Combien d’électrons de valence possède le zirconium (Zr) ?

Le zirconium est le 40e élément du tableau périodique. Le zirconium est l’élément du groupe 4. Son symbole est “Zr”. Le zirconium appartient au groupe des blocs d. Les électrons de valence pour l’élément zirconium peuvent donc être déterminés d’une manière différente.

Le zirconium fait partie du zircon. Le zirconium est considéré comme un élément chimique dispersé car il ne se produit pas séparément dans l’environnement naturel. Dans la nature, les géologues le trouvent sous forme de silicate ou d’oxyde.

Être dans la nature

La teneur dans la  croûte terrestre  est de 0,02% en poids. Il ne se produit pas sous forme libre. Forme plus de 30 minéraux, dont les plus importants sont le zircon ZrSiO  ₄  ,  la baddeleyite  ZrO  ₂  et  l’ eudialyte  (Na,Ca)  ₆  ZrOH(Si  ₃  O  ₉  )  ₂  (OH,Cl)  ₂  .

L’utilisation du zirconium et de ses composés

Le zirconium est utilisé dans l’industrie depuis les années 1930. En raison de son coût élevé, son utilisation est limitée.

Pyrotechnie

Le zirconium a une capacité remarquable à brûler dans l’oxygène atmosphérique (température d’auto-inflammation – 250°C) pratiquement sans fumée, à grande vitesse et en développant la température la plus élevée de tous les combustibles métalliques (4650°C). Le zirconium en poudre est utilisé en mélange avec des agents oxydants (  sel de berthollet ) comme agent sans fumée dans les feux de signalisation pyrotechniques et les mèches, en remplacement  du  fulminate de  mercure et de l’azide de plomb  .

Énergie nucléaire

Le zirconium a une très petite section efficace de capture des neutrons thermiques   . Par conséquent, le zirconium métallique, qui ne contient pas d’hafnium, et ses alliages sont utilisés dans l’industrie nucléaire pour la fabrication d’  éléments combustibles  ,  d’ échangeurs de chaleur  et d’autres conceptions de réacteurs nucléaires.

Alliage

En métallurgie, il est utilisé comme ligature. Un bon désoxydant et déazotant, d’une efficacité supérieure à Mn , Si , Ti . L’alliage des  aciers au zirconium (jusqu’à 0,8%) améliore leurs propriétés mécaniques et leur usinabilité.

La vie

Le zirconium est utilisé pour la fabrication d’une variété  de vaisselle  , qui possède d’excellentes  propriétés hygiéniques  en raison de sa haute résistance chimique.

Matériau structurel

Sous forme de matériau de structure, il est utilisé pour la fabrication de  réacteurs chimiques résistants aux acides  , de raccords et de pompes. Le zirconium est utilisé comme substitut des métaux nobles. Le zircon sans fer est utilisé sous forme de divers  réfractaires pour le garnissage des fours de fusion du verre et des fours métallurgiques.

Supraconducteur

L’alliage supraconducteur 75% Nb et 25% Zr (supraconductivité à 4,2K) résiste à des charges jusqu’à 100 000 A/cm².

La médecine

Le zirconium a une résistance élevée aux milieux biologiques, même supérieure à celle du titane, et une excellente  biocompatibilité  , grâce à laquelle il est utilisé pour créer  des prothèses osseuses ,  articulaires  et  dentaires  , ainsi que des instruments chirurgicaux.

Isotopes de zirconium

On sait que dans la nature, le zirconium se présente sous la forme de cinq isotopes stables dont l’un est radioactif (96Zr) : 90Zr, 91Zr, 92Zr et 94Zr. Leurs nombres de masse sont respectivement 90, 91, 92, 94 et 96. Le noyau atomique de l’isotope du rubidium 90Zr contient quarante protons et cinquante neutrons, les autres isotopes ne s’en distinguent que par le nombre de neutrons.

Poids atomique et moléculaire du zirconium

Le poids moléculaire relatif (Mr) d’une substance est le nombre qui indique combien de fois la masse d’une molécule donnée est supérieure à 1/12 de celle d’un atome de carbone, et le poids atomique relatif (Ar) d’un élément est le nombre fois la masse moyenne des atomes d’un élément chimique est supérieure à 1/12 de celle d’un atome de carbone.

