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Zr 40

Zirconium (Zr)

transition-metal
Período: 5 Grupo: 4 Bloco: d

Solid

Peso atômico padrão

91,224 u

Configuração eletrônica

[Kr] 5s2 4d2

Ponto de fusão

1854,85 °C

Ponto de ebulição

4408,85 °C

Densidade

6520 kg/m³

Estados de oxidação

+1, +2, +3, +4

Eletronegatividade (Pauling)

1,33

Energia de ionização (1ª)

6,634126 eV

Ano da descoberta

1789

Raio atômico

155 pm

Detalhes

Origem do nome From the mineral, zircon.
País da descoberta Germany
Descobridores 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.

Imagens

Propriedades

Química

Eletronegatividade (Pauling)
1,33 Comparar Eletronegatividade (Pauling) de todos os elementos →
Eletronegatividade (Allen)
1,32
Afinidade eletrônica
0,426 eV
Energia de ionização (1ª)
6,634126 eV Comparar Energia de ionização (1ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (2ª)
13,130045 eV Comparar Energia de ionização (2ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (3ª)
23,17008 eV Comparar Energia de ionização (3ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (4ª)
34,418478 eV Comparar Energia de ionização (4ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (5ª)
80,348277 eV Comparar Energia de ionização (5ª) de todos os elementos →
Estados de oxidação
+1, +2, +3, +4 Comparar Estados de oxidação de todos os elementos →
Elétrons de valência
4 Comparar Elétrons de valência de todos os elementos →
Configuração eletrônica
[Kr] 5s2 4d2

Termodinâmica

Calor de fusão
0,17515676 eV Comparar Calor de fusão de todos os elementos →
Calor de vaporização
5,938747 eV Comparar Calor de vaporização de todos os elementos →
Calor de sublimação
6,311862 eV
Calor de atomização
6,311862 eV
Entalpia de atomização
6,322226 eV

Nuclear

Prótons
40 Comparar Prótons de todos os elementos →
Nêutrons
50 Comparar Nêutrons de todos os elementos →
Isótopos conhecidos
37 Comparar Isótopos conhecidos de todos os elementos →
Isótopos estáveis
3 Comparar Isótopos estáveis de todos os elementos →
Isótopo mais estável
Zr-90
Ano da descoberta
1789

Abundância

Abundância (crosta terrestre)
165 mg/kg Comparar Abundância (crosta terrestre) de todos os elementos →
Abundância (oceano)
3 × 10−5 mg/L Comparar Abundância (oceano) de todos os elementos →

Estrutura cristalina

Constante de rede a
323 pm

Estrutura eletrônica

Elétrons por camada
2, 8, 18, 10, 2 Comparar Elétrons por camada de todos os elementos →

Identificadores

Número CAS
7440-67-7 Comparar Número CAS de todos os elementos →
Símbolo de termo
3F2
InChI
InChI=1S/Zr
Chave InChI
QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N

Configuração eletrônica Medido

Carga do íon
Prótons 40
Elétrons 40
Carga Neutro
Configuração Zr: 4d² 5s²
Configuração eletrônica
Medido
[Kr] 4d² 5s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d² 5s²
Diagrama de orbitais
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 elétrons: 40 Desemparelhados: 2 ?

Modelo atômico

Prótons 40
Nêutrons 50
Elétrons 40
Número de massa 90
Estabilidade Estável

Os isótopos alteram o número de nêutrons, a massa e a estabilidade — não a configuração eletrônica de um átomo neutro.

Modelo atômico esquemático, sem escala.

Assinatura atômica

Espectro de emissão / absorção

25 / 51 (50 50 com intensidade)
Medido
Emissão Visível: 380–750 nm

Distribuição isotópica

9051,4500%9217,1500%9111,2200%Número de massaAbundância natural (%)
Número de massaMassa atômica (u)Abundância naturalMeia-vida
90 Estável89,9046977 ± 0,00000251,4500%Estável
91 Estável90,9056396 ± 0,00000211,2200%Estável
92 Estável91,9050347 ± 0,00000217,1500%Estável
Medido

Fase / Estado

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

Motivo: 1829,8 °C abaixo do ponto de fusão (1854,85 °C)

Ponto de fusão 1854,85 °C
Ponto de ebulição 4408,85 °C
Abaixo do ponto de fusão em 1829,8 °C
0 K Temperatura atual: 25 °C 6000 K
Linha do tempo das fases

Esquemático, sem escala

Sólido
Líquido
Gás
Fusão
Ebulição
25°C
Sólido
Líquido
Gás
Atual

Pontos de transição de fase

Ponto de fusão Literatura
1854,85 °C
Ponto de ebulição Literatura
4408,85 °C
Fase atual Calculado
Sólido

Energias de transição

Calor de fusão Literatura
0,17515676 eV

Energia necessária para fundir 1 mol no ponto de fusão

Calor de vaporização Literatura
5,938747 eV

Energia necessária para vaporizar 1 mol no ponto de ebulição

Calor de sublimação Literatura
6,311862 eV

Energia necessária para sublimar 1 mol no ponto de sublimação

Densidade

Densidade de referência Literatura
6520 kg/m³

Em condições padrão

Densidade atual Calculado
6520 kg/m³

Em condições padrão

Espectros atômicos

Mostrando 10 de 40. Ordenado por carga do íon (ordem crescente).

