Zirconio   40 Zr                                                                                                                                                                                                                                                                                   ittrio ← zirconio → niobio Aspetto bianco argenteo Generalità Nome, simbolo, numero atomico zirconio, Zr, 40 Serie metalli di transizione Gruppo, periodo, blocco 4, 5, d Densità, durezza 6511 kg/m3, 5 Configurazione elettronica Proprietà atomiche Peso atomico 91,224 amu Raggio atomico (calc.) 155 (206) pm Raggio covalente 148 pm Configurazione elettronica Kr4d25s2 e− per livello energetico 2, 8, 18, 10, 2 Stati di ossidazione 4 (anfotero) Struttura cristallina esagonale Proprietà fisiche Stato della materia solido Punto di fusione 2128 K (1855 °C) Punto di ebollizione 4682 K (4409 °C) Volume molare 14,02 ×10-6 m3/mol Entalpia di vaporizzazione 58,2 kJ/mol Calore di fusione 16,9 kJ/mol Tensione di vapore 0,00168 Pa a 2125 K Velocità del suono 3800 m/s a 293,15 K Altre proprietà Numero CAS 7440-67-7 Elettronegatività 1,33 (scala di Pauling) Calore specifico 0,27 J/(kg*K) Conducibilità elettrica 2,36×106/(m&middotohm) Conducibilità termica 22,7 W/(m*K) Energia di prima ionizzazione 640,1 kJ/mol Energia di seconda ionizzazione 1270 kJ/mol Energia di terza ionizzazione 2218 kJ/mol Energia di quarta ionizzazione 3313 kJ/mol Energia di quinta ionizzazione 7752 kJ/mol Energia di sesta ionizzazione 9500 kJ/mol Isotopi più stabili iso NA TD DM DE DP 90Zr 51,45% Zr è stabile con 50 neutroni 91Zr 11,22% Zr è stabile con 51 neutroni 92Zr 17,15% Zr è stabile con 52 neutroni 93Zr sintetico 1,53×106 anni β- 0,091 93Nb 94Zr 17,38% Zr è stabile con 54 neutroni 96Zr 2,8% 3,8×1019 anni β- 3,350 96Mo iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento Lo zirconio è l'elemento chimico di numero atomico 40. Il suo simbolo è Zr. È un metallo di transizione bianco-grigio, duro, il cui aspetto ricorda quello del titanio. Viene ottenuto perlopiù dallo zircone ed è molto resistente alla corrosione. Le leghe metalliche di zirconio sono vastamente impiegate negli impianti nucleari a causa della bassa sezione di assorbimento per i neutroni, sia come rivestimento del combustibile nucleare che nelle strutture di sostegno del nocciolo, e inoltre per la loro resistenza alla corrosione in acqua. Indice 1 Caratteristiche 2 Applicazioni 3 Storia 4 Disponibilità 5 Isotopi 6 Precauzioni 7 Bibliografia 8 Voci correlate 9 Altri progetti 10 Collegamenti esterni modifica Caratteristiche Zirconio, 99,97% È un metallo bianco-grigiastro, lucente ed eccezionalmente resistente alla corrosione. Lo zirconio è più leggero dell'acciaio ed ha una durezza comparabile a quella del rame. Può infiammarsi spontaneamente se, in forma di polvere, è esposto ad alte temperature. Conduce bene calore ed elettricità, ha un'elevata temperatura di fusione (circa 1800 °C), le proprietà dipendono molto dalle impurezze che lo possono rendere fragile e difficile da lavorare (poco duttile). A temperature inferiori a 35 K la lega di zinco e zirconio diventa magnetica. Nei suoi composti, lo zirconio ha solitamente numero di ossidazione +2, +3 o +4. modifica Applicazioni L'uso principale dello zirconio è sotto forma di zircone (ZrSiO4), per materiali refrattari, sabbie da fonderia e opacizzazione della ceramica. Lo zircone è anche commerciato come pietra preziosa, usata in gioielleria. L'ossido di zirconio può venire trattato per produrre un facsimile dei diamanti, è utilizzato nel campo dentale per realizzare strutture in zirconia con tecnologia CAD-CAM lo zircone cubico. Altri usi: Lo zirconio ha una bassa sezione di assorbimento per i neutroni, cosa che lo rende perfetto per l'impiego in materiali destinati a impianti di produzione di energia nucleare, come il rivestimento degli elementi di combustibile. Più del 90% di tutto lo zirconio metallico prodotto viene usato dalle centrali nucleari sparse per il mondo. I moderni reattori nucleari commerciali possono usare fino a 150 km di tubazioni in lega di zirconio. Estesamente usato in chimica industriale per tubazioni in ambienti corrosivi. Lo zirconio è piroforico (infiammabile) ed è stato usato in ordigni incendiari militari. Il carbonato di zirconio si usa nelle lozioni contro l'edera. È un sequestrante del principio tossico del veleno dell'edera L'ossido di zirconio viene usato in odontoiatria come materiale per la costruzioni di protesi fisse. l'ossido viene usato anche nei trattamenti antiriflesso delle lenti degli obiettivi. L'ossido impuro di zirconio, lo zircone, è usato per fabbricare crogioli da laboratorio in grado di sopportare forti shock termici, per il rivestimento di fornaci in metallurgia e dall'industria del vetro e della ceramica come materiale refrattario. I tessuti umani tollerano facilmente questo metallo, che quindi è adatto per giunti e protesi artificiali impiantabili, nonché nella realizzazione di strutture per protesi dentarie. Viene usato anche per produrre scambiatori di