Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para girar. Azul e violeta marcam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde zircónio se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atômicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, não medidos.
Tamanho, em escala
Radius 160 pm — that is 0.16 nm, so about 3125 million of them side by side would span a millimetre.
Faixa térmica
Zircónio is liquid over a 2554 K window, from 2128 K to 4682 K.
A história
O zircónio é o metal incrivelmente resistente e resistente à corrosão que mantém os reatores nucleares seguros e faz os diamantes brilharem. Este metal de transição lustroso, branco-acinzentado, tem a notável propriedade de ser quase transparente aos neutrões, ao mesmo tempo que é extremamente resistente à corrosão, tornando-o absolutamente essencial para a geração de energia nuclear. Batizado em homenagem à palavra persa "zargun", que significa cor de ouro, o zircónio tornou-se um dos elementos mais importantes estrategicamente na tecnologia moderna. Descoberto em 1789 pelo químico alemão Martin Heinrich Klaproth durante a análise da gema zircão, o zircónio permaneceu em grande parte uma curiosidade de laboratório por mais de 150 anos. O metal puro só foi isolado em 1824 por Jöns Jacob Berzelius, e o zircónio de alta pureza só se tornou disponível na década de 1940, quando a indústria nuclear precisava urgentemente de materiais que não interferissem nas reações nucleares. O que torna o zircónio absolutamente extraordinário são as suas propriedades nucleares únicas. Ao contrário da maioria dos metais, o zircónio é quase transparente aos neutrões — eles passam diretamente através dele sem serem absorvidos. Isso torna as ligas de zircónio perfeitas para o revestimento do combustível de reatores nucleares, contendo o combustível radioativo enquanto permitem que os neutrões se movam livremente e mantenham a reação nuclear em cadeia. Mais de 90% dos reatores nucleares em todo o mundo usam varetas de combustível de liga de zircónio. O zircónio tem uma incrível resistência à corrosão, superando até mesmo o aço inoxidável em ambientes agressivos. Ele forma uma camada de óxido ultrafina e autorregenerativa que o protege de ácidos, álcalis e água do mar. Isso torna o zircónio perfeito para equipamentos de processamento químico, implantes médicos e aplicações marítimas, nas quais outros metais sofreriam corrosão rapidamente. Aqui está algo deslumbrante: a zircónia cúbica (dióxido de zircónio sintético) é um dos simulantes de diamante mais populares já criados. É quase tão dura quanto o diamante, tem propriedades ópticas brilhantes e pode ser produzida em qualquer cor, tornando-se a base de uma indústria joalheira de bilhões de dólares.
Martin Heinrich Klaproth descobriu o zircónio em 1789 durante a análise de gemas de zircão. Jöns Jakob Berzelius isolou pela primeira vez o metal zircónio impuro em 1824, embora o zircónio puro tenha exigido o desenvolvimento do processo Kroll na década de 1940.
Aplicações
A excepcional resistência à corrosão e a baixa absorção de neutrões do zircónio tornam-no indispensável para reatores nucleares, enquanto a sua biocompatibilidade e resistência permitem implantes médicos avançados e aplicações aeroespaciais.
O revestimento de combustível Zircaloy envolve pastilhas de combustível de urânio em reatores nucleares, proporcionando resistência à corrosão em água a alta temperatura e permitindo a transmissão de neutrões para manter a fissão nuclear. A baixa secção transversal de absorção de neutrões do zircónio torna-o ideal para componentes do núcleo do reator, nos quais a economia de neutrões é crítica.
Equipamentos de zircónio processam produtos químicos altamente corrosivos, incluindo ácido clorídrico, ácido sulfúrico e ácidos orgânicos, em temperaturas e concentrações que destroem o aço inoxidável em poucas horas. A fabricação farmacêutica e de produtos químicos finos depende da inércia química do zircónio para o processamento de alta pureza.
Ligas de zircónio oferecem relações excepcionais entre resistência e peso para componentes de aeronaves que operam em ambientes corrosivos. Aplicações espaciais utilizam a resistência do zircónio ao oxigénio atômico e aos ciclos térmicos em componentes estruturais de satélites.
De onde vem
165 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 85% of elements
O zircónio ocorre principalmente nos minerais zircão (ZrSiO₄) e baddeleíta (ZrO₂). O zircão é um dos minerais mais duráveis da Terra, sobrevivendo por bilhões de anos e fornecendo informações cruciais sobre a história da Terra primitiva e a formação planetária.
Manuseio
O metal zircónio e a maioria dos seus compostos apresentam baixa toxicidade e excelente biocompatibilidade. O pó de zircónio apresenta riscos de incêndio e explosão que exigem procedimentos adequados de armazenamento e manuseio.
Os procedimentos padrão de segurança para trabalhos com metais aplicam-se à usinagem e fabricação de zircónio. Sistemas de supressão de incêndios e o armazenamento em atmosfera inerte evitam a ignição do pó de zircónio.
Respostas rápidas
Zircónio (symbol Zr) is element 40 on the periodic table, a metal de transição 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.Zircónio 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 Zircónio is 91.224 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Zircónio has a density of 6.52 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of zircónio is about 6.5× heavier.
Zircónio 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.
Zircónio was discovered in 1789 by Martin Heinrich Klaproth. It is named after persian zargun, "gold-coloured".
Zircónio makes up about 165 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.