Zr |
Le
zirconium
(symbole : Zr) est l'élément chimique de numéro atomique 40.
Il appartient au groupe 4 de la classification périodique des éléments.
C'est un métal de transition, gris-blanc argenté, semblable au titane.
Il est assez réactif chimiquement; sa résistance à la corrosion explique
souvent son emploi. Utilisations :
• Industrie
nucléaire. - Le zirconium est utilisé dans la construction de gaines
pour les barres de combustible nucléaire. Ces gaines sont fabriquées
en alliage de zirconium, généralement le zircaloy, en raison de sa faible
absorption neutronique et de sa capacité à résister à des températures
élevées.
• Industrie
aérospatiale. - Ce métal est aussi utilisé dans la fabrication de
composants aérospatiaux en raison de sa légèreté. Il trouve un emploi
dans les moteurs de fusées, les pièces de structure et les revêtements
résistants à la chaleur.
• Industrie
chimique. - Il est également utilisé dans la fabrication de réacteurs
chimiques et d'échangeurs de chaleur.
• Industrie
médicale. - En raison de sa biocompatibilité, on recourt encore au
zirconium pour la fabrication d'implants médicaux, tels que les prothèses
dentaires et les implants orthopédiques.
• Électronique.
- Le zirconium est utilisé dans les condensateurs à oxyde de tantale,
où il sert comme revêtement pour améliorer la conductivité électrique.
• Céramiques.
- Le zirconium a aussi un emploi dans la fabrication de céramiques avancées,
telles que les oxydes de zirconium stabilisés à l'yttrium (YSZ), qui
sont utilisés comme revêtements de protection thermique dans les moteurs
d'avions et les turbines à gaz.-
Numéro
atomique
Masse
atomique (uma)
Point
d'ébullition (°C)*
Point
de fusion (°C)
Masse
volumique (g/cm3)*
Structure
électronique*
Degrés
d'oxydation |
40
91,22
3680*
1852
6,49*
(Kr)4d25s2
4 |
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-
Les
sources d'extraction du zirconium.
Le zirconium est
principalement extrait du minéral zircon
( = silicate de zirconium) :
• Le
zircon
(ZrSiO4) est souvent extrait de dépôts de sables
de plage, de gisements alluviaux et de gisements de roches ignées.
Les dépôts de sables de plage peuvent être trouvés dans diverses régions
du monde, notamment en Australie, en Inde,
au Sri Lanka, en Afrique
du Sud et au Brésil. Une fois extrait, le
zircon peut être traité pour en extraire le zirconium, généralement
par des méthodes de séparation gravimétrique, magnétique ou électrostatique.
Le zircon est souvent raffiné pour obtenir du dioxyde de zirconium (ZrO2)
pur, qui est ensuite converti en métal de zirconium par un processus appelé
réduction au magnésium ou par d'autres méthodes de métallurgie extractive.
D'autres minéraux peuvent
également contenir du zirconium en moindre quantité :
• La
baddeleyite
(ZrO2) est un oxyde de zirconium qui se trouve dans
certains gisements de roches ignées, tels que les kimberlites et les carbonatites.
Bien que moins courante que le zircon, la baddeleyite peut être une source
alternative de zirconium.
• La zirconalite
est un minéral contenant du zirconium, du calcium et de l'aluminium, et
parfois du fer et du titane. Il est trouvé dans certains gisements de
roches métamorphiques et intrusives.
• La culsonite
est un minéral contenant du zirconium, du thorium et du titane. Il est
trouvé dans les pegmatites
et les gisements d'uranium.
Les
principaux composés du zirconium.
Le zirconium forme
de nombreux composés chimiques en raison de sa valence variable. Exemples
:
• Dioxyde
de zirconium (ZrO2). - Aussi connu sous le nom
de zircone, c'est l'un des composés les
plus courants du zirconium. Le dioxyde de zirconium est utilisé dans une
variété d'applications, y compris comme matériau céramique à haute
résistance thermique, comme revêtement pour les prothèses dentaires
et comme catalyseur dans certaines réactions chimiques.
• Chlorure de
zirconium (ZrCl4). - C'est un composé important
dans la chimie du zirconium. Le chlorure de zirconium est souvent utilisé
comme précurseur dans la production de zirconium métallique, ainsi que
dans la synthèse de divers composés organométalliques de zirconium.
• Nitrate de
zirconium (Zr(NO3)4). -
Il s'agit d'un composé utilisé dans certaines réactions de synthèse
chimique et dans la production de certains matériaux à base de zirconium.
• Sulfate de
zirconium (Zr(SO4)2). - Utilisé
dans diverses applications, y compris comme agent de floculation dans le
traitement de l'eau, comme catalyseur dans certaines réactions chimiques
et comme additif dans certains matériaux céramiques.
• Silicate de
zirconium (ZrSiO4). - Principalement connu sous
le nom de zircon, c'est une source importante de zirconium dans l'industrie
minière et métallurgique. Le zircon est utilisé dans la production de
céramiques, de pigments et comme pierre précieuse.
• Oxychlorure
de zirconium (ZrOCl2). - Un autre composé utilisé
dans diverses applications chimiques, notamment comme agent de traitement
de surface dans certains procédés de fabrication.
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