¿Cuántos electrones de valencia tiene el circonio (Zr)?

How many valence electrons does zirconium (Zr) have Electrones de valencia

El circonio es el elemento número 40 de la tabla periódica. El circonio es el elemento del grupo 4. Su símbolo es “Zr”. El circonio pertenece al grupo d-block. Por lo tanto, los electrones de valencia para el elemento de circonio se pueden determinar de otra manera.

El circonio es parte del circón. El circonio se considera un elemento químico disperso porque no se presenta por separado en el entorno natural. En la naturaleza, los geólogos lo encuentran como un silicato u óxido.

Estar en la naturaleza

El contenido en la  corteza terrestre  es del 0,02% en peso. No ocurre en forma libre. Forma más de 30 minerales, de los cuales los más importantes son el circón ZrSiO  4  ,  la baddeleyita  ZrO  2  y  la eudialita  (Na,Ca)  6  ZrOH(Si  3  O  9  )  2  (OH,Cl)  2  .

El uso de circonio y sus compuestos.

El circonio se ha utilizado en la industria desde la década de 1930. Debido a su alto costo, su uso es limitado.

Pirotécnica

El circonio tiene una notable capacidad para quemarse en oxígeno atmosférico (temperatura de autoignición – 250 °C) prácticamente sin humo, a alta velocidad y desarrollando la temperatura más alta de todos los combustibles metálicos (4650 °C). El circonio en polvo se utiliza en mezcla con agentes oxidantes (  sal de berthollet ) como agente sin humo en fuegos de señales pirotécnicas y mechas, en sustitución  del  fulminato  de mercurio y la azida de plomo  .

Energía nuclear

El circonio tiene una sección transversal de captura de neutrones térmicos muy pequeña   . Por lo tanto, el zirconio metálico, que no contiene hafnio, y sus aleaciones se utilizan en la industria de la energía nuclear para la fabricación de  elementos combustibles  ,  intercambiadores de calor  y otros diseños de reactores nucleares.

Aleación

En metalurgia, se utiliza como ligadura. Un buen desoxidante y desnitrogenizador, superior en eficiencia al Mn, Si, Ti. La aleación  de aceros con circonio (hasta 0,8%) mejora sus propiedades mecánicas y maquinabilidad.

La vida

El circonio se utiliza para la fabricación de una variedad  de vajillas  , que tiene excelentes  propiedades higiénicas  debido a su alta resistencia química.

material estructural

En forma de material estructural, se utiliza para la fabricación de  reactores químicos  , accesorios y bombas resistentes a los ácidos. El circonio se utiliza como sustituto de los metales nobles. El circón sin hierro se utiliza en forma de varios  refractarios para revestir hornos metalúrgicos y de fusión de vidrio.

Superconductor

Aleación superconductora 75% Nb y 25% Zr (superconductividad a 4,2K) soporta cargas de hasta 100.000 A/cm².

La medicina

El circonio tiene una alta resistencia a los medios biológicos, incluso superior al titanio, y una excelente  biocompatibilidad  , por lo que se utiliza para crear  prótesis óseasarticulares  y  dentales  , así como instrumentos quirúrgicos.

Isótopos de circonio

Se sabe que en la naturaleza el circonio se puede encontrar en forma de cinco isótopos estables, uno de los cuales es radiactivo (96Zr): 90Zr, 91Zr, 92Zr y 94Zr. Sus números de masa son 90, 91, 92, 94 y 96, respectivamente. El núcleo atómico del isótopo de rubidio 90Zr contiene cuarenta protones y cincuenta neutrones, los otros isótopos difieren de él solo en el número de neutrones.

Peso atómico y molecular del circonio.

El peso molecular relativo (Mr) de una sustancia es el número que indica cuántas veces la masa de una molécula dada es mayor que 1/12 de la de un átomo de carbono, y el peso atómico relativo (Ar) de un elemento es cuántas veces la masa promedio de los átomos de un elemento químico es mayor que 1/12 de la de un átomo de carbono.

