Circonio, Símbolo, Propiedades, Hechos, Conexiones, Uso

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¿Qué es el circonio?

circonio es un elemento químico o metal de transición blanco plateado, duro y de alto punto de fusión del grupo 4 (IVB) de la tabla periódica con el símbolo Zr y número atómico 40. Se coloca en elementos del bloque d con miembros del grupo titanio y hafnio. Se utiliza para fabricar acero a prueba de balas y otras aleaciones resistentes a la corrosión.

Símbolo químico del elemento circonio y propiedades de la tabla periódica

El zircón mineral de circonio viene en una hermosa paleta de colores como oro, naranja y rosa. Estos se utilizan en piedras preciosas desde los primeros días de la civilización humana.

El número de oxidación o estado más común del circonio es +4 (IV). Los estados de oxidación más bajos del metal son menos comunes.

¿Quién descubrió el circonio?

El mineral circón tiene dos formas principales, jacinto y argot. Los primeros análisis mostraron que se trataba de los óxidos de silicio, hierro, aluminio y calcio.

En 1789, el químico alemán Klaproth descubrió el nuevo elemento del circón y lo llamó circonio. Pero el metal en bruto fue extraído por primera vez en 1824 por Berzelius. El metal Zr puro se obtuvo en 1925 mediante el proceso van Arkel.

Propiedades del circonio

El metal es bastante electropositivo de dióxido cuando se calienta. El metal sólido a temperatura ambiente es resistente a la corrosión.

Sólo se disuelve en ácido sulfúrico concentrado caliente, agua regia y ácido fluorhídrico. El álcali acuoso caliente no ataca este metal de transición. Algunas propiedades comunes del circonio se dan debajo de la tabla,

Propiedades del circonio
número atómico40
electrón por escala2, 8, 18, 10, 2
Configuración electrónica[Kr] 4d2 5s2
Bloquearbloque d
Período de tiempoperiodo 5
Grupogrupo 4
Peso atomico91,224
Punto de fusion2128K (1855°C, 3371°F)
Punto de ebullición4650K (4377°C, 7911°F)
estructura cristalinaempaquetado hexagonal (hcp)
Espesor6,52 g/cm3
Capacidad calorífica molar25,36 J mol−1k−1
Resistencia eléctrica421 nΩ·m
Radio atómico160 horas
Radio covalente175 ± 19 horas
Propiedades químicas
Número de oxidación común+4
ElectronegatividadEscala de Pauling: 1,33"
Energía de ionización (kJ/mol)2do3ro
640.112702218

Configuración electrónica del circonio

Los 40 electrones del átomo de plata se dividen en diferentes niveles de energía para mostrar la siguiente configuración electrónica debajo de la imagen,

Estructura atómica de circonio y electrón por capa con número atómico, masa atómica, configuración electrónica y niveles de energía del átomo de Zr

Zirconio en la tabla periódica

Se coloca en el período 5 y el grupo 4 en la tabla periódica. El circonio es un metal de transición o elemento de bloque d que se encuentra entre el itrio y el niobio.

Posición del metal de transición o elemento químico circonio en la tabla periódica

¿Dónde se encuentra el circonio?

Es una disposición metálica bastante abundante después de los metales de transición hierro, titanio y manganeso. Contiene 0,016 por ciento o 162 ppm de la corteza terrestre.

La principal fuente comercial de circonio es el circonio (ZrSiO4) y baddeleyita (ZrO2). Los minerales se encuentran comúnmente en Australia, Brasil, India, Rusia, Sudáfrica y los Estados Unidos.

isótopos

Tiene cinco isótopos tales como: 90señor, 91señor, 92Zr 94Sr, y 96Sr. El isótopo radiactivo más longevo del circonio es 96Zr (2,4×1019 años).

Se pueden preparar veintiocho isótopos artificiales del metal, que van desde la masa atómica 78 a 110, mediante varios tipos de reacciones nucleares.

Proceso de producción

Es producido por el proceso de Kroll. Los minerales se convierten en cloruro calentándolos con carbón y cloro. El tetracloruro se reduce con magnesio fundido.

El circonio de alta pureza se produce mediante el proceso van Arkel. El metal se calienta con yodo en un recipiente al vacío a 200°C. El volátil ZrI4 se descompone en un filamento calentado eléctricamente a 1300 ° C. El contenido de hafnio se ha reducido a menos de 100 ppm, lo que se puede lograr mediante extracción con solvente o métodos de intercambio iónico.

Datos interesantes sobre el circonio

El estado de oxidación más común y estable del circonio es +4(IV). Zr+3 es de naturaleza altamente reductora reduciendo la molécula de agua. Por lo tanto, en el estado +3, no tiene química acuosa.

