Struttura
Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca zirconio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Radius 160 pm — that is 0.16 nm, so about 3125 million of them side by side would span a millimetre.
Intervallo termico
Zirconio is liquid over a 2554 K window, from 2128 K to 4682 K.
Dove si trova
La storia
Lo zirconio è il metallo incredibilmente resistente e resistente alla corrosione che mantiene sicuri i reattori nucleari e fa brillare i diamanti. Questo metallo di transizione lucente, grigio-bianco, ha la straordinaria proprietà di essere quasi trasparente ai neutroni, pur essendo estremamente resistente alla corrosione, il che lo rende assolutamente essenziale per la produzione di energia nucleare. Prende il nome dalla parola persiana "zargun", che significa color oro, e lo zirconio è diventato uno degli elementi di maggiore importanza strategica nella tecnologia moderna. Scoperto nel 1789 dal chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth durante l'analisi della gemma zircone, lo zirconio è rimasto in gran parte una curiosità di laboratorio per oltre 150 anni. Il metallo puro non fu isolato fino al 1824 da Jöns Jacob Berzelius, e lo zirconio di elevata purezza divenne disponibile solo negli anni Quaranta, quando l'industria nucleare aveva urgente bisogno di materiali che non interferissero con le reazioni nucleari. Ciò che rende lo zirconio assolutamente straordinario sono le sue proprietà nucleari uniche. A differenza della maggior parte dei metalli, lo zirconio è quasi trasparente ai neutroni: lo attraversano senza essere assorbiti. Questo rende le leghe di zirconio perfette per il rivestimento del combustibile dei reattori nucleari: contengono il combustibile radioattivo, consentendo al contempo ai neutroni di muoversi liberamente e sostenere la reazione a catena nucleare. Oltre il 90% dei reattori nucleari in tutto il mondo utilizza barre di combustibile in lega di zirconio. Lo zirconio ha un'incredibile resistenza alla corrosione, superiore persino a quella dell'acciaio inossidabile negli ambienti difficili. Forma uno strato di ossido ultrasottile e autorigenerante che lo protegge da acidi, alcali e acqua di mare. Questo rende lo zirconio perfetto per le apparecchiature di trattamento chimico, gli impianti medicali e le applicazioni marine, dove altri metalli si corroderebbero rapidamente. Ecco qualcosa di davvero abbagliante: la zirconia cubica (diossido di zirconio sintetico) è uno dei simulanti del diamante più popolari mai creati. È quasi dura quanto il diamante, possiede brillanti proprietà ottiche e può essere prodotta in qualsiasi colore, costituendo la base di un'industria della gioielleria dal valore di miliardi di dollari.
Martin Heinrich Klaproth scoprì lo zirconio nel 1789 durante l'analisi di gemme di zircone. Jöns Jakob Berzelius isolò per primo il metallo di zirconio impuro nel 1824, anche se per ottenere zirconio puro fu necessario sviluppare il processo Kroll negli anni Quaranta.
Applicazioni
La straordinaria resistenza alla corrosione e il basso assorbimento dei neutroni dello zirconio lo rendono indispensabile per i reattori nucleari, mentre la sua biocompatibilità e resistenza consentono impianti medicali avanzati e applicazioni aerospaziali.
Il rivestimento del combustibile in Zircaloy racchiude le pastiglie di uranio nei reattori nucleari, offrendo resistenza alla corrosione nell'acqua ad alta temperatura e consentendo al contempo la trasmissione dei neutroni necessaria per mantenere la fissione nucleare. La bassa sezione d'urto di assorbimento dei neutroni dello zirconio lo rende ideale per i componenti del nocciolo del reattore, dove l'economia dei neutroni è fondamentale.
Le apparecchiature in zirconio gestiscono sostanze chimiche altamente corrosive, tra cui acido cloridrico, acido solforico e acidi organici, a temperature e concentrazioni che distruggerebbero l'acciaio inossidabile in poche ore. La produzione farmaceutica e quella di prodotti chimici fini si affidano all'inerzia chimica dello zirconio per i processi di elevata purezza.
Le leghe di zirconio offrono eccezionali rapporti resistenza/peso per i componenti degli aeromobili che operano in ambienti corrosivi. Le applicazioni spaziali sfruttano la resistenza dello zirconio all'ossigeno atomico e ai cicli termici nei componenti strutturali dei satelliti.
Da dove proviene
165 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 85% of elements
Lo zirconio si trova principalmente nei minerali zircone (ZrSiO₄) e baddeleyite (ZrO₂). Lo zircone è uno dei minerali più durevoli della Terra: è sopravvissuto per miliardi di anni e fornisce informazioni fondamentali sulla storia della Terra primordiale e sulla formazione dei pianeti.
Manipolazione
Il metallo di zirconio e la maggior parte dei suoi composti presentano una bassa tossicità e un'eccellente biocompatibilità. La polvere di zirconio presenta rischi di incendio ed esplosione che richiedono procedure appropriate di conservazione e manipolazione.
Per la lavorazione e la fabbricazione dello zirconio si applicano le procedure standard di sicurezza nella lavorazione dei metalli. I sistemi antincendio e la conservazione in atmosfera inerte prevengono l'accensione della polvere di zirconio.
Risposte rapide
Zirconio (symbol Zr) is element 40 on the periodic table, a metallo di transizione 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.Zirconio 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 Zirconio is 91.224 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Zirconio has a density of 6.52 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of zirconio is about 6.5× heavier.
Zirconio 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.
Zirconio was discovered in 1789 by Martin Heinrich Klaproth. It is named after persian zargun, "gold-coloured".
Zirconio makes up about 165 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.