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Zirconium

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Données  v · d · m 
Yttrium - Zirconium - Niobium
Ti
Zr
Hf
 
 
 
 
40
Zr
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               

Table complète - Table étendue

Général
Nom, Symbole, Numéro Zirconium, Zr, 40
Série chimique métaux de transition
Groupe, Période, Bloc 4, 5, d
Masse volumique 6511 kg/m3
Couleur Blanc argenté
Propriétés atomiques
Masse atomique 91,224 u
Rayon atomique (calc) 155 (206) pm
Rayon de covalence 148 pm
Rayon de van der Waals 0,160 pm
Configuration électronique [Kr]4d25s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 18, 10, 2
État(s) d'oxydation 4
Oxyde Amphotère
Structure cristalline hexagonal
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Température de fusion 2128 K
Température de vaporisation 4682 K
Énergie de fusion 16,9 kJ/mol
Énergie de vaporisation 58,2 kJ/mol
Volume molaire 14,02×10-6 m3/mol
Pression de la vapeur 1,68 mPa à 2125 K
Vélocité du son 3800 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,33
Chaleur massique (25°C) 25,36 J/(kg·K)
Conductivité électrique 2,36×106 S/m
Conductivité thermique 22,7 W/(m·K)
1er potentiel d'ionisation 640,1 kJ/mol
2e potentiel d'ionisation 1270 kJ/mol
3e potentiel d'ionisation 2218 kJ/mol
4e potentiel d'ionisation 3313 kJ/mol
5e potentiel d'ionisation 7752 kJ/mol
6e potentiel d'ionisation 9500 kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN période MD Ed MeV PD
90Zr 51,45 % stable avec 50 neutrons
91Zr 11,22 % stable avec 51 neutrons
92Zr 17,15 % stable avec 52 neutrons
93Zr {syn.} 1,53×106 a β 0,091 93Nb
94Zr 17,38 % stable avec 54 neutrons
95Zr {syn.} 64,02 d β 0,36 95Mb
96Zr 2,8 % >3,8×1019 a 2β 3,350 96Mo
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le zirconium est un élément chimique, de symbole Zr et de numéro atomique 40.

Il a été découvert par Martin Heinrich Klaproth, qui l'a extrait du zircon en 1789 sous forme d'oxyde. En 1824, Jöns Jacob Berzelius l'a isolé sous forme métal.

C'est un métal de transition appartenant, avec le titane et le hafnium, à la colonne IVa de la classification périodique des éléments.

Il est trois fois plus abondant que le cuivre dans la croûte terrestre, dont il compose 0,028 % (principalement sous forme de zircon ZrSiO4 et de zircone ou dioxyde de zirconium ZrO2.

Son principal minerai, le zircon ZrSiO4 se présente quelquefois sous forme d'une pierre précieuse, la hyacinthe. La production mondiale est d'environ 7 000 tonnes par an.

Sommaire

[modifier] Étymologie

« Zirconium » dérive de « zircon », le nom du minerai à partir duquel il a été extrait pour la première fois. Ce dernier vient de l'allemand Zirkon, un nom créé par le géologue et minéralogiste Abraham Gottlob Werner en 1783, que Martin Heinrich Klaproth décidera de reprendre en 1789. La formation du mot allemand reste obscure et pourrait venir de l'arabe de zarkûn, lequel découlerait du persan zargûn signifiant « couleur de l'or ».

[modifier] Propriétés physiques

À pression atmosphérique, le zirconium peut exister sous deux variétés allotropiques : en dessous de 863 °C, il est de structure hexagonale compacte (variété α) ; au-dessus de cette température, sa structure est cubique centrée (zirconium β).

[modifier] Utilisations

[modifier] Enveloppe pour combustible fissile

Cette utilisation représente 90 % de la production. Du fait de ses propriétés physico-chimiques (résistance à la corrosion, résistance à l'irradiation, grande pénétrabilité des neutrons lents, conservation des propriétés à haute température), ce métal est utilisé dans l'industrie nucléaire ou chimique, en alliages tels que le Zircaloy (avec de l'étain, du fer et du chrome).

Les crayons (cylindres) de combustible nucléaire utilisés dans les centrales à eau pressurisée sont en alliage de zirconium, épuré du hafnium présent dans le minerai naturel à des concentrations situées entre 1 et 3 % .

[modifier] Revêtement réfractaire

Pour revêtir des parois de fours et de réacteurs (chimiques).

[modifier] Faux diamant

L'oxyde de zirconium sous forme hyacinthe ou zircon permet de fabriquer des imitations de diamant un peu moins éclatant mais tout aussi résistant. Il était déjà utilisé par les anciens Égyptiens notamment pour des bijoux en forme du dieu scarabée, Khepri, symbole de la fertilité. Il est utilisé dans la surface des verres de lunette contre les rayures.

[modifier] Sonde à oxygène

Les sondes de mesure de la teneur en oxygène associées aux catalyseurs des moteurs à essence sont à base d'oxyde de zirconium, dopé à l'yttrium.

[modifier] Métallurgie

Le zirconium est un anti-recristallisant utilisé dans les alliages d'aluminium.

[modifier] Autres

Il est également utilisé en tant que pigment, additif et réactif dans l'industrie métallurgique, de composant de supraconducteurs, dans des composés céramiques, dont certains utilisés en orthopédie du fait de sa bonne tolérance par l'organisme humain.

[modifier] Effets du zirconium sur la santé

Le zirconium et ses sels ont généralement une basse toxicité systémique.

Le zirconium 95 est un des radionucléides impliqué dans l'essai atmosphérique des armes nucléaires. Il est parmi les radionucléides qui ont produit et continueront à produire un risque accru de cancers pour les décennies à venir.

[modifier] Effets du zirconium sur l'environnement

Le zirconium est peu susceptible de présenter un risque pour l'environnement, cependant il est déconseillé de l'ingérer.

wikt:

Voir « zirconium » sur le Wiktionnaire.