Ingredientes químicos

circonita

Óxido de circonio (ZrO2) es el óxido sólido más común con un alto punto de fusión. Es insoluble en agua, ácidos diluidos en frío (excepto HF) y álcalis. Reacciona lentamente con ácidos cuando se calienta durante mucho tiempo y con álcali cuando se fusiona.

ZrO2 se utiliza en la fabricación de crisoles refractarios y revestimientos de hornos. El precipitado de hidróxido gelatinoso blanco se obtiene añadiendo álcali a la solución de Zr(IV).

Haluros de circonio

Los cuatro tetrahaluros de circonio son conocidos y se preparan calentando metal con halógenos. Todos los haluros son sólidos blancos. La celda unitaria de ZrF sólido4 incluye coordinación 2:8.

en el ZRF4 unidad, cada átomo de Zr está rodeado por ocho iones de flúor en una configuración antiprisma cuadrada. Los tetrahaluros se hidrolizan vigorosamente a temperatura ambiente y producen oxohaluros que son estables a una mayor hidrólisis.

complejos de circonio

El nitrato y el sulfato de circonio (IV) son las sales básicas del metal. El compuesto de sulfato está formado por ZrO. resolver2 en ácido sulfúrico concentrado caliente. El nitrato anhidro puede ser preparado por N. responder2O5 en ZrCl4.

El gran Zr+4 El ion muestra altos números de coordinación y formó una variedad de complejos de coordinación. Algunos complejos de coordinación de circonio se dan debajo de la tabla,

complejos de circonio
Condición de oxidaciónNúmero de coordinaciónGeometríaEjemplos
+4 (VI)6octaédricoli2[ZrF6]; [Zr(acac)2Cl2]
7bipirámide pentagonal[ZrF7]-3
8antiprisma cuadrado[ZrF8]-4; [Zr(acac)4]
dodecaedro[Zr(ox)4]-4; [ZrX4(diars)2]; [Zr4(OH)8(H2O)16]+8

Compuestos organometálicos

Algunos derivados de hidrocarburos inestables como Li[Zr(Me)6] se aíslan de la reacción de LiMe y ZrCl4 a bajas temperaturas.

Zr (bencilo)4 es un catalizador químico estable y homogéneo en el proceso Ziegler-Natta. La ciclopentadina (Cp) forma varios compuestos importantes similares a los del titanio. Estos se utilizan como catalizadores homogéneos para la producción de muchos compuestos orgánicos.

uso de circonio

  • El circonio es un absorbente muy bajo de neutrones térmicos, pero puede estar libre de pequeñas cantidades de hafnio que absorbió 600 veces más neutrones. Por lo tanto, es el material ideal para las centrales nucleares. La producción anual de circonio libre de hafnio de grado nuclear siempre ha sido alta, alrededor de 165 toneladas.
  • Se utiliza para fabricar tubos de refrigerante sin soldadura para ocho reactores de agua pesada.
  • El circonio se utiliza para fabricar acero aleado a prueba de balas y otras aleaciones resistentes a la corrosión.
  • En muchas plantas químicas y de acero inoxidable se prefiere al titanio. Las aleaciones de Zr-Sn se utilizan en el enfriador de los reactores nucleares.
  • Debido a las propiedades anticorrosivas de los ácidos y álcalis, es ampliamente utilizado en la industria química.
  • Al igual que el titanio, se usa en bombas, válvulas, intercambiadores de calor, tuberías, etc. Con el niobio, se usa para fabricar imanes superconductores.
  • Se utiliza como depurador en la industria del acero que elimina el oxígeno y el nitrógeno disueltos.
  • Para la producción de pigmentos azules y amarillos, el mineral circonio se mezcla con vanadio y praseodimio.
  • El óxido de circonio (IV) se utiliza en la fabricación de crisoles refractarios, revestimientos de hornos, piedras de fundición, abrasivos, industrias de vidrio y cerámica.

Análisis de metal de circonio

Zirconio precipitado en análisis cuantitativos de rutina de metales del Grupo 3 o del Grupo IIIA. Con la adición de peróxido de hidrógeno (H2O2), un precipitado blanco de peróxido de Zr (ZrO2xH2O) apareció. La alizarina-S da un precipitado rojo con la solución de metal en un medio fuertemente ácido. El color se elimina por la acción del flúor.

El circonio también formó un fosfato muy característico Zr (HPO4)2 incluso de la solución que contiene 10 por ciento de ácido sulfúrico.

Analista de Laboratorio

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