Reactores nucleares
El circonio se utiliza o estudia en materiales de reactor, combustibles, control de neutrones o sistemas nucleares especializados, según el isótopo y la forma química.
Mendeleev
Tabla periódica
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Elemento químico · ficha de referencia
40Zr
Circonio
El circonio es el elemento 40 (Zr), situado en el período 5, grupo 4 y bloque d. A temperatura ambiente, su estado de referencia es sólido. Su configuración electrónica es [Kr] 4d2 5s2.
Número atómico40
Peso atómico estándar91.222(3)
Grupo4
Período5
Bloqued
Configuración electrónica[Kr] 4d2 5s2
Estructura electrónica
Qué gobierna su química
La subcapa d participa en la química del circonio. Los metales de transición pueden utilizar electrones de energías próximas en los enlaces, lo que favorece estados de oxidación variables y compuestos de coordinación.
La configuración [Kr] 4d2 5s2 debe interpretarse junto con el estado de oxidación: al retirar electrones cambia la ocupación de los orbitales d y pueden variar color, magnetismo, enlace y reactividad.
Formas químicas
Compuestos, iones y materiales
Entre las formas químicas importantes del circonio se encuentran el metal y sus aleaciones, óxidos, haluros y compuestos de coordinación. Los estados de oxidación variables y el entorno de los ligandos pueden modificar notablemente color, magnetismo y reactividad.
Comportamiento físico
Estado y cambios de fase
A temperatura ambiente, el estado de referencia es sólido. La densidad indicada es 6.52 g/cm³. El punto de fusión es 2 128 K (1 855 °C). El punto de ebullición es 4 650 K (4 377 °C). La presión, la pureza y la estructura cristalina pueden modificar los valores medidos.
Presencia y aplicaciones
Dónde se encuentra y para qué se usa el circonio
En la práctica, el circonio se encuentra, se produce o se utiliza en ámbitos como reactores nucleares, cerámicas y aleaciones. La forma química o isotópica concreta determina su función.
En la práctica
Ejemplos de usos concretos
Cerámicas
Compuestos de circonio se emplean en cerámicas por su resistencia térmica, dureza, comportamiento eléctrico u otras propiedades específicas.
Aleaciones
El circonio se añade a aleaciones para modificar resistencia mecánica, corrosión, comportamiento de fusión o prestaciones a alta temperatura.
Posición periódica
Qué muestran sus elementos vecinos
El circonio está en el período 5, grupo 4 y bloque d. En el entorno mostrado aparecen vecinos reales como Escandio, Titanio, Vanadio, Itrio y Niobio. Compararlos ayuda a observar tendencias de tamaño atómico, energía de ionización, estados de oxidación y tipos de enlace.
Datos de referencia
Propiedades físicas y atómicas
Clasificaciónmetal de transición
Estado a temperatura ambienteSólido
Capas electrónicas2 · 8 · 18 · 10 · 2
Densidad6.52 g/cm³
Punto de fusión2 128 K (1 855 °C)
Punto de ebullición4 650 K (4 377 °C)
Electronegatividad de Pauling1.33
Primera energía de ionización640.1 kJ/mol
Afinidad electrónica41.81 kJ/mol
Los valores describen el elemento o el átomo neutro cuando corresponde. Las propiedades físicas pueden depender del alótropo, la presión y las condiciones de medida.
Historia
Descubrimiento e identificación
El descubrimiento del circonio se asocia con Martin Heinrich Klaproth. El reconocimiento del elemento, el aislamiento de una muestra y su identificación moderna mediante el número atómico no siempre ocurrieron al mismo tiempo.
Isótopos y peso atómico
Cómo cambia los números la composición isotópica
El peso atómico estándar es 91.222(3). Este valor representa la composición isotópica del material terrestre natural y no la masa de un único átomo concreto.
El circonio posee al menos un isótopo estable. Los isótopos tienen el mismo número de protones y pertenecen al mismo elemento, pero difieren en número de neutrones y masa atómica.
Seguridad
Manipulación y exposición
Los riesgos asociados al circonio dependen de la forma química, la dosis y la vía de exposición. El elemento, sus iones y sus compuestos pueden tener efectos biológicos y ambientales muy distintos; deben consultarse los datos de seguridad de la sustancia realmente manipulada.