Zircônio (Zr) - Elemento Químico de Número Atômico 40

Zircônio (Zr) - Elemento Químico de Número Atômico 40

O zircônio ( do francês zircon, zircão ) é um elemento químico de símbolo Zr de número atômico 40 ( 40 prótons e 40 elétrons ) e de massa atômica igual a 92,2 uma. À temperatura ambiente, o zircônio encontra-se no estado sólido.

Está situado no grupo 4 ( 4B ) da Classificação Periódica dos Elementos. Foi descoberto em 1789 pelo alemão Martin Henrich Klaproth.

É um metal duro, resistente a corrosão, utilizado principalmente no revestimento de reatores nucleares.

Características Principais - É um metal branco acinzentado . brilhante e muito resistente a corrosão. É mais leve que o aço com uma dureza similar ao cobre Quando está finamente dividido pode arder espontaneamente em contato com o ar ( rege antes com o nitrogênio que com o oxigênio ) , especialmente a altas temperaturas. É um metal resistente frente a ácidos, porém pode se dissolver com ácido fluorídrico ( HF ), formando complexos com os fluoretos. Seus estados de oxidação mais comuns são +2, +3 e +4.

Aplicações

1. É utilizado principalmente ( em torno de 90% do consumo ) como revestimento de reatores nucleares, devido a sua secção de capturas de nêutrons ser muito baixa.
2. Se utiliza como aditivo em aços obtendo-se materiais muito resistentes. Também é empregado em ligas com o níquel na indústria química devido a sua resistência diante de substâncias corrosivas.
3. O óxido de zircônio impuro se emprega para fabricar utensílios de laboratório que suportam mudanças bruscas de temperaturas, revestimentos de fornos e como material refratário em indústrias cerâmicas e de vidro.
4. É um metal bastante tolerado pelos tecidos humanos, por isso pode ser usado para a fabricação de articulações artificiais.
5. Também é empregado em trocadores de calor, tubos de vácuo e filamentos de lâmpadas.
6. Alguns de seus sais são empregados para a a fabricação de antitranspirantes.
7. Pode ser usado como agente incendiário para fins militares.
8. A liga com o nióbio apresenta superconduvidade a baixas temperaturas, podendo ser empregado para construir imãs supercondutores. Por outro lado, a liga com zinco é magnética abaixo de 35 K.
9. O óxido de zircônio se usa em joalheria; é uma gema artificial denominada zirconita que imita o diamante.

História - O zircônio ( do árabe “zargun”, que significa “cor dourada” ) foi descoberto 1789 por Martin Klaproth a partir do zircão. Em 1824 Jöns Jacob Berzelius o isolou no estado impuro; até 1914 não foi preparado como metal puro.

Em algumas escrituras bíblicas se menciona o mineral zircão, que contém zircônio, ou algumas de suas variações ( jargão, jacinto, etc. ). Não se sabia que o mineral continha um novo elemento até que Klaproth analizou um jargão procedente do Ceilão, no oceano Índico, denominando o novo elemento como zircônio. Berzelius o obteve impuro aquecendo uma mistura de potássio e fluoreto de potássio e zircônio, num processo de decomposição num tubo de ferro. O zircônio puro só foi obtido em 1914.

Abundância e obtenção - O zircônio não é encontrado na natureza como metal livre, porém formando numerosos minerais. A principal fonte de zircônio é proveniente do zircão ( silicato de zircônio, ZrSiO4 ), que se encontra em depósitos na Austrália., Brasil, Índia, Rússia e Estados Unidos. O zircão é obtido como subproduto de mineração e processado de metais pesados de titânio , a ilmenita ( FeTiO3 ) e o rutilio ( TiO2 ), e também do estanho. O zircônio e o háfnio são encontrados no zircão na proporção de 50 a 1 e é muito difícil separá-los. Também é encontrado em outros minerais, como na badeleyita ( ZrO2 ).

O metal é obtido principalmente de uma cloração redutiva através do processo denominado Kroll : primeiro se prepara o cloreto para depois reduzi-lo com magnésio. Num processo semi-industrial pode-se realizar a eletrólise de sais fundidos, obtendo-se o zircônio em pó que pode ser utilizado, posteriormente, em pulvimetalurgia.

Para a obtenção do metal com maior pureza segue-se o processo Van Arkel , baseado na dissociação do iodeto de zircônio, obtendo-se uma esponja de zircônio metálico denominada crystal-bar. Tanto neste caso, como no anterior, a esponja obtida é fundida para se obter o lingote.

O zircônio é abundante nas estrelas do tipo S , e tem-se detectado sua presença no Sol e em meteorítos. Além disso, foi encontrado altas quantidades de óxido de zircônio em amostras lunares ( em comparação com o que existe na crosta terrestre ).

Isótopos - Na natureza são encontrados 4 isótopos estáveis e um radioisótopo de grande vida média ( Zr-96 ). O radioisótopo que segue em estabilidade é o Zr-93 que tem um tempo de vida médio de 1,53 milhões de anos. Se tem caracterizado 18 radioisótopos. A maioria tem vida média de menos de um dia, exceto o Zr-95 ( 64,02 días ), Zr-88 ( 63,4 días ) e Zr-89 ( 78,41 horas ). O principal modo de decaimento é a captura eletrônica antes do Zr-92, e os após com a desintegração beta.

Precauções - Não são muito comuns os compostos que contém zircônio, e sua toxidade é baixa. O pó metálico pode arder em contato com o ar, podendo-se considerá-lo um agente de risco de fogo e explosão. Não se conhece nenhuma função biológica deste elemento.

Zircônia Cúbica - (ou CZ) óxido de zircônio (ZrO2), é um mineral extremamente raro na natureza, mas largamente sintetizado como imitação do diamante. O material sintetizado é duro, opticamente perfeito e geralmente incolor, mas pode ser produzido numa grande variedade de cores. Não deve ser confundido com zircão, silicato de zircónio(ZrSiO4).

Because of its low cost, durability, and close visual likeness to diamond, synthetic cubic zirconia has remained the most gemologically and economically important diamond simulant since 1976. Its main competition as a synthetic gemstone is the more recently cultivated material moissanite.

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