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Zr 40

Zirconium (Zr)

transition-metal
Periodo: 5 Grupo: 4 Bloque: d

Solid

Peso atómico estándar

91,224 u

Configuración electrónica

[Kr] 5s2 4d2

Punto de fusión

1854,85 °C

Punto de ebullición

4408,85 °C

Densidad

6520 kg/m³

Estados de oxidación

+1, +2, +3, +4

Electronegatividad (Pauling)

1,33

Energía de ionización (1.ª)

6,634126 eV

Año de descubrimiento

1789

Radio atómico

155 pm

Detalles

Origen del nombre From the mineral, zircon.
País de descubrimiento Germany
Descubridores Martin Klaproth

Zirconium is a lustrous transition metal in group 4, chemically close to hafnium and titanium. It occurs mainly in zircon and related heavy minerals, almost always with hafnium as a companion. The metal is valued for its very low thermal-neutron absorption and its stable, adherent oxide film, which give it a central role in nuclear reactor materials and in corrosion-resistant alloys.

Reactor-grade zirconium is essentially free of hafnium. Zircaloy(R) is an important alloy developed specifically for nuclear applications. Zirconium is exceptionally resistant to corrosion by many common acids and alkalis, by sea water, and by other agents. Alloyed with zinc, zirconium becomes magnetic at temperatures below 35°K.

The name derives from the Arabic zargun for "gold-like". It was discovered in zirconia by the German chemist Martin-Heinrich Klaproth in 1789. Zirconium was first isolated by Swedish chemist Jöns Jacob Berzelius in 1824 in an impure state, and finally by the chemists D. Lely, Jr. and L. Hamburger in a pure state in 1914.

Zirconium was discovered by Martin Heinrich Klaproth, a German chemist, while analyzing the composition of the mineral jargon (ZrSiO4) in 1789. Zirconium was isolated by Jöns Jacob Berzelius, a Swedish chemist, in 1824 and finally prepared in a pure form in 1914. Obtaining pure zirconium is very difficult because it is chemically similar to hafnium, an element which is always found mixed with deposits of zirconium. Today, most zirconium is obtained from the minerals zircon (ZrSiO4) and baddeleyite (ZrO2) through a process known as the Kroll Process.

From the Persian zargun, gold like. Zircon, the primary gemstone of zirconium, is also known as jargon, hyacinth, jacinth, or ligure. This mineral, or its variations, is mentioned in biblical writings. The mineral was not known to contain a new element until Klaproth, in 1789, analyzed a jargon from Ceylon and identified the new element, which Werner named zircon (silex circonius), and which Klaproth called Zirkonertz (zirconia). The impure metal was first isolated by Berzelius in 1824 by heating a mixture of potassium and potassium zirconium fluoride in a small decomposition process they developed.

Imágenes

Propiedades

Químicas

Electronegatividad (Pauling)
1,33 Comparar Electronegatividad (Pauling) de todos los elementos →
Electronegatividad (Allen)
1,32
Afinidad electrónica
0,426 eV
Energía de ionización (1.ª)
6,634126 eV Comparar Energía de ionización (1.ª) de todos los elementos →
Energía de ionización (2.ª)
13,130045 eV Comparar Energía de ionización (2.ª) de todos los elementos →
Energía de ionización (3.ª)
23,17008 eV Comparar Energía de ionización (3.ª) de todos los elementos →
Energía de ionización (4.ª)
34,418478 eV Comparar Energía de ionización (4.ª) de todos los elementos →
Energía de ionización (5.ª)
80,348277 eV Comparar Energía de ionización (5.ª) de todos los elementos →
Estados de oxidación
+1, +2, +3, +4 Comparar Estados de oxidación de todos los elementos →
Electrones de valencia
4 Comparar Electrones de valencia de todos los elementos →
Configuración electrónica
[Kr] 5s2 4d2

Termodinámicas

Calor de fusión
0,17515676 eV Comparar Calor de fusión de todos los elementos →
Calor de vaporización
5,938747 eV Comparar Calor de vaporización de todos los elementos →
Calor de sublimación
6,311862 eV
Calor de atomización
6,311862 eV
Entalpía de atomización
6,322226 eV

Nucleares

Protones
40 Comparar Protones de todos los elementos →
Neutrones
50 Comparar Neutrones de todos los elementos →
Isótopos conocidos
37 Comparar Isótopos conocidos de todos los elementos →
Isótopos estables
3 Comparar Isótopos estables de todos los elementos →
Isótopo más estable
Zr-90
Año de descubrimiento
1789

