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Propiedades físicas
Densidad del Circonio / g dm-3: 6506(293 K). 5800(m.p.).
Volumen molar / cm3mol-1: 14.02(293 K). 15.73(m.p.).
Resistencia eléctrica / µΩcm: 42.1(20 °C).
Propiedades químicas:
Número atómico: 40
Configuración electrónica: [Kr] 4d2 5s2
Masa atómica relativa: 91,224 g/mol
Grupo: 4
Electronegatividad: 1,33 en la escala de Pauling
Radio atómico / pm: 159
Periodo: 5
Estados de oxidación: +4
Energía de ionización
Primera energía de ionización/ kJ mol-1: 640,1 kJ/mol (Zr+ gaseoso)
Segunda energía de ionización/ kJ mol-1: 1270 kJ/mol (Zr2+ gaseoso)
Tercera energía de ionización/ kJ mol-1: 2218 kJ/mol (Zr3+ gaseoso)
Propiedades térmicas
Calor de fusión / kJ mol-1: 23
Conductividad térmica / W m-1K-1: 22.7
Calor de atomización / kJ mol-1: 607.47
Punto de ebullición / °C: 4409
Calor de vaporización / kJ mol-1: 566.7
Punto de fusión / °C: 1855
Datos cristalográficos
Grupo espacial: P63/mmc
Longitudes de la celda unidad/pm: a=323.21, c=514.77
Estructura cristalina: hexagonal
Abundancia de elemento
Corteza terrestre / ppm: 100
Atmósfera / ppm: —
Océanos / ppm: 0.000026
ISÓTOPOS | |||||
| Isótopo | Masa atómica relativa | Porcentaje por masa (%) | |||
| 90Zr | 89.904704(2) | 51.45(3) | |||
| 91Zr | 90.905645(2) | 11.22(4) | |||
| 92Zr | 91.905040(2) | 17.15(2) | |||
| 94Zr | 93.906316(3) | 17.38(4) | |||
| 96Zr | 95.908276(3) | 2.80(2) | |||
POTENCIALES ESTÁNDAR DE REDUCCIÓN | |||||
| Semirreacción | Eo / V | ||||
| Zr4+ + 4e-à Zr(s) | – 1.539 | ||||
| H2ZrO3(s) + H2O + 4e- àZr(s) + 4OH- | – 2.36 | ||||
| HZrO3- + 5H+ + 4e- àZr(s) + 3H2O | – 1.276 | ||||
| ZrO2+ + 2H+ + 4e-àZr(s) + H2O | – 1.570 | ||||
| ZrO2(s) + 4H+ + 4e-àZr(s) + 2H2O | – 1.456 | ||||
| ZrO2+H2O(s) + 4H+ + 4eàZr(s) + 3H2O | – 1.533 | ||||
| ZrO2+2H2O + 4H+ + 4eàZr(s) + 4H2O | – 1.553 | ||||
Historia y descubrimiento del Circonio
Civilizaciones antiguas ya sabían de la existencia del circonio. Lo anterior debido a la presencia de doradas gemas, con un color semejante al oro, conocidas como circón. Su descubrimiento ocurrió en 1789, y es atribuido al químico Martin Klaproth, de nacionalidad alemana. Aunque este falló en aislarlo como forma amorfa e impura. Y no es hasta 1824 que Jöns Jakob Berzelius lo logra. A partir de entonces se han perfeccionado los procesos para obtener muestras de mayor pureza, aumentando así sus aplicaciones y el conocimiento de sus propiedades.
El circonio es un elemento ubicado en el grupo 4 de la tabla periódica, representado por el símbolo químico Zr y correspondiente al mismo grupo del titanio, ubicado debajo de este, y sobre el hafnio. Está presente en las arenas y gravas debido a su asociación con el silicio y el titanio, tanto en la corteza terrestre como en los océanos.
El circonio es un elemento metálico no tóxico, de color blanco plateado. Posee una elevada resistencia a la corrosión, y una gran estabilidad frente a la mayoría de los ácidos; exceptuando el fluorhídrico y el ácido sulfúrico en caliente. A pesar de que pudiera incendiarse fácilmente debido a su piroforicidad, no es considerado un riesgo medioambiental.
El circonio, su óxido, y aleaciones tienen actualmente múltiples utilidades. A partir de ellos se han elaborado crisoles, cuchillos, moldes para la fundición, fontanerías, relojes, reactores, falsos diamantes, entre otros.