Dado que el circonio existe en estado libre como moléculas de un átomo de Zr, los valores de sus masas atómica y molecular coinciden. Son iguales a 91.224.

Propiedades químicas del circonio

La propiedad química más importante del circonio es su alta resistencia a la corrosión, incluso cuando se expone a ácidos y álcalis. Pero esta capacidad disminuye cuando se exponen a altas temperaturas. El metal de color plateado también puede formar aleaciones con otros elementos químicos.

Propiedades del Zirconio Metal

El circonio producido artificialmente es un metal blanco plateado. El aspecto del cinabrio es similar al del acero. El metal tiene propiedades únicas que ninguna otra formación natural tiene.

Molécula y átomo de circonio

En estado libre, el circonio existe en forma de moléculas monoatómicas de Zr. Aquí hay algunas propiedades que caracterizan el átomo y la molécula de circonio:

Energía de ionización del átomo, eV

6.84

electronegatividad relativa

1.33

Radio de un átomo, nm

0.160

Producción

El circón es un subproducto de la extracción y el procesamiento de minerales de ilmenita y rutilo titanio, así como de la extracción de estaño. Entre 2003 y 2007, los precios del circón aumentaron constantemente de $360 a $840 por tonelada.

La arena de zirconio que recolectan de las aguas costeras se purifica utilizando concentradores en espiral para eliminar los materiales más livianos, que luego se colocan de nuevo en el agua de manera segura, ya que todos son componentes naturales de la arena de zirconio en la playa.

La mayor parte del circonio metálico se produce reduciendo el cloruro de circonio (IV) con magnesio metálico en el proceso Kroll. El cloruro se prepara primero:

¿Cuántos electrones de valencia tiene el circonio (Zr)?

para su posterior reducción por magnesio en una atmósfera de helio.

¿Cuántos electrones de valencia tiene el circonio (Zr)?

 

El metal resultante se sinteriza hasta que sea lo suficientemente dúctil para la metalurgia.

El circonio de calidad comercial, incluso obtenido por el método van Arquel de Boer, todavía contiene de 1% a 3% de hafnio. Este contaminante no es importante para la mayoría de las aplicaciones que no sean nucleares.

Separación de circonio y hafnio

El circonio comercial normalmente contiene de 1 a 2,5 % de hafnio. Esto no es un problema para las aplicaciones convencionales porque las propiedades químicas del hafnio y el zirconio son muy similares. Pero las propiedades de absorción de neutrones son muy diferentes, por lo que las aplicaciones de los reactores nucleares requieren separar el hafnio del circonio.

¿Cómo se puede averiguar el número de neutrones de valencia en un átomo de circonio?

Estos son los pasos para determinar el electrón de valencia. Uno de ellos es la configuración electrónica. Sin una configuración electrónica, es imposible determinar la valencia del electrón.

Es fácil encontrar los electrones de valencia de todos los elementos conociendo la configuración electrónica. Este sitio tiene un artículo que explica la configuración electrónica. Lo puedes encontrar aquí. Este artículo se centra en la configuración electrónica.

El científico Niels Bohr fue el primero en proporcionar una comprensión de la órbita del átomo. En 1913, creó un modelo para el átomo. Hay una explicación completa de la órbita. La órbita es el camino en el que los electrones de un átomo giran alrededor del núcleo. Estos caminos se conocen como órbita (cáscara). Estas conchas se pueden expresar como n. [n = 1,2 3, 4]. . .]

K es el nombre de la primera órbita (cáscara), L es la segunda, M la tercera y N es la cuarta. Cada órbita tiene una capacidad de retención de electrones 2n 2 .

¿Cuántos protones y electrones tiene un átomo de circonio (Zr)?