Abundancia

Abundancia (corteza terrestre)
165 mg/kg Comparar Abundancia (corteza terrestre) de todos los elementos →
Abundancia (océano)
3 × 10−5 mg/L Comparar Abundancia (océano) de todos los elementos →

Estructura cristalina

Constante de red a
323 pm

Estructura electrónica

Electrones por capa
2, 8, 18, 10, 2 Comparar Electrones por capa de todos los elementos →

Identificadores

Número CAS
7440-67-7 Comparar Número CAS de todos los elementos →
Símbolo del término
3F2
InChI
InChI=1S/Zr
Clave InChI
QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N

Configuración electrónica Medido

Carga del ion
Protones 40
Electrones 40
Carga Neutro
Configuración Zr: 4d² 5s²
Configuración electrónica
Medido
[Kr] 4d² 5s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d² 5s²
Diagrama de orbitales
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
2/2
4d
2/10 2↑
Total de electrones: 40 Desapareados: 2 ?

Modelo atómico

Protones 40
Neutrones 50
Electrones 40
Número másico 90
Estabilidad Estable

Los isótopos cambian el número de neutrones, la masa y la estabilidad, pero no la configuración electrónica de un átomo neutro.

Modelo atómico esquemático, no a escala.

Huella atómica

Espectro de emisión / absorción

25 / 51 (50 50 con intensidad)
Medido
Emisión Visible: 380–750 nm

Distribución isotópica

9051,4500%9217,1500%9111,2200%Número másicoAbundancia natural (%)
Número másicoMasa atómica (u)Abundancia naturalPeriodo de semidesintegración
90 Estable89,9046977 ± 0,00000251,4500%Estable
91 Estable90,9056396 ± 0,00000211,2200%Estable
92 Estable91,9050347 ± 0,00000217,1500%Estable
Medido

Fase / Estado

1 atm / 101,325 kPa
Sólido 25 °C (298,15 K)

Motivo: 1829,8 °C por debajo del punto de fusión (1854,85 °C)

Punto de fusión 1854,85 °C
Punto de ebullición 4408,85 °C
Por debajo del punto de fusión en 1829,8 °C
0 K Temperatura actual: 25 °C 6000 K
Secuencia de fases

Esquemático, no a escala

Sólido
Líquido
Gas
Fusión
Ebullición
25°C
Sólido
Líquido
Gas
Actual

Puntos de transición de fase

Punto de fusión Bibliografía
1854,85 °C
Punto de ebullición Bibliografía
4408,85 °C
Fase actual Calculado
Sólido

Energías de transición

Calor de fusión Bibliografía
0,17515676 eV

Energía necesaria para fundir 1 mol en el punto de fusión

Calor de vaporización Bibliografía
5,938747 eV

Energía necesaria para vaporizar 1 mol en el punto de ebullición

Calor de sublimación Bibliografía
6,311862 eV

Energía necesaria para sublimar 1 mol en el punto de sublimación

Densidad

Densidad de referencia Bibliografía
6520 kg/m³

En condiciones estándar

Densidad actual Calculado
6520 kg/m³

En condiciones estándar

Espectros atómicos

Se muestran 10 de 40. Ordenado por carga del ion (ascendente).

Líneas disponibles ?

IonCargaTotal de líneasProbabilidades de transiciónDesignaciones de los niveles
Zr I 045900
Zr II +120700
Zr III +2490490490
Zr IV +376076
Zr V +410400
Zr VI +5427427427
Líneas disponibles en el NIST →

Niveles disponibles ?

IonCargaNiveles
Zr I 0262
Zr II +1136
Zr III +2140
Zr IV +335
Zr V +4102
Zr VI +597
Zr VII +62
Zr VIII +72
Zr IX +82
Zr X +92
Niveles disponibles en el NIST →
40 Zr 91.224

Zirconium — Visualizador de orbitales atómicos

[Kr]5s24d2
Niveles de energía 2 8 18 10 2
Estados de oxidación +1, +2, +3, +4
HOMO 4d n=4 · l=2 · m=-2
Zirconium — Vista previa del visualizador de orbitales atómicos
Three.js solo se carga cuando se solicita
40 Zr 91.224

Zirconium — Visualizador de estructuras cristalinas

Hexagonal primitiva · Pearson hP2
Experimental
Pearson hP2
N.º de coord. 12
Empaquetamiento 75.514%
Zirconium — Vista previa del visualizador de estructuras cristalinas
Three.js solo se carga cuando se solicita

