QUIMICA Y GEOQUIMICA DEL CIRCONIO (Zr) FEBRERO 2014
Martínez, Luis Palacios, Reinner Zabala, Luis
DESCUBRIMIENTO Fue descubierto en 1789 por Martin Heinrich Klaproth a partir del circón En 1824 Jons Jakov Berzelius lo aisló en estado impuro Hasta 1914 no se preparó el metal puro En algunas escrituras bíblicas se menciona el mineral circón, que contiene circonio, o alguna de las variaciones de dicho mineral
Martin Heinrich Klaproth
PROPIEDADES FISICOQUIMICAS El circonio es un elemento que se encuentra en el bloque d, en el grupo 4 y periodo cinco de la tabla periódica su símbolo químico es Zr y su numero atómico es 40. Es solido con una elevada dureza, tienen puntos de fusión y ebullición elevados, se caracteriza también por ser buen conductor de electricidad y de calor en su estado natural es un solido grisáceo. Posee una configuración electrónica [Kr]4d25s2.
PROPIEDADES FISICOQUIMICAS Es muy estable frente a ácidos y bases comunes, agua marina y otras sustancias, debido a la capa de óxido que se forma en su superficie. Se disuelve en ácido fluorhídrico y en agua regia. Cuando está finamente dividido, puede arder espontáneamente en el aire, especialmente si la temperatura es elevada, aunque en esas condiciones también se combina con el nitrógeno, formando óxido, nitruro y oxinitruro. Si no lo está, es más difícil que arda. En caliente reacciona con el cloro.
Disparo de una munición “Aliento de dragón” que contiene polvo de Zr
PROPIEDADES FISICOQUIMICAS Electrones por nivel cuántico: 2, 8, 18, 10, 2 Estados de oxidación: 4 Punto de fusión :2128 K Punto de ebullición :4682 K Electronegativida:1,33 Calor específico:0,27 J/(K·kg) Energía de ionización (kJ.mol-1): 660 Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 41 Densidad (kg/m3): 6506
OBTENCION DEL Zr El primer paso consiste en la obtención de dióxido de circonio fundiendo circón con hidróxido de sodio. No es posible la reducción directa de óxido de circonio con carbono , ya que se forman carburos de muy difíciles de separar. La mayoría de circonio metálico se produce por la reducción del cloruro de circonio (IV) con magnesio metálico en el proceso de kroll. Primero se prepara el cloruro: ZrO2 + 2C + 2Cl2 → ZrCl4 +2CO para después reducirlo con magnesio en una atmósfera de helio. ZrCl4 + 2Mg → Zr + 2MgCl2
ZrCl4
USOS DEL CIRCONIO Este metal se utiliza en la industria nuclear para el revestimiento de elementos combustibles ya que tiene una sección transversal de baja absorción de neutrones. El zirconio es muy resistente a la corrosión por ácidos y álcalis del agua, por lo tanto, es ampliamente utilizado en la industria química, donde se emplean agentes corrosivos. El metal se utiliza en aleaciones con acero para aplicaciones quirúrgicas. Es superconductor a bajas temperaturas y las aleaciones de circonio y niobio se utilizan para fabricar imanes superconductores. El zirconio se utiliza también en tubos de vacío, lámparas de flash para fotografía, en cebadores explosivos y en filamentos de las lámparas.
ORIGEN DEL Zr El circonio al poseer un Z mayor que el del hierro no puede originarse mediante fusión nuclear Todo el circonio del universo se generó mediante un proceso llamado captura neutrónica En la captura neutrónica núcleos livianos van capturando neutrones hasta llegar a núcleos mas pesados Si el isotopo creado es inestable el neutrón puede mediante desintegración beta pasar a ser un protón, creando un nuevo elemento Este proceso puede darse de manera rápida (proceso r) o lenta (proceso s) El proceso r se da en las súper novas mientras que el proceso s se dan en estrellas supermasivas
Supernova
ABUNDANCIA DEL Zr El circonio ocupa puesto 18 de abundancia entre los elementos teniendo una concentracion de 130 mg/kg en la corteza terrestre y 0.026 mg/L en el agua de mar No se encuentra en la naturaleza como metal nativo, sin embargo forma parte de numerosos minerales los minerales mas comunes del circonio son el circón (ZrSiO4) y la Baddeleyita (ZrO2) siendo el primero el mas abundante
Zircón (ZrSiO4)
La mayoría de los cristales de circón generalmente son microscopicos por lo que un principio se pensó que el mismo era escaso
Baddeleyita (ZrO2)
GEOQUIMICA DEL Zr El circonio posee unas propiedades químicas muy similares al hafnio por lo cual es frecuentemente sustituido por este. En el circón el circonio puede ser sustituido también por torio y uranio El circonio prácticamente esta presente en todos los tipos de rocas ya que su principal mineral, el circón, es un excelente resistato, siendo un cristal de este mineral el objeto terrestre mas antiguo que aun se conserva (4400 M. de años) Una aplicación importante en la geoquímica del circón radica en la sustitución del circonio por uranio permitiendo así la datación del mineral y por ende de la roca
Cristal Microscópico de Zircón (250µm)
REFERENCIAS 1. Cotton y Wikilson (1986) Quimica Inorganica Avanzada. Editorial Lemusa.1996p. 2. Huheey, Kerter (1997) Quimica Inorganica. Cuarta Edicion. Oxford University Press, Mexico 1019p. 3.
http://www.librosmaravillosos.com/geoquimica/capitulo41.html
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http://www.clinicaoliva.com/index.php/metal-vs-ceramica/zirconio-metal-o-ceramica/
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http://www.pdvsa.com/lexico/museo/minerales/minerales.htm
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Cornelis Klein, Cornelius S Hurlburt, Jr Manual de Mineralogia Vol 2. Cuarta Edici贸n.679p.