Toma por ejemplo:

  1. n = 1 para la órbita K.
    La órbita K tiene una capacidad de retención de electrones 2n 2 = 2 x 1 2 = 2.
  2. Para la órbita L, n = 2.
    La capacidad de retención de electrones para la órbita L es 2n 2 = 2x 2 2 = 8.
  3. n=3 para órbita M.
    Capacidad máxima de retención de electrones en órbita M = 2n 2 = 2×3 2 = 18 electrones.
  4. n=4 para órbita N.
    Capacidad máxima de retención de electrones en órbita N = 2n 2 = 2×4 2 = 32 electrones.

El modelo atómico de Bohr no puede determinar los electrones de valencia del elemento de transición. La capa interna contiene los electrones de valencia de los elementos de transición.

Estos suborbitales se pueden expresar como ‘l’. El principio de Aufbau establece que los electrones en un átomo primero completarán el orbital de menor energía y luego progresarán lentamente hacia el orbital de mayor energía. Estos orbitales se llaman s, P, d y f. Sus capacidades de retención de electrones son s = 2, 6, d = 10 y f = 14.

El principio de Aufbau puede ayudarte a determinar el electrón de valencia del elemento de transición. Ahora aprenderemos cómo determinar el electrón de valencia de circonio.

¿Cuáles son los electrones de valencia en el circonio (Zr)?

ZirconioZr-átomo-electrónEl circonio es el segundo elemento del grupo 4. Los elementos de los grupos 3-12 se conocen como elementos de transición. El número total de electrones en una última órbita se llama electrón de valencia. Sin embargo, los electrones de valencia de los elementos de transición se mantienen en la órbita interna (órbita). La configuración electrónica de los elementos de transición indica que los últimos electrones han entrado en el orbital d.

Las propiedades de un elemento están determinadas por sus electrones de valencia. También participan en los lazos de formación. El circonio (Zr) es el elemento número 40 de la tabla periódica. Esto significa que el número total de electrones en el átomo de circonio es cuarenta.

La configuración electrónica del circonio revela que la capa final (órbita) tiene dos electrones. La configuración electrónica del circonio utilizando el método de Aufbau muestra que el último electrón (4d 2 ) ha entrado en el orbital d.

El orbital d y los electrones de la última capa deben usarse para calcular el electrón de valencia para un elemento de transición. El circonio puede formar enlaces compartiendo sus últimos cuatro electrones.

Esto significa que el circonio está compuesto por cuatro electrones de valencia.

Cálculo del número total de electrones en circonio (Zr)

Primero, debemos conocer el número de electrones dentro del átomo de circonio. Necesita saber cuántos protones hay en el circonio para determinar el número de electrones. Para conocer el número de protones, debes conocer el número atómico Zr.

Se requiere una tabla periódica para determinar el número atómico. La tabla periódica contiene los números atómicos de los elementos de circonio. El número de protones se llama número atómico. El núcleo también contiene electrones que son iguales a los protones.

Esto significa que ahora podemos decir que el número de electrones en los átomos de circonio es igual a 40. El número atómico del circonio es 40, como se puede ver en la tabla periódica. Esto significa que el número total de electrones en un átomo de circonio es 40.

Posición de circonio

¿Necesita realizar la configuración electrónica de circonio (Zr)?

Paso importante 2 Este paso implica la disposición de los electrones en el circonio. Sabemos que el circonio tiene cuarenta electrones. Los orbitales primero y segundo reciben los dos primeros electrones, mientras que los dos segundos entran en los orbitales 2s.

El orbital 2p es luego alcanzado por los siguientes seis electrones. El orbital p puede contener un máximo de seis electrones. Seis electrones entran entonces en el orbital 2p. Los ocho electrones restantes luego ingresan a los orbitales 3s o 3p. Ahora entran dos electrones en el orbital 4s, ya que el orbital 3p se ha llenado.