Radios iónicos

CargaCoordinaciónEspínRadio
+44N/D59 pm
+45N/D66 pm
+46N/D72 pm
+47N/D78 pm
+48N/D84 pm
+49N/D89 pm

Compuestos

Zr
91,220 u
Zr+4
91,220 u
Zr
88,909 u
Zr
94,908 u
Zr
92,906 u
Zr
87,910 u
Zr
96,911 u
Zr
85,916 u
Zr
89,905 u
Zr+2
91,220 u
Zr+3
91,220 u
Zr+4
88,909 u
Zr+4
93,906 u
Zr
93,906 u
Zr+4
89,905 u
Zr
90,906 u
Zr
91,905 u
Zr
95,908 u

Isótopos (3)

Naturally occurring zirconium contains five isotopes. Fifteen other isotopes are known to exist. Zircon, ZrSiO4, the principal ore, is pure ZrO2 in crystalline form having a hafnium content of about 1%. Zirconium also occurs in some 30 other recognized mineral species. Zirconium is produced commercially by reduction of chloride with magnesium (the Kroll Process), and by other methods. It is a grayish-white lustrous metal. When finely divided, the metal may ignite spontaneously in air, especially at elevated temperatures. The solid metal is much more difficult to ignite. The inherent toxicity of zirconium compounds is low. Hafnium is invariably found in zirconium ores, and the separation is difficult.

Número másicoMasa atómica (u)Abundancia naturalPeriodo de semidesintegraciónModo de desintegración
90 Estable89,9046977 ± 0,00000251,4500% ± 0,4000%Estable
stable
91 Estable90,9056396 ± 0,00000211,2200% ± 0,0500%Estable
stable
92 Estable91,9050347 ± 0,00000217,1500% ± 0,0800%Estable
stable
90 Estable
Masa atómica (u) 89,9046977 ± 0,000002
Abundancia natural 51,4500% ± 0,4000%
Periodo de semidesintegración Estable
Modo de desintegración
stable
91 Estable
Masa atómica (u) 90,9056396 ± 0,000002
Abundancia natural 11,2200% ± 0,0500%
Periodo de semidesintegración Estable
Modo de desintegración
stable
92 Estable
Masa atómica (u) 91,9050347 ± 0,000002
Abundancia natural 17,1500% ± 0,0800%
Periodo de semidesintegración Estable
Modo de desintegración
stable

Líneas espectrales

Longitud de onda (nm)IntensidadEstado de ionizaciónTipoTransiciónExactitudFuente
382.0196 nm5Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
382.4611 nm250Zr IIIemission4d.4f 3H* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
382.7722 nm300Zr IIIemission4d.4f 3F* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
382.923 nm600Zr IIIemission4d.4f 3H* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[11/2]MedidaNIST
383.0087 nm250Zr IIIemission4d.4f 1D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
383.7038 nm10Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
384.2399 nm270Zr IIIemission4d.4f 3F* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
390.7626 nm5Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
391.0786 nm3Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[13/2]MedidaNIST
391.6928 nm100Zr IIIemission4d.4f 3F* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
392.0624 nm400Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[11/2]MedidaNIST
392.5804 nm200Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
392.694 nm120Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
393.1478 nm100Zr IIIemission5s.5p 3P* → 4d.5d 3SMedidaNIST
396.3178 nm500Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[11/2]MedidaNIST
396.5231 nm10Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[11/2]MedidaNIST
397.1691 nm200Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
397.3984 nm220Zr IIIemission4d.4f 1D* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[5/2]MedidaNIST
398.854 nm10Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MedidaNIST
401.632 nm20Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
401.6949 nm35Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
401.7561 nm3Zr IIIemission4d.4f 1F* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
401.8142 nm140Zr IIIemission4d.4f 1F* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
403.2482 nm400Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
403.3591 nm180Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
403.6779 nm200Zr IIIemission4d.4f 1F* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
408.0264 nm5Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[11/2]MedidaNIST
408.7114 nm150Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MedidaNIST
412.5432 nm200Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[11/2]MedidaNIST
412.6379 nm400Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
413.2087 nm200Zr IIIemission4d.4f 3G* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
413.7442 nm500Zr IVemission4p6.5d 2D → 4p6.6p 2P*MedidaNIST
414.6654 nm20Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[9/2]MedidaNIST
415.3368 nm2Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[3/2]MedidaNIST
416.0827 nm250Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[5/2]MedidaNIST
416.5293 nm15Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MedidaNIST
417.1353 nm20Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[3/2]MedidaNIST
417.2872 nm300Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MedidaNIST
419.3504 nm275Zr IIIemission4d.4f 3D* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[5/2]MedidaNIST
419.7309 nm15Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[3/2]MedidaNIST
419.8266 nm3000Zr IVemission4p6.5d 2D → 4p6.6p 2P*MedidaNIST
420.3546 nm200Zr IIIemission4d.4f 3P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[5/2]MedidaNIST
423.5695 nm275Zr IIIemission4d.4f 1F* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[7/2]MedidaNIST
431.7077 nm2000Zr IVemission4p6.5d 2D → 4p6.6p 2P*MedidaNIST
434.2686 nm400Zr IIIemission4d.4f 1H* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[13/2]MedidaNIST
440.7385 nm20Zr IIIemission4d.4f 1H* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[11/2]MedidaNIST
456.1637 nm50Zr IIIemission4d.4f 1P* → 4d.(2D<5/2>).5g 2[3/2]MedidaNIST
456.922 nm1800Zr IVemission4p6.5g 2G → 4p6.6h 2H*MedidaNIST
456.927 nm1800Zr IVemission4p6.5g 2G → 4p6.6h 2H*MedidaNIST
460.8973 nm60Zr IIIemission4d.4f 1H* → 4d.(2D<3/2>).5g 2[11/2]MedidaNIST
500.71 nmN/DID 803emission2p 2P* → 2s 2SMedidaNIST