calore, leghe speciali e - come getter, ovvero come agente degasatore - nelle valvole termoioniche e nelle lampadine a incandescenza. Quando è in lega con il niobio, lo zirconio è superconduttore a basse temperature e si usa per costruire magneti superconduttori; è anche possibile che cavi di tale materiale vengano usati su larga scala nella produzione e nella distribuzione dell'energia elettrica. modifica Storia Lo zirconio (dall'arabo zarkûn, a sua volta derivato dal persiano zargûn, "simile all'oro") fu scoperto nel 1789 da Martin Heinrich Klaproth e isolato nel 1824 da Jons Jakob Berzelius. I minerali dello zirconio - ovvero lo zircone, la zirconite e lo zaffiro - erano noti nell'antichità e sono menzionati nelle scritture bibliche. Fu però l'analisi di Klaproth di uno zaffiro proveniente da Sri Lanka (allora Ceylon) a rivelare che questo minerale conteneva un elemento ancora sconosciuto, che egli battezzò Zirkonertz Il metallo fu isolato in forma impura da Berzelius, che lo preparò scaldando una miscela di potassio e di fluoruro di zirconio e potassio in un tubo di ferro, provocandone la decomposizione. Lo zirconio puro fu ottenuto per la prima volta nel 1914. Precisamente in campo dentale viene utilizzato per la creazione di anelli di congiunzione, ponti dentali (per la struttura bianca che aiuta durante le fase di stratificazione della porcellana), e impianti questi ultimi possiedono un cuore di titanio ed un rivestimento in zirconio, ovviamente non essendo una struttura che può essere definita come metallo non crea un'osteointegrazione con l'osso alveolare, comunque e poco utilizzato dato che non si conoscono ancora i risvolti di una struttura del genere in bocca. La preoccupazione più grande e orientata verso la nascita di microcricche create in fase di lavorazione e durante i passaggi di struttura cristallina. modifica Disponibilità Lo zirconio non si trova mai in natura come metallo puro: la principale fonte commerciale di zirconio è il minerale di silicato di zirconio, lo zircone (ZrSiO4), che si trova in giacimenti situati in Australia, Brasile, India, Russia e negli Stati Uniti (è estratto come una polvere scura e fuligginosa, o come una sostanza cristallina, di un grigio metallico). Lo zirconio e l'afnio sono contenuti nello zircone in rapporto di 50 a 1 e sono molto difficili da separare. Lo zirconio è anche un sottoprodotto dello sfruttamento minerario e della lavorazione di sabbie minerali come la menaccanite, la ilmenite e il rutilo, o minerali di stagno. Lo zirconio è pure contenuto in altre 30 specie minerali note, compresa la baddeleyite. Il metallo si ottiene commercialmente per riduzione del tetracloruro con magnesio nel processo Kroll o per decomposizione termica su un filamento di tungsteno scaldato a circa 1300 °C del tetraioduro (processo van Arkel-de Boer) e attraverso altri metodi. Lo zirconio di qualità commerciale contiene ancora dall'1% al 3% di afnio. Questo elemento è anche abbondante nelle stelle di tipo S, ed è stato rilevato nel sole e nei meteoriti. I campioni di rocce lunari portati sulla terra dalle missioni apollo hanno un contenuto di ossido di zirconio molto più alto rispetto a quelle terrestri. modifica Isotopi Lo zirconio in natura è composto di quattro isotopi stabili e di uno debolmente radioattivo, a vita estremamente lunga (lo 96Zr). Il secondo radioisotopo più stabile è lo 93Zr con una emivita di 1,53 milioni di anni. Sono noti altri diciotto radioisotopi, la maggior parte dei quali ha emivita di meno di un giorno, tranne 95Zr (64,02 giorni), 88Zr (63,4 giorni) e 89Zr (78,41 ore). Il modo di decadimento principale prima dello 92Zr è la cattura elettronica e quello principale dopo di esso è il decadimento beta. modifica Precauzioni Simboli di rischio chimico frasi R: R 15-17 frasi S: S 2-7/8-43 Le sostanze chimiche vanno manipolate con cautela Avvertenze La polvere di zirconio, se non stabilizzata, è facilmente infiammabile (piroforica). Per la maggior parte delle persone è piuttosto raro imbattersi in composti dello zirconio, che comunque hanno una tossicità molto bassa. Lo zirconio non ha alcun ruolo in biologia. modifica Bibliografia Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993. ISBN 88-7975-077-1 R. Barbucci, A. Sabatini, P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998. ISBN 88-1020-000-0 modifica Voci correlate Fluoruro di zirconio Ossido di zirconio modifica Altri progetti Commons Wikizionario Wikimedia Commons contiene file multimediali su Zirconio Wikizionario contiene la voce di dizionario «zirconio» modifica Collegamenti esterni (EN) EnvironmentalChemistry.com – Zirconium v · d · m Tavola periodica degli elementi H                                                             He Li Be   B C N O F Ne Na Mg   Al Si P S Cl Ar K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Uue Ubn Unbibidi Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto Ute Uqn Superattinidi Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Portale Chimica: Il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia