Hechos Sobre El Circonio

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Propiedades, fuentes y usos del elemento zieconio.

El circonio es un metal de transición gris plateado, un tipo de elemento que es maleable y dúctil y forma fácilmente compuestos estables. También es altamente resistente a la corrosión. El circonio y sus aleaciones se han utilizado durante siglos en una amplia variedad de formas.

Se usa comúnmente en ambientes corrosivos. Las aleaciones de circonio se pueden encontrar en tuberías, accesorios e intercambiadores de calor, según Chemicool. El circonio también se usa en aleaciones de acero, esmaltes de colores, ladrillos, cerámicas, abrasivos, flashes, filamentos de lámparas, gemas artificiales y algunos desodorantes, de acuerdo con Minerals Education Coalition.

Otros usos para el circonio incluyen convertidores catalíticos, ladrillos de horno, crisoles de laboratorio, instrumentos quirúrgicos, televisores, eliminación de gases residuales de los tubos de vacío y como agente de endurecimiento en aleaciones como el acero, según Lenntech. Además, el carbonato de circonio se usa para tratar la hiedra venenosa, según el Laboratorio Jefferson.

El zirconio se ha encontrado en estrellas de tipo S, el sol, los meteoritos y en las rocas lunares, según el Laboratorio Nacional de Los Álamos. Las rocas lunares parecen tener un contenido de circón sorprendentemente alto en comparación con las rocas terrestres, según el análisis de muestras de rocas lunares de las distintas misiones de Apolo.

En la Tierra, las fuentes de circonio son principalmente los minerales circonio y baddeleyita (dióxido de circonio), que se extraen en los Estados Unidos, Australia, Brasil, Sudáfrica, Rusia y Sri Lanka, según Minerals Education Coalition. La abundancia natural de circonio en la corteza terrestre es de 165 partes por millón en peso, según Chemicool.

Solo los hechos

  • Número atómico (número de protones en el núcleo): 40
  • Símbolo atómico (en la tabla periódica de elementos): Zr
  • Peso atómico (masa media del átomo): 91.22
  • Densidad: 3.77 onzas por pulgada cúbica (6.52 gramos por cm cúbico)
  • Fase a temperatura ambiente: Sólido
  • Punto de fusión: 3,362 grados Fahrenheit (1,850 grados Celsius)
  • Punto de ebullición: 7,952 F (4,400 C).
  • Número de isótopos naturales (átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones): 5. También hay 20 isótopos artificiales creados en un laboratorio.
  • Isótopos más comunes: Zr-90 (51.5 por ciento de la abundancia natural), Zr-94 (17.38 por ciento de la abundancia natural), Zr-92 (17.15 por ciento de la abundancia natural), Zr-91 (11.2 por ciento de la abundancia natural), Zr- 96 (2.8 por ciento de la abundancia natural)

Configuración electrónica y propiedades elementales del circonio.

Configuración electrónica y propiedades elementales del circonio.

Crédito: Greg Robson / Creative Commons, Andrei Marincas Shutterstock

Historia

El circón, una piedra preciosa, se presenta en las variedades azul, amarilla, verde, marrón, naranja, roja y ocasionalmente púrpura. La palabra proviene del persa "zargun" o color dorado. Se ha utilizado en joyería y otras decoraciones durante siglos, según Peter van der Krogt, un historiador holandés. Se acerca más a parecerse a un diamante que a cualquier otra gema natural, según Minerals.net. Durante la Edad Media, incluso se creía que el circón inducía el sueño, promovía la riqueza, el honor y la sabiduría, y expulsaba plagas y espíritus malignos.

Martin Heinrich Klaproth, un químico alemán, descubrió el circonio en 1789 en una muestra de circón de Sri Lanka, según Chemicool. Se encontró que la composición de la muestra era de un 25 por ciento de sílice, un 0,5 por ciento de óxido de hierro y un 70 por ciento de un nuevo óxido que él llamó zirconerde (o "zircon de la tierra"). Más tarde, Klaproth también encontró zirconerde en jacinto, una variedad de circón de color amarillo pálido, pero no pudo separar el metal, según Van der Krogt.

Sir Humphry Davy, un químico inglés, intentó separar zirconerde para obtener zirconio puro en 1808 usando electrólisis, pero no tuvo éxito, según Chemicool. Sin embargo, sugirió el nombre de circonio para el metal en sí, según van der Krogt.

Jons J. Berzelius, un químico sueco, aisló el circonio en 1824, según Chemicool. Produjo circonio como polvo negro como resultado del calentamiento de un tubo de hierro que contiene una mezcla de potasio y fluoruro de potasio y circonio (Kr2ZrF6).

Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer, químicos holandeses, produjeron circonio puro en 1925 calentando tetracloruro de circonio (ZrCl).4) Con magnesio, según la Real Sociedad de Química. Este método produjo una barra de cristal de zirconio puro, según Chemicool.

¿Quien sabe?

  • El circón a veces se confunde con la circonia cúbica, un simulador de diamante sintético y económico. Sin embargo, de acuerdo con Minerals.net, los dos son sustancias completamente separadas, y no tienen conexión entre sí, excepto que ambos contienen el elemento circonio en su estructura química.
  • Según Lenntech, aproximadamente 7000 toneladas de metal de circonio se producen anualmente.
  • El circonio se combina con el silicato para crear el zircón semiprecioso natural de la piedra preciosa, según Chemicool. El circonio combinado con el dióxido crea circonia cúbica, que se usa comúnmente como sustituto de los diamantes.
  • El zirconio tiene una toxicidad muy baja y se estima que los humanos ingieren aproximadamente 50 microgramos (1,8 x 10-6 onzas) por día, la mayoría de las cuales pasan a través del sistema digestivo sin ser absorbidas, según Lenntech.
  • El cuerpo humano está hecho de aproximadamente 0,000001 por ciento de circonio, según Minerals Education Coalition.
  • El uso de circonato de litio puede ser útil para absorber el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera, de acuerdo con Chemicool.
  • Las rocas que contenían circón que se encontraron en Australia en 2000 tenían una fecha de 4.400 millones de años y la proporción de isótopos de oxígeno (O16/ O18) mostró que la vida comenzó en la Tierra casi 500 millones de años antes de lo que se creía anteriormente, según un artículo escrito por John Emsley, un escritor científico, publicado en Nature en 2014.
  • El polvo de circonio puede encenderse espontáneamente en el aire, según Chemicool. Debido a esta propiedad, el circonio en polvo a veces se usa en dispositivos explosivos, según Emsley.
  • Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, el polvo de circonio puede causar irritación en los ojos por exposición a corto plazo y puede ser perjudicial para los pulmones por exposición prolongada o repetida.

La investigación actual

Porque si su alta tolerancia a la corrosión y su resistencia, el circonio está presente en varios compuestos en varios usos médicos. Según Zirconia Concept, el uso de compuestos de zirconio en medicina comenzó en 1969, cuando se usaba para fabricar prótesis de cadera. Circonia (ZrO2) Las prótesis se desarrollaron como una alternativa al titanio, el acero y el aluminio, y se demostró que son más resistentes y con mejor biocompatibilidad. Aproximadamente 300,000 pacientes en las últimas cuatro décadas con prótesis de circonia no han mostrado respuestas negativas.

La zirconia también se usa ampliamente en restauraciones dentales, según Zirconia Concept, y se suele estabilizar con itria (ZrO2Y2O3). El compuesto de itria-circonia tiene muchos beneficios sobre otros materiales. Es más compatible con el cuerpo humano y tiene el doble de resistencia a la flexión y cuatro veces la resistencia a la compresión del acero. También tiene mayor resistencia a los ácidos bases que se encuentran en muchos alimentos.

Otras ideas nuevas para el uso de aleaciones de circonio en el campo médico incluyen una patente presentada en 1999 por James Davidson y Lee Tuneberg, inventores estadounidenses. Describen una aleación que contiene niobio, titanio, circonio y molibdeno (NbTiZrMo) y sus beneficios para dispositivos dentales y otros dispositivos médicos. El circonio en la aleación proporciona propiedades mecánicas más altas y reduce la temperatura de fusión (junto con el titanio), estabiliza aún más y mejora la resistencia a la corrosión.

Otra patente presentada por Shuichi Miyazaki, Heeyoung Kim y Yosuke Sato, científicos japoneses, en 2012 describe una aleación de circonio que tiene propiedades superelásticas que se pueden usar en los campos biológico y médico. El circonio se alea con titanio, niobio y estaño o aluminio, o ambos. La aleación es similar a la elasticidad de los huesos humanos, de acuerdo con los valores dados por el módulo de Young, lo que lo convierte en un material ideal para su uso dentro del cuerpo humano, incluidos los huesos, articulaciones y dientes artificiales, así como los alambres de ortodoncia, endoprótesis, placas óseas y Otros implantes médicos.

A pesar de que el circonio y otros elementos en aleaciones para usos dentales y médicos no son tóxicos, todavía hay estudios en curso para garantizar que los materiales en sí no tengan efectos secundarios adversos a largo plazo. Un estudio de este tipo realizado por un grupo de científicos en Italia, publicado en PLOS One en 2016, sobre un grupo de participantes obesos, encontró que podría haber un vínculo entre los implantes de circonio y algunos problemas de salud, como la inflamación y los trastornos del tejido esquelético y del tejido conectivo. La cantidad de cambio en ciertos marcadores biológicos (miRNAs) fue muy pequeña y se cree que se acumulan con el tiempo, lo que puede dificultar la identificación exacta de la causa. Si bien se necesita investigación adicional, el estudio ayudó a comprender el vínculo entre el cuerpo humano y los dispositivos médicos implantados. El objetivo, según los autores, es aprovechar los ARNr para ayudar en la cicatrización de heridas y la integración del implante huésped.

Recursos adicionales

  • Coalición de Educación Minerales: Circonio
  • Minerals.net: Circonio
  • La elementimología de Peter van der Krogt: Zirconio

Suplemento De Vídeo: Coronas de Zirconia Libres de Metal.




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