Propiedades ampliadas

Radios covalentes (ampliados)

Radio covalente (Pyykkö)
154 pm
Radio covalente (Pyykkö, enlace doble)
127 pm
Radio covalente (Pyykkö, enlace triple)
121 pm

Radios de van der Waals

Batsanov
230 pm
Alvarez
252 pm
UFF
312,4 pm
MM3
254 pm

Radios atómicos y metálicos

Radio atómico (Rahm)
269 pm
Radio metálico (C12)
160 pm

Escalas de numeración

Mendeleev
44
Pettifor
49
Glawe
49

Escalas de electronegatividad

Ghosh
0
Miedema
3
Gunnarsson–Lundqvist
5
Robles–Bartolotti
4

Polarizabilidad y dispersión

Polarizabilidad dipolar
112 a.u.
Polarizabilidad dipolar (incert.)
13 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
1360 Ha·Bohr6

Parámetros de Miedema

Volumen molar de Miedema
14 cm3/mol
Densidad electrónica de Miedema
3

Riesgo de suministro y economía

Concentración de la producción
39
Riesgo relativo de suministro
6
Distribución de las reservas
40
Estabilidad política (principal productor)
75
Estabilidad política (país con mayores reservas)
75

Transiciones de fase y alótropos

Punto de fusión2127,15 K
Punto de ebullición4679,15 K

Categorías de estados de oxidación

+4 main
+2 extended
+3 extended
+1 extended

Datos de referencia avanzados

Constantes de apantallamiento (10)
nOrbitalσ
1s0,841
2p4,0072
2s10,6262
3d14,4331
3p16,1545
3s15,6385
4d26,9284
4p26,54
4s25,0984
5s33,5545
Detalle de los radios cristalinos (6)
CargaCNEspínrcrystal (pm)Origen
4IV73from r^3 vs V plots,
4V80calculated,
4VI86from r^3 vs V plots,
4VII92
4VIII98
4IX103
Modos de desintegración de los isótopos (56)
IsótopoModoIntensidad
77B+—
77B+p—
77p—
78B+—
78B+p—
79B+100%
79B+p—
80B+100%
81B+100%
81B+p0,1%
Factores de dispersión de rayos X (724)
Energía (eV)f₁f₂
1—0,18706
1,0149—0,19051
1,0299—0,19402
1,0452—0,1976
1,0608—0,20124
1,0765—0,20499
1,0925—0,20885
1,1087—0,21277
1,1252—0,21677
1,142—0,22085

Datos adicionales

Sources

Sources of this element.

Zirconium is produced from the mineral zircon (ZrSiO4). It is found in abundance in S-type stars, and has been identified in the sun and meteorites. Analysis of lunar rock samples obtained during the various Apollo missions to the moon show a surprisingly high zirconium oxide content, compared with terrestrial rocks.

Referencias (1)

Referencias

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
Zr

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Zirconium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

Nota sobre la licencia: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Zirconium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

Nota sobre la licencia: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Zirconium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Zirconium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Zirconium

This section provides all form of data related to element Zirconium.

9 PubChem Elements
Zirconium

The element property data was retrieved from publications.

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