Puisque le zirconium existe à l’état libre sous forme de molécules à un atome de Zr, les valeurs de ses masses atomique et moléculaire coïncident. Ils sont égaux à 91 224.

Propriétés chimiques du zirconium

La propriété chimique la plus importante du zirconium est sa haute résistance à la corrosion, même lorsqu’il est exposé aux acides et aux alcalis. Mais cette capacité diminue lorsqu’il est exposé à des températures élevées. Le métal de couleur argent peut également former des alliages avec d’autres éléments chimiques.

Propriétés du métal zirconium

Le zirconium produit artificiellement est un métal blanc argenté. L’aspect du cinabre est similaire à celui de l’acier. Le métal a des propriétés uniques qu’aucune autre formation naturelle ne possède.

Molécule et atome de zirconium

A l’état libre, le zirconium existe sous forme de molécules monoatomiques de Zr. Voici quelques propriétés qui caractérisent l’atome et la molécule de zirconium :

Production

Le zircon est un sous-produit de l’extraction et du traitement des minerais de titane d’ilménite et de rutile, ainsi que de l’extraction de l’étain. Entre 2003 et 2007, les prix du zircon ont augmenté régulièrement de 360 ​​$ à 840 $ la tonne.

Le sable de zirconium qu’ils collectent dans les eaux côtières est purifié à l’aide de concentrateurs en spirale pour éliminer les matériaux plus légers, qui sont ensuite replacés en toute sécurité dans l’eau, car ce sont tous des composants naturels du sable de zirconium sur la plage.

La plupart du zirconium métallique est produit en réduisant le chlorure de zirconium (IV) avec du magnésium métallique dans le procédé Kroll. Le chlorure est d’abord préparé :

pour une réduction ultérieure par du magnésium dans une atmosphère d’hélium.

Le métal résultant est fritté jusqu’à ce qu’il soit suffisamment ductile pour la métallurgie.

Le zirconium de qualité commerciale, même obtenu par la méthode van Arquel de Boer, contient encore 1 à 3 % d’hafnium. Ce contaminant n’est pas important pour la plupart des applications autres que nucléaires.

Séparation zirconium et hafnium

Le zirconium commercial contient généralement 1 à 2,5 % d’hafnium. Ce n’est pas un problème pour les applications conventionnelles car les propriétés chimiques de l’hafnium et du zirconium sont très similaires. Mais les propriétés d’absorption des neutrons sont très différentes, de sorte que les applications des réacteurs nucléaires nécessitent de séparer l’hafnium du zirconium.

Comment connaître le nombre de neutrons de valence dans un atome de zirconium ?

Ce sont les étapes pour déterminer l’électron de valence. L’un d’eux est la configuration électronique. Sans configuration électronique, il est impossible de déterminer la valence de l’électron.

Il est facile de trouver les électrons de valence pour tous les éléments en connaissant la configuration électronique. Ce site a un article qui explique la configuration électronique. Vous pouvez le trouver ici. Cet article se concentre sur la configuration électronique.

Le scientifique Niels Bohr a été le premier à fournir une compréhension de l’orbite de l’atome. En 1913, il crée un modèle pour l’atome. Il y a une explication complète de l’orbite. L’orbite est le trajet par lequel les électrons d’un atome tournent autour du noyau. Ces chemins sont connus sous le nom d’orbite (shell). Ces coques peuvent être exprimées par n. [n = 1,2 3, 4]. . .]

K est le nom de la première orbite (shell), L est la deuxième, M la troisième et N est la quatrième. Chaque orbite a une capacité de rétention d’électrons de 2n ^{2 .}

Prends pour exemple:

1. n = 1 pour l’orbite K. L’orbite K a une capacité de rétention d’électrons
   de 2n ^{2 = 2 x 1 2} = 2.
2. Pour l’orbite L, n = 2.
   La capacité de rétention d’électrons pour l’orbite L est 2n ² = 2x 2 ² = 8.
3. n=3 pour l’orbite M.
   Capacité maximale de rétention d’électrons en orbite M = 2n ² = 2×3 ² =18 électrons.
4. n=4 pour l’orbite N.
   Capacité maximale de rétention d’électrons en orbite N = 2n ² = 2×4 ² = 32 électrons.

