El circonio es un elemento químico que se clasifica como un metal de transición. Fue descubierto en 1789 por Martin Heinrich Klaproth.
Descubrimiento de circonio
Las piedras preciosas que contienen circonio, como el jacinto y el circón, se han utilizado como decoración desde la antigüedad. El circonio fue reconocido por primera vez como un elemento por Martin Heinrich Klaproth en 1789, en Berlín, en una muestra de circón (silicato de circonio) de Sri Lanka. Su análisis de la composición del mineral mostró: 25% sílice; 0,5% de óxido de hierro; 70% óxido nuevo. Llamó al nuevo óxido ‘Zirconerde’.
En 1808, en Londres, Sir Humphry Davy intentó obtener el metal puro a partir de su óxido mediante electrólisis, un método que había utilizado con éxito para aislar sodio y potasio un año antes. Desafortunadamente no tuvo éxito en sus esfuerzos.
El éxito le llegó a Jacob Berzelius, quien aisló el metal por primera vez en 1824, en Estocolmo, Suecia. Berzelius calentó un tubo de hierro que contenía una mezcla de potasio y fluoruro de potasio y circonio (K 2 ZrF 6 ). Produjo circonio como un polvo negro amorfo que era un mal conductor de electricidad.
Los científicos holandeses Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer descubrieron un método para producir circonio de alta pureza en 1925. El tetrayoduro de circonio (ZrI 4 ) se descompone en un filamento de tungsteno al rojo vivo creando una barra de cristal de circonio puro. Esto se conoce como el proceso de barra de cristal.
El nombre del elemento proviene de la palabra persa ‘zargon’ que significa dorado.
Apariencia y Características
Efectos nocivos:
El circonio se considera no tóxico.
Características:
- El circonio es un metal fuerte, maleable, dúctil, brillante, de color blanco grisáceo.
- Cuando está presente en los compuestos, el circonio existe principalmente en el estado de oxidación IV.
- Su óxido (ZrO2) es blanco, como muchos de sus compuestos.
- El circonio es generalmente excepcionalmente resistente a la corrosión. Sin embargo, es atacado rápidamente por el ácido fluorhídrico, incluso en bajas concentraciones.
- En una atmósfera de oxígeno, el circonio finamente dividido arde con la temperatura más alta conocida para una llama metálica: 4460oC. El circonio en polvo puede encenderse espontáneamente en el aire.
- Las superficies expuestas de circonio forman una capa protectora de óxido.
- El tungstato de circonio (ZrW2O8) es una sustancia inusual: se encoge cuando se calienta desde cerca del cero absoluto hasta 780ºC.
Usos del circonio
- El circonio tiene un muy pobre poder para absorber neutrones. Por lo tanto, es útil en aplicaciones de energía nuclear, como en el revestimiento (capa exterior) de las barras de combustible a través de las cuales es importante que los neutrones puedan viajar fácilmente.
- El circonio se usa para fabricar instrumentos quirúrgicos y se usa en aleaciones de acero como agente endurecedor.
- Como resultado de su excepcional resistencia a la corrosión, el circonio se usa ampliamente en la industria química en ambientes corrosivos donde las aleaciones de circonio se pueden encontrar en tuberías, accesorios e intercambiadores de calor.
- El circonio también se usa para hacer imanes superconductores.
- El circón (silicato de circonio, ZrSiO4 ) es una piedra preciosa natural y la circonia cúbica sintética (dióxido de circonio, ZrO2 ) se produce como sustituto económico del diamante.
- Los catalizadores a base de circonio se utilizan en reacciones de aminación, hidrogenación, isomerización y oxidación.
- El circonato de litio se puede utilizar para absorber dióxido de carbono. La reacción es reversible, por lo que el dióxido de carbono puede liberarse en el lugar elegido y el circonato de litio puede usarse nuevamente. Esta aplicación puede ser útil para abordar las preocupaciones ambientales sobre la liberación de dióxido de carbono a la atmósfera.
Abundancia e isótopos
- Abundancia en la corteza terrestre: 165 partes por millón en peso, 38 partes por millón en moles
- Abundancia en el sistema solar: 40 partes por billón en peso, 0,5 partes por billón en moles
- Coste de producción puro: 157€ por 100g
- Coste de producción a granel: 16€ por 100 g
- Fuente: Su principal mineral es el circón (silicato de circonio, ZrSiO4). Se produce comercialmente por reducción del cloruro con magnesio en el proceso Kroll.
- Isótopos: el circonio tiene 25 isótopos cuyas vidas medias se conocen, con números de masa de 81 a 105. El circonio natural es una mezcla de cinco isótopos y se encuentran en los porcentajes que se muestran: 90Zr (51,5 %), 91Zr (11,2 % ). ), 92Zr (17,1%), 94Zr (17,4%) y 96Zr (2,8%). El más abundante naturalmente es 90Zr al 51,5%.
| Símbolo | Zr |
| Número atómico | 40 |
| Valencia | +4 |
| Peso atómico | 91,22 |
| Punto de ebullición (ºC) | 4371 |
| Punto de fusión (ºC) | 1855 |
| Densidad (Kg/m3) | 6501 |
| Estructura atómica | [Kr] 4d2 5s2 |
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