Sabemos que un orbital 3d puede contener un número máximo de diez electrones. Por lo tanto, el orbital 3d puede tener un máximo de diez electrones. Ahora entran seis electrones en el orbital 4p, ya que el orbital 3d se ha llenado. El orbital 5s ahora está lleno y los siguientes dos electrones (el 4d 2 ) ingresan al orbital 4d. Por lo tanto, la configuración electrónica del circonio (Zr) será 1s  2  2s  2  2p  6  3s  2  3p  6  4s  2  3d  10  4p  6  5s  2  4d  2 .

La valencia es la capacidad de un átomo de un elemento químico para formar un cierto número de enlaces químicos con otros átomos. Toma valores de 1 a 8 y no puede ser igual a 0. Está determinado por la cantidad de electrones de un átomo gastados para formar enlaces químicos con otro átomo. La valencia es un valor real. Los valores numéricos de valencia se indican con números romanos (I,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Calcule los electrones totales y determine la capa de valencia.

El tercer paso es determinar la valencia. La capa de valencia (órbita) es la última capa después de la configuración electrónica. Un electrón de valencia es el número total de electrones que se encuentran en una capa de valencia. La capa interna contiene los electrones de valencia de los elementos de transición.

El electrón de valencia se determina sumando los electrones totales del orbital d y el electrón en la capa final de un átomo para determinar el elemento de transición. La configuración electrónica del circonio es que la última capa tiene dos (5s  2 ) electrones y el orbital d tiene un número total de dos (4d  2 ). Los electrones de valencia para el circonio son por lo tanto cuatro (4).

Los términos ” grado de oxidación ” y ” valencia ” pueden no ser los mismos, pero son numéricamente casi idénticos. La carga condicional del átomo de un átomo se llama estado de oxidación. Puede ser positivo o negativo. La valencia se refiere a la capacidad de un átomo para formar enlaces. No puede tener un valor negativo.

¿Qué número de electrones de valencia tiene el circonio (Zr 4+ )?

La configuración electrónica del circonio revela que la última capa tiene dos electrones (5s 2 ), y el orbital d tiene un número total de dos electrones. La valencia del circonio (Zr) en este caso es 4. Esto es lo que sabemos. El átomo de circonio dona un electrón de la última capa para formar enlaces. Luego se convierte en un ion de circonio (Zr 4+ ).

Zr – 4e – Zr 4+

Los iones de circonio (Zr  4+ ), tienen una configuración electrónica de 1s  2  2s  2  2p  6  3s  2  3p  6  4s  2  3d  10  4p  6 . La configuración electrónica del ion de circonio muestra que hay cuatro capas en el circonio, y que la última capa contiene ocho electrones (4s  2  4p  6 ).

La configuración electrónica indica que el ion de circonio ha adoptado la configuración electrónica del criptón. Los electrones de valencia (Zr 4+ ) del ion-zirconio tienen ocho electrones ya que la capa que contenía la última capa de ion-zirconio tiene ocho electrones.

  1.  La valencia es una característica numérica de la capacidad de los átomos de un elemento dado para unirse con otros átomos.
  2. La valencia del hidrógeno es constante e igual a uno.
  3. La valencia del oxígeno también es constante e igual a dos.
  4. La valencia de la mayoría de los otros elementos no es constante. Se puede determinar por las fórmulas de sus compuestos binarios con hidrógeno u oxígeno.

¿Cuál es la valencia del circonio (Zr)?

 

Valencia y electrones de valencia del circonio.

La valencia (o valencia) es la capacidad del átomo de un elemento para unirse a otro átomo en la formación de una molécula. La valencia es el número de electrones desapareados que se encuentran en el último orbital de un elemento.

La configuración electrónica del circonio es 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2 . Durante la formación del compuesto, el átomo de circonio dona o comparte cuatro electrones con otro átomo y el estado de oxidación del circonio (Zr) es +4.

Por lo tanto, la valencia del elemento circonio es 4.

Referencias:

Alexander Stephenson

Candidato de Ciencias Químicas, editor en jefe de Guide-scientific.com. Profesor de varias escuelas online internacionales, miembro del jurado de concursos de química y autor de artículos científicos.

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