Le modèle atomique de Bohr ne peut pas déterminer les électrons de valence pour l’élément de transition. La coque interne contient les électrons de valence pour les éléments de transition.

Ces sous-orbitales peuvent être exprimées par ‘l’. Le principe d’Aufbau stipule que les électrons d’un atome complèteront d’abord l’orbite d’énergie la plus basse, puis progresseront lentement vers l’orbite d’énergie supérieure. Ces orbitales sont appelées s, P, d et f. Leurs capacités de rétention d’électrons sont s = 2, 6, d = 10 et f = 14.

Le principe d’Aufbau peut vous aider à déterminer l’électron de valence pour l’élément de transition. Nous allons maintenant apprendre à déterminer l’électron de valence du zirconium.

Quels sont les électrons de valence dans le zirconium (Zr) ?

Le zirconium est le 2e élément du groupe 4. Les éléments des groupes 3 à 12 sont appelés éléments de transition. Le nombre total d’électrons dans une dernière orbite s’appelle l’électron de valence. Les électrons de valence des éléments de transition sont cependant conservés dans l’orbite interne (orbite). La configuration électronique des éléments de transition indique que les derniers électrons sont entrés dans l’orbitale d.

Les propriétés d’un élément sont déterminées par ses électrons de valence. Ils participent également aux liens de formation. Le zirconium (Zr) est le 40e élément du tableau périodique. Cela signifie que le nombre total d’électrons dans l’atome de zirconium est de quarante.

La configuration électronique du zirconium révèle que la couche finale (orbite) a deux électrons. La configuration électronique du zirconium à l’aide de la méthode d’Aufbau montre que le dernier électron (4d ² ) est entré dans l’orbitale d.

Les électrons de l’orbitale d et de la dernière couche doivent être utilisés pour calculer l’électron de valence d’un élément de transition. Le zirconium peut former des liaisons en partageant ses quatre derniers électrons.

Cela signifie que le zirconium est composé de quatre électrons de valence.

Calcul du nombre total d’électrons dans le zirconium (Zr)

Tout d’abord, nous devons connaître le nombre d’électrons dans l’atome de zirconium. Vous devez savoir combien de protons sont dans le zirconium afin de déterminer le nombre d’électrons. Pour connaître le nombre de protons, vous devez connaître le numéro atomique Zr.

Un tableau périodique est nécessaire pour déterminer le numéro atomique. Le tableau périodique contient les numéros atomiques des éléments de zirconium. Le nombre de protons s’appelle le numéro atomique. Le noyau contient également des électrons qui sont égaux aux protons.

Cela signifie que nous pouvons maintenant dire que le nombre d’électrons dans les atomes de zirconium est égal à 40. Le numéro atomique du zirconium est 40, comme le montre le tableau périodique. Cela signifie que le nombre total d’électrons dans un atome de zirconium est de 40.

Avez-vous besoin de réaliser la configuration électronique du zirconium (Zr) ?

Etape importante 2 Cette étape concerne l’arrangement des électrons dans le zirconium. Nous savons que le zirconium a quarante électrons. Les 1ère et 2ème orbitales reçoivent les deux premiers électrons, tandis que les deux seconds entrent dans les 2s orbitales.

L’orbite 2p est alors atteinte par les six électrons suivants. Un maximum de six électrons peut être contenu dans l’orbitale p. Six électrons entrent alors dans l’orbite 2p. Les huit électrons restants entrent alors dans les orbitales 3s ou 3p. Deux électrons entrent maintenant dans l’orbite 4s, car l’orbite 3p a été remplie.