Constituye el circonio un metal especial en conjunto con el titanio, excelente para elaborar materiales que deban resistir condiciones adversas.
También puede ser empleado a la hora de construir elementos más refinados; ejemplo de ello son: los armazones organometálicos o marcos de metales orgánicos, los cuales se usan como catalizadores heterogéneos, almacenadores de moléculas, sólidos permeables, absorbentes, entre otros.
Aplicaciones del Circonio
Circonio
El circonio utilizado como metal en sí mismo, posee variadas aplicaciones estrechamente relacionadas con sus propiedades.
Una de sus características más cuestionables la constituye su piroforicidad, la cual es continuamente aprovechada para fabricar armas y fuegos artificiales. Esto se debe a la peculiar característica de las partículas del circonio, que pueden arder con suma facilidad y expulsar chispas incandescentes.
Además, cuenta con la característica de reaccionar con el oxígeno a elevadas temperaturas. Por ello es aprovechado para cautivarlo en el interior de los tubos de sellado al vacío, y adentro de las bombillas.
El circonio se emplea comúnmente material para fabricar reactores convencionales, tuberías e intercambiadores de calor, debido a su resistencia a la corrosión, así como al ataque de ácidos, sustancias reactivas, y bases fuertes.
También se utiliza como material en los reactores nucleares, pues el circonio no reacciona ante los neutrones liberados en los decaimientos radiactivos. Constituyendo este, su más importante uso.
En la medicina es usado en la confección de aparatos quirúrgicos inertes, los cuales no reaccionan con los tejidos corporales.
Circona
La circona (ZrO2) es utilizada en la fabricación de materiales refractarios; como: cuchillos con más filo que los de acero, crisoles, vidrios, entre otros.
La llamada ‘circona cúbica’ es ampliamente empleada en la joyería. Pudiendo hacerse perfectas réplicas de diamantes.
Sales y otros
El circonio posee sales inorgánicas y orgánicas, entre otros componentes con varias aplicaciones:
- Adherentes
- Aceleradores para reacciones orgánicas de aminación, oxidación e hidrogenación (cualquiera de los compuestos que muestre actividad catalítica)
- Agregados para realzar la fluidez del cemento.
- Sólidos penetrables de iones alcalinos.
- Armazones organometálicos.
- Pinturas azules y amarillas para vajillas y gemas falsas.
- Absorbente de CO2.
- En la industria del papel, como recubrimientos.
- Antiperspirantes
- Material para impresión
- Tratamiento con fosfatos e hidróxido de circonio en las diálisis de riñones y para la separación de contaminantes en el agua.
Precauciones y efectos del circonio sobre la salud
El circonio es un metal relativamente estable, del cual no se conocen grandes efectos nocivos sobre la salud. Sin embargo, no queda exento de daños sobre esta.
Puede estar presente en diferentes alimentos, entre ellos algunos vegetales. El cuerpo humano posee una cifra superior a los 200mg de circonio y sin embargo no se han registrado síntomas o enfermedades asociadas a esto.
Sus sales pueden provocar una irritación de los ojos y la garganta, incluso, en dependencia del individuo afectar la piel. No se ha relacionado con el cáncer y son pocas las anomalías encontradas en quienes lo han inhalado por accidente.
Precauciones del Circonio
El circonio como metal, no posee ninguna reacción potente, a no ser que se encuentre fragmentado en partículas diminutas. Pudiendo expedir chispas incandescentes; pero estas se sofocan velozmente en el aire.
El circonio metálico es un elemento no tóxico, Aunque si su polvo es calentado en presencia de oxígeno, puede arder una del as más calientes llamas conocidas para los metales.
El Zr4+ puede ser mortal para las ratas y afectar a los perros, disminuyendo el número de sus glóbulos rojos.
Efectos dañinos del Circonio
El circonio no representa un riesgo potencial para la humanidad. Sin embargo, puede ocasionar efectos negativos como quemaduras por su piroforicidad, o irritaciones en caso de tener contacto con algunas de sus sales. El resto de sus efectos son casi imperceptibles.
Efectos ambientales del Circonio
No se ha demostrado una afectación por parte del circonio al medio ambiente. Aunque si es usada su capacidad incendiaria de forma descontrolada o maliciosa se pudieran efectuar daños medioambientales. Es por ello que se hace necesario el estricto control del circonio, a pesar de su apariencia inofensiva.