Dados de linhas disponíveis ?

ÍonCargaTotal de linhasProbabilidades de transiçãoDesignações dos níveis
Zr I 045900
Zr II +120700
Zr III +2490490490
Zr IV +376076
Zr V +410400
Zr VI +5427427427
Dados de linhas disponíveis no NIST →

Dados de níveis disponíveis ?

ÍonCargaNíveis
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
Dados de níveis disponíveis no NIST →
40 Zr 91.224

Zirconium — Visualizador de orbitais atômicos

[Kr]5s24d2
Níveis de energia 2 8 18 10 2
Estados de oxidação +1, +2, +3, +4
HOMO 4d n=4 · l=2 · m=-2
Zirconium — Prévia do visualizador de orbitais atômicos
O Three.js é carregado apenas quando solicitado
40 Zr 91.224

Zirconium — Visualizador de estruturas cristalinas

Hexagonal primitiva · Pearson hP2
Experimental
Pearson hP2
Nº de coord. 12
Empacotamento 75.514%
Zirconium — Prévia do visualizador de estruturas cristalinas
O Three.js é carregado apenas quando solicitado

Raios iônicos

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

Compostos

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 de massaMassa atômica (u)Abundância naturalMeia-vidaModo de decaimento
90 Estável89,9046977 ± 0,00000251,4500% ± 0,4000%Estável
stable
91 Estável90,9056396 ± 0,00000211,2200% ± 0,0500%Estável
stable
92 Estável91,9050347 ± 0,00000217,1500% ± 0,0800%Estável
stable
90 Estável
Massa atômica (u) 89,9046977 ± 0,000002
Abundância natural 51,4500% ± 0,4000%
Meia-vida Estável
Modo de decaimento
stable
91 Estável
Massa atômica (u) 90,9056396 ± 0,000002
Abundância natural 11,2200% ± 0,0500%
Meia-vida Estável
Modo de decaimento
stable
92 Estável
Massa atômica (u) 91,9050347 ± 0,000002
Abundância natural 17,1500% ± 0,0800%
Meia-vida Estável
Modo de decaimento
stable

Linhas espectrais

Comprimento de onda (nm)IntensidadeEstágio de ionizaçãoTipoTransiçãoExatidãoFonte
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

Propriedades ampliadas

Raios covalentes (dados ampliados)

Raio covalente (Pyykkö)
154 pm
Raio covalente (Pyykkö, ligação dupla)
127 pm
Raio covalente (Pyykkö, ligação tripla)
121 pm

Raios de van der Waals

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

Raios atômicos e metálicos

Raio atômico (Rahm)
269 pm
Raio metálico (C12)
160 pm

Escalas de numeração

Mendeleev
44
Pettifor
49
Glawe
49

Escalas de eletronegatividade

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

Polarizabilidade e dispersão

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

Parâmetros de Miedema

Volume molar de Miedema
14 cm3/mol
Densidade eletrônica de Miedema
3

Risco de abastecimento e economia

Concentração da produção
39
Risco relativo de abastecimento
6
Distribuição das reservas
40
Estabilidade política (maior produtor)
75
Estabilidade política (detentor das maiores reservas)
75

Transições de fase e alótropos

Ponto de fusão2127,15 K
Ponto de ebulição4679,15 K

Categorias de estados de oxidação

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

Dados de referência avançados

Constantes de blindagem (10)
nOrbitalσ
1s0,841
2p4,0072
2s10,6262
3d14,4331
3p16,1545
3s15,6385
4d26,9284
4p26,54
4s25,0984
5s33,5545
Detalhes dos raios cristalinos (6)
CargaCNSpinrcrystal (pm)Origem
4IV73from r^3 vs V plots,
4V80calculated,
4VI86from r^3 vs V plots,
4VII92
4VIII98
4IX103
Modos de decaimento dos isótopos (56)
IsótopoModoIntensidade
77B+—
77B+p—
77p—
78B+—
78B+p—
79B+100%
79B+p—
80B+100%
81B+100%
81B+p0,1%
Fatores de espalhamento de raios X (724)
Energia (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

Dados adicionais

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.

Referências (1)

Referências

(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 a licença: 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 a licença: 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

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9 PubChem Elements
Zirconium

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