Faits sur le zirconium (numéro atomique 40 ou Zr)

Le zirconium est un métal gris qui a la particularité d'être le dernier symbole élémentaire, par ordre alphabétique, du tableau périodique. Cet élément trouve une utilisation dans les alliages, notamment pour les applications nucléaires. Voici plus de faits sur les éléments de zirconium:

Faits de base sur le zirconium

Numéro atomique: 40

Symbole: Zr

Poids atomique: 91.224

Découverte: Martin Klaproth 1789 (Allemagne); le minéral de zircon est mentionné dans les textes bibliques.

Configuration électronique: [Kr] 4d² 5s²

Origine des mots: Nommé pour le zircon minéral. persan zargun: semblable à de l'or, qui décrit la couleur de la pierre précieuse connue sous le nom de zircon, jargon, jacinthe, jacinthe ou ligure.

Isotopes: Le zirconium naturel se compose de 5 isotopes; 28 isotopes supplémentaires ont été caractérisés. L'isotope naturel le plus courant est ⁹⁰Zr, qui représente 51,45% de l'élément. Des radio-isotopes, ⁹³Zr a la demi-vie la plus longue, qui est de 1,53 x 10⁶ ans.

Propriétés: Le zirconium est un métal blanc grisâtre brillant. L'élément pur est malléable et ductile, mais le métal devient dur et cassant lorsqu'il contient des impuretés. Le zirconium résiste à la corrosion des acides, des alcalis, de l'eau et du sel, mais il se dissout dans les acides chlorhydrique ou sulfurique. Le métal finement divisé peut s'enflammer spontanément dans l'air, en particulier à des températures élevées, mais le métal solide est relativement stable. L'hafnium se trouve dans les minerais de zirconium et est difficile à séparer du zirconium. Le zirconium de qualité commerciale contient de 1% à 3% d'hafnium. Le zirconium de qualité réacteur est essentiellement exempt d'hafnium.

Les usages: Le zircaloy (R) est un alliage important pour les applications nucléaires. Le zirconium a une section efficace à faible absorption pour les neutrons, et est donc utilisé pour les applications de l'énergie nucléaire, comme pour le revêtement des éléments combustibles. Le zirconium est exceptionnellement résistant à la corrosion par l'eau de mer et de nombreux acides et alcalis courants, il est donc largement utilisé par l'industrie chimique où des agents corrosifs sont employés. Le zirconium est utilisé comme agent d'alliage dans l'acier, comme getter dans les tubes à vide et comme composant dans les appareils chirurgicaux, les ampoules à éclairs, les amorces explosives, les filières en rayonne, les filaments de lampe, etc. Le carbonate de zirconium est utilisé dans les lotions de lierre vénéneux à combiner avec l'urushiol . Le zirconium allié au zinc devient magnétique à des températures inférieures à 35 ° K. Le zirconium avec le niobium est utilisé pour fabriquer des aimants supraconducteurs à basse température. L'oxyde de zirconium (zircon) a un indice de réfraction élevé et est utilisé comme pierre précieuse. L'oxyde impur, la zircone, est utilisé pour les creusets de laboratoire qui résisteront aux chocs thermiques, pour les revêtements de fours, et par les industries du verre et de la céramique comme matériau réfractaire.

Occurrence: Le zirconium n'existe pas en tant qu'élément libre, principalement en raison de sa réactivité avec l'eau. Le métal a une concentration d'environ 130 mg / kg dans la croûte terrestre et de 0,026 μg / L dans l'eau de mer. Le zirconium se trouve dans les étoiles de type S, le Soleil et les météorites. Les roches lunaires contiennent une concentration d'oxyde de zirconium comparable à celle des roches terrestres. La principale source commerciale de zirconium est le zircon minéral silicaté (ZrSiO₄), qui se produit au Brésil, en Australie, en Russie, en Afrique du Sud, en Inde, aux États-Unis et en plus petites quantités ailleurs dans le monde.

Effets sur la santé: Le corps humain moyen contient environ 250 milligrammes de zirconium, mais l'élément ne remplit aucune fonction biologique connue. Les sources alimentaires de zirconium comprennent le blé entier, le riz brun, les épinards, les œufs et le bœuf. Le zirconium se trouve dans les antisudorifiques et les systèmes de purification de l'eau. Son utilisation comme carbonate pour traiter le sumac vénéneux a été abandonnée car certaines personnes ont eu des réactions cutanées. Bien que l'exposition au zirconium soit généralement considérée comme sûre, l'exposition à la poudre de métal peut provoquer une irritation cutanée. L'élément n'est pas considéré comme génotoxique ou cancérigène.

Structure en cristal: Le zirconium a une phase alpha et une phase bêta. À température ambiante, les atomes forment un α-Zr hexagonal très compact. À 863 ° C, la structure passe au β-Zr centré sur le corps.

Données physiques du zirconium

Classification des éléments: Métal de transition

Densité (g / cc): 6,506

Point de fusion (K): 2125

Point d'ébullition (K): 4650

Apparence: métal blanc grisâtre, brillant, résistant à la corrosion

Rayon atomique (pm): 160

Volume atomique (cc / mol): 14,1

Rayon covalent (pm): 145

Rayon ionique: 79 (+ 4e)

Chaleur spécifique (@ 20 ° C J / g mol): 0,281

Fusion Heat (kJ / mol): 19,2

Chaleur d'évaporation (kJ / mol): 567

Température de Debye (K): 250,00

Numéro de négativité de Pauling: 1,33

Première énergie ionisante (kJ / mol): 659,7

États d'oxydation: 4

La structure en treillis: Hexagonal

Constante de réseau (Å): 3.230

Rapport C / A du réseau: 1,593

Les références

• Emsley, John (2001). Blocs de construction de la nature. Oxford: Oxford University Press. pp. 506-510. ISBN 0-19-850341-5.
• Lide, David R., éd. (2007-2008). "Zirconium". CRC Handbook of Chemistry and Physics. 4. New York: CRC Press. p. 42. ISBN 978-0-8493-0488-0.
• Meija, J .; et al. (2016). "Poids atomiques des éléments 2013 (rapport technique de l'UICPA)". Chimie pure et appliquée. 88 (3): 265-91. doi: 10.1515 / pac-2015-0305

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