Elementele tabelului periodic. Descoperire, proprietăți, utilizări. Manual chimic, fizic, geologic , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
R. Barbucci, A. Sabatini și P. Dapporto, Tabel periodic și proprietăți ale elementelor , Florența, Edizioni V. Morelli, 1998 (arhivat din original la 22 octombrie 2010) .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține dicționarul lema « zirconiu »
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe zirconiu

linkuri externe

Zirconio , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
( EN ) Zirconium , pe Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
( EN ) Zirconium , pe EnvironmentalChemistry.com .

Controlul autorității	Tesauro BNCF 20970 · LCCN (EN) sh85149899 · GND (DE) 4190943-4 · BNF (FR) cb119820825 (dată) · NDL (EN, JA) 00.574.852

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei

[1] Icilio Guareschi , Jöns Jacob Berzelius and his research work: Brief notes on Chemistry in the first half of the 19th century ( PDF ), Turin, Unione Tipografico-Editrice, 1915.

[2] zirconiu pe IFA-GESTIS , pe gestis-en.itrust.de . Adus la 1 iunie 2021 (arhivat din original la 16 octombrie 2019) .

[3] În caz de incendiu, stingeți cu stingătoare cu nisip uscat sau spumă. A se păstra sub gaz inert.

[4] Sigma Aldrich; rev. din 23 iulie 2010

[1]

[2]

[3]

[4]