Zr · Elemento 40 · Metal de transición
Prácticamente transparente para los neutrones, por eso recubre las barras de combustible de casi todos los reactores nucleares.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa circonio entre los 118 elementos según esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radio de 160 pm: es decir, 0,16 nm, por lo que aproximadamente 3,13 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Circonio es líquido en un intervalo de 2554 K, desde 2128 K hasta 4682 K.
Dónde se encuentra
Circonio se encuentra en el periodo 5, grupo 4. Todos los elementos del grupo 4 tienen el mismo número de electrones externos, por lo que se comportan de forma muy similar.
Otros Metales de transición
Todos los metales de transiciónLa historia
¡El circonio es el metal increíblemente resistente y resistente a la corrosión que mantiene seguros los reactores nucleares y hace brillar a los diamantes. Este metal de transición lustroso, de color gris blanquecino, tiene la notable propiedad de ser casi transparente a los neutrones, a la vez que es extremadamente resistente a la corrosión, lo que lo hace absolutamente esencial para la generación de energía nuclear. Nombrado a partir de la palabra persa "zargun", que significa de color dorado, el circonio se ha convertido en uno de los elementos más importantes estratégicamente en la tecnología moderna. Descubierto en 1789 por el químico alemán Martin Heinrich Klaproth mientras analizaba la gema circonita, el circonio siguió siendo en gran medida una curiosidad de laboratorio durante más de 150 años. El metal puro no se aisló hasta 1824, por Jöns Jacob Berzelius, y el circonio de alta pureza solo estuvo disponible en la década de 1940, cuando la industria nuclear necesitó desesperadamente materiales que no interfirieran con las reacciones nucleares. Lo que hace absolutamente extraordinario al circonio son sus propiedades nucleares únicas. A diferencia de la mayoría de los metales, el circonio es casi transparente a los neutrones: estos lo atraviesan sin ser absorbidos. Esto hace que las aleaciones de circonio sean perfectas para el revestimiento del combustible de los reactores nucleares, ya que contienen el combustible radiactivo y permiten que los neutrones se muevan libremente y mantengan la reacción nuclear en cadena. Más del 90 % de los reactores nucleares de todo el mundo utilizan barras de combustible de aleación de circonio. El circonio tiene una increíble resistencia a la corrosión, superior incluso a la del acero inoxidable en entornos agresivos. Forma una capa de óxido ultrafina y autorreparable que lo protege de ácidos, álcalis y agua de mar. Esto hace que el circonio sea perfecto para equipos de procesamiento químico, implantes médicos y aplicaciones marinas en las que otros metales se corroerían rápidamente. He aquí algo deslumbrante: la circonia cúbica (dióxido de circonio sintético) es uno de los simulantes de diamante más populares jamás creados. Es casi tan dura como el diamante, tiene propiedades ópticas brillantes y puede producirse en cualquier color, lo que la convierte en la base de una industria joyera valorada en miles de millones de dólares.
Martin Heinrich Klaproth descubrió el circonio en 1789 mientras analizaba gemas de circonita. Jöns Jakob Berzelius aisló por primera vez metal de circonio impuro en 1824, aunque para obtener circonio puro fue necesario desarrollar el proceso de Kroll en la década de 1940.
Aplicaciones
La excepcional resistencia a la corrosión y la baja absorción de neutrones del circonio lo hacen central para los reactores nucleares, mientras que su biocompatibilidad y resistencia permiten fabricar implantes médicos avanzados y componentes aeroespaciales.
El revestimiento de combustible de Zircaloy encapsula las pastillas de combustible de uranio en los reactores nucleares, proporciona resistencia a la corrosión en agua a alta temperatura y permite la transmisión de neutrones para mantener la fisión nuclear. La baja sección eficaz de absorción de neutrones del circonio lo hace ideal para los componentes del núcleo del reactor, donde la economía de neutrones es fundamental.
Los equipos de circonio manejan sustancias químicas altamente corrosivas, incluidos el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico y los ácidos orgánicos, a temperaturas y concentraciones que destruyen el acero inoxidable en cuestión de horas. La fabricación farmacéutica y de productos químicos finos depende de la inercia química del circonio para el procesamiento de alta pureza.
Las aleaciones de circonio ofrecen una excepcional relación resistencia-peso para componentes de aeronaves que operan en entornos corrosivos. Las aplicaciones espaciales aprovechan la resistencia del circonio al oxígeno atómico y a los ciclos térmicos en componentes estructurales de satélites.
De dónde procede
165 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 85 % de los elementos
El circonio se encuentra principalmente en los minerales circonita (ZrSiO₄) y baddeleyita (ZrO₂). La circonita es uno de los minerales más duraderos de la Tierra: ha sobrevivido miles de millones de años y proporciona información crucial sobre la historia de la Tierra primitiva y la formación planetaria.
Manejo
El metal circonio y la mayoría de sus compuestos presentan baja toxicidad y una excelente biocompatibilidad. El polvo de circonio presenta riesgos de incendio y explosión que requieren procedimientos adecuados de almacenamiento y manipulación.
Se aplican los procedimientos estándar de seguridad para el trabajo con metales al mecanizado y la fabricación con circonio. Los sistemas de extinción de incendios y el almacenamiento en atmósfera inerte evitan la ignición del polvo de circonio.
Respuestas rápidas
Circonio (símbolo Zr) es el elemento 40 de la tabla periódica, un metal de transición del periodo 5, grupo 4. Prácticamente transparente para los neutrones, por eso recubre las barras de combustible de casi todos los reactores nucleares. A temperatura ambiente es un sólido.
[Kr] 4d² 5s², con 5 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 18, 10, 2.Circonio se funde a 2128 K (1854.9 °C) y hierve a 4682 K (4408.9 °C). Eso lo sitúa entre los elementos más refractarios: permanece sólido a temperaturas que vaporizan la mayoría de los metales.
La masa atómica estándar de Circonio es 91.224 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Circonio tiene una densidad de 6.52 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Circonio es aproximadamente 6.5 veces más pesado.
Circonio tiene una electronegatividad de Pauling de 1.33. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.
Circonio fue descubierto en 1789 por Martin Heinrich Klaproth. Recibe su nombre de persa zargun, «del color del oro».
Circonio constituye aproximadamente 165 mg/kg de la corteza terrestre; es lo bastante común como para extraerse a gran escala.