Lo zirconio è un metallo di transizione solido bianco-grigiastro molto lucente, che resiste all’attacco degli acidi e degli alcali. Ha una buona dutilità e malleabilità e resiste anche all’ossidazione all’aria. Il minerale più importante che contiene zirconio è lo zircone (principale fonte commerciale), cioè il silicato (ZrSiO4), da cui questo elemento prende il nome. Fu isolato nel 1824 da Berzelius e non si trova in natura allo stato libero, bensì sempre in composti.
Indice
Proprietà chimiche
A elevate temperature e in forma di polvere reagisce con molti elementi, soprattutto ossigeno, alogeni e non metalli.
- Simbolo: Zr
- Numero atomico: 40
- Serie: Metalli di transizione
- Gruppo, periodo: 4, 5
- Densità: 6511 kg/cm³
- Durezza: 5
- Peso atomico: 91,224 u
- Configurazione elettronica: [Kr]4d25s2
- Struttura cristallina: esagonale
- Stato della materia: solido
- Punto di fusione: 1855 °C
- Punto di ebollizione: 4409 °C
- Calore di fusione: 16,9 kJ/mol
- Elettronegatività: 1,33 (Scala di Pauling)
- Calore specifico: 270 J/(kg·K)
- Conducibilità elettrica: 2,36×106/m·Ω
- Conducibilità termica: 22,7 W/(m·K)
Zirconio – Composti principali
Ossido di zirconio ZrO2 – Più precisamente biossido, costituisce il minerale baddeleyte ed è noto come zirconia cubica per l’uso nella produzione di gemme sintetiche visivamente simili al diamante, ma ha anche usi nelle industrie del vetro e della ceramica.
Nitrato Zr(NO3)4 – Sale molto solubile in acqua e alcol, usato soprattutto come catalizzatore nelle reazioni chimiche e per ottenere altri composti dello zirconio.
Silicato ZrSiO4 – Costituisce il minerale zircone, come già detto, ed è usato come refrattario per forni industriali e come abrasivo.
Isotopi – Questo elemento in natura ha 4 isotopi stabili, Zr-90, Zr-91, Zr-92 e Zr-94.
Applicazioni
Utilizzi importanti dello zirconio vengono effettuati sotto forma di zircone per materiali refrattari, sabbie da fonderia, opacizzazione della ceramica nonché nella produzione di gemme sintetiche (zirconie cubiche). Lo zirconio viene impiegato però principalmente come materiale di rivestimento nelle centrali nucleari, per la sua resistenza alla corrosione, le sue proprietà meccaniche e la sua scarsa interazione con i neutrini. Un utilizzo minore è quello relativo alla realizzazione di tubazioni in ambienti corrosivi, sempre per la sua resistenza. Infine, questo metallo viene usato per produrre protesi, soprattutto dentarie, perché l’uomo lo tollera molto bene.
Corone dentali in zirconio
Zirconio – Le leghe
Lo zirconio viene associato ad altri metalli per conferire rigidità, duttilità e resistenza alla corrosione. Queste leghe sono note con il nome di Zircaloy e trovano uso soprattutto nella produzione di barre metalliche per le centrali nucleari, grazie alla scarsa capacità di interazione con i neutrini fornita dallo zirconio. Questo elemento compone tali leghe per il 95%, il restante 5% comprende metalli come stagno, ferro o nichel in piccole quantità variabili. Poiché però lo zirconio presenta spessissimo una piccola percentuali di afnio, deve prima essere depurato per poter essere usato in ambito nucleare, dato che l’afnio assorbe maggiormente i neutrini.
Biologia
Lo zirconio non ha alcun ruolo biologico nell’organismo umano, ma non è tossico.
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