Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa circonio entre los 118 elementos para 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
Radius 160 pm — that is 0.16 nm, so about 3125 million of them side by side would span a millimetre.
Intervalo térmico
Circonio is liquid over a 2554 K window, from 2128 K to 4682 K.
Dónde se encuentra
La historia
El circonio es el metal increíblemente resistente a la corrosión que mantiene seguros los reactores nucleares y hace brillar los diamantes. Este metal de transición lustroso, de color gris blanquecino, tiene la extraordinaria propiedad de ser casi transparente a los neutrones y, al mismo tiempo, extremadamente resistente a la corrosión, por lo que es absolutamente esencial para la generación de energía nuclear. Su nombre proviene de la palabra persa "zargun", que significa «de color dorado», y 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 circón, 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 gran pureza no estuvo disponible hasta la década de 1940, cuando la industria nuclear necesitó urgentemente 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 del mundo utilizan barras de combustible de aleación de circonio. El circonio tiene una increíble resistencia a la corrosión y supera incluso al 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. Aquí hay 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 de joyería de miles de millones de dólares.
Martin Heinrich Klaproth descubrió el circonio en 1789 mientras analizaba gemas de circón. Jöns Jakob Berzelius aisló por primera vez metal de circonio impuro en 1824, aunque para obtener circonio puro fue necesario desarrollar el proceso 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, ofrece 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 manipulan sustancias químicas muy corrosivas, como ácido clorhídrico, ácido sulfúrico y 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 relaciones excepcionales entre resistencia y peso para componentes de aeronaves que funcionan 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 of Earth's crust · more abundant than 85% of elements
El circonio se encuentra principalmente en los minerales circón (ZrSiO₄) y baddeleyita (ZrO₂). El circón 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 de circonio y la mayoría de sus compuestos presentan baja toxicidad y excelente biocompatibilidad. El polvo de circonio presenta riesgos de incendio y explosión que requieren procedimientos adecuados de almacenamiento y manipulación.
Los procedimientos estándar de seguridad para el trabajo con metales se aplican 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 (symbol Zr) is element 40 on the periodic table, a metal de transición in period 5, group 4. Effectively transparent to neutrons, which is why it lines the fuel rods in nearly every nuclear reactor. At room temperature it is a solid.
[Kr] 4d² 5s², giving 5 occupied shells holding 2, 8, 18, 10, 2 electrons respectively.Circonio melts at 2128 K (1854.9 °C) and boils at 4682 K (4408.9 °C). That puts it among the most refractory elements — it stays solid at temperatures that vaporise most metals.
The standard atomic weight of Circonio is 91.224 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Circonio has a density of 6.52 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of circonio is about 6.5× heavier.
Circonio has a Pauling electronegativity of 1.33. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Circonio was discovered in 1789 by Martin Heinrich Klaproth. It is named after persian zargun, "gold-coloured".
Circonio makes up about 165 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.