Nous savons qu’une orbitale 3d peut contenir un nombre maximum de dix électrons. Par conséquent, l’orbite 3d peut avoir un maximum de dix électrons. Six électrons entrent maintenant dans l’orbite 4p, car l’orbite 3d a été remplie. L’orbite 5s est maintenant pleine et les deux électrons suivants (le 4d ² ) entrent dans l’orbitale 4d. La configuration électronique du zirconium(Zr) sera donc 1s  ²  2s  ²  2p  ⁶  3s  ²  3p  ⁶  4s  ²  3d  ¹⁰  4p  ⁶  5s  ²  4d  ² .

La valence est la capacité d’un atome d’un élément chimique à former un certain nombre de liaisons chimiques avec d’autres atomes. Il prend des valeurs de 1 à 8 et ne peut être égal à 0. Il est déterminé par le nombre d’électrons d’un atome dépensé pour former des liaisons chimiques avec un autre atome. La valence est une valeur réelle. Les valeurs numériques de valence sont indiquées par des chiffres romains (I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Calculer le nombre total d’électrons et déterminer la couche de valence

La troisième étape consiste à déterminer la valence. La couche de valence (orbite) est la dernière couche après la configuration électronique. Un électron de valence est le nombre total d’électrons trouvés dans une couche de valence. La coque interne contient les électrons de valence des éléments de transition.

L’électron de valence est déterminé en ajoutant le total des électrons de l’orbitale d et l’électron dans la couche finale d’un atome pour déterminer l’élément de transition. La configuration électronique du zirconium est que la dernière coquille a deux (5s  ² ) électrons, et l’orbitale d a un nombre total de deux (4d  ² ). Les électrons de valence pour le zirconium sont donc quatre (4 ).

Les termes « degré d’oxydation » et « valence » ne sont peut-être pas les mêmes, mais ils sont numériquement presque identiques. La charge conditionnelle de l’atome d’un atome s’appelle l’état d’oxydation. Il peut être positif ou négatif. La valence fait référence à la capacité d’un atome à former des liaisons. Il ne peut pas avoir une valeur négative.

Quel est le nombre d’électrons de valence du zirconium (Zr ⁴⁺ ) ?

La configuration électronique du zirconium révèle que la dernière couche a deux électrons (5s ² ) et que l’orbitale d a un nombre total de deux électrons. La valence du zirconium (Zr) dans ce cas est de 4. C’est ce que nous savons. L’atome de zirconium donne un électron de la dernière coquille pour créer des liaisons. Il devient alors un ion zirconium (Zr ⁴⁺ ).

Zr – 4e – Zr ⁴⁺

Les ions zirconium (Zr  ⁴⁺ ), ont une configuration électronique de 1s  ²  2s  ²  2p  ⁶  3s  ²  3p  ⁶  4s  ²  3d  ¹⁰  4p  ⁶ . La configuration électronique de l’ion zirconium montre qu’il y a quatre coquilles dans le zirconium et que la dernière coquille contient huit électrons (4s  ²  4p  ⁶ ).

La configuration électronique indique que l’ion zirconium a adopté la configuration électronique du krypton. Les électrons de valence (Zr ⁴⁺ ) de l’ion zirconium ont huit électrons puisque la coquille qui contenait la dernière coquille d’ion zirconium a huit électrons.

1.  La valence est une caractéristique numérique de la capacité des atomes d’un élément donné à se lier avec d’autres atomes.
2. La valence de l’hydrogène est constante et égale à un.
3. La valence de l’oxygène est également constante et égale à deux.
4. La valence de la plupart des autres éléments n’est pas constante. Il peut être déterminé par les formules de leurs composés binaires avec l’hydrogène ou l’oxygène.

Quelle est la valence du zirconium (Zr) ?

La valence (ou valence) est la capacité de l’atome d’un élément à rejoindre un autre atome dans la formation d’une molécule. La valence est le nombre d’électrons non appariés trouvés dans la dernière orbitale d’un élément.

La configuration électronique du zirconium est 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ² . Lors de la formation du composé, l’atome de zirconium donne ou partage quatre électrons à un autre atome et l’état d’oxydation du zirconium (Zr) est de +4.

La valence de l’élément zirconium est donc 4.

Références:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Zirconium
• https://ruwiki.press/es/Zirconium
• https://science.fandom.com/fr/wiki/%D0%A6%D0%B8%D1%80%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%B9
• https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/zirkonium/