Quanti elettroni di valenza ha lo zirconio (Zr)?

Lo zirconio è il 40° elemento della tavola periodica. Lo zirconio è l’elemento del gruppo 4. Il suo simbolo è “Zr”. Lo zirconio appartiene al gruppo dei blocchi d. Gli elettroni di valenza per l’elemento di zirconio possono quindi essere determinati in modo diverso.

Lo zirconio fa parte dello zircone. Lo zirconio è considerato un elemento chimico disperso perché non si trova separatamente nell’ambiente naturale. In natura, i geologi lo trovano come silicato o ossido.

Essere nella natura

Il contenuto nella  crosta terrestre  è dello 0,02% in peso. Non si presenta in forma libera. Forma più di 30 minerali, di cui i più importanti sono lo zircon ZrSiO  ₄  ,  la baddeleyite  ZrO  ₂  e  l’eudialyte  (Na,Ca)  ₆  ZrOH(Si  ₃  O  ₉  )  ₂  (OH,Cl)  ₂  .

L’uso dello zirconio e dei suoi composti

Lo zirconio è stato utilizzato nell’industria sin dagli anni ’30. A causa del suo costo elevato, il suo utilizzo è limitato.

Pirotecnica

Lo zirconio ha una notevole capacità di bruciare in ossigeno atmosferico (temperatura di autoaccensione – 250°C) praticamente senza fumo, ad alta velocità e sviluppando la temperatura più alta di tutti i combustibili metallici (4650°C). Lo zirconio in polvere viene utilizzato in una miscela con agenti ossidanti (  sale di berthollet ) come agente senza fumo in fuochi di segnalazione pirotecnici e micce, in sostituzione del   fulminato  di mercurio e del piombo azide  .

Energia nucleare

Lo zirconio ha una sezione trasversale di cattura dei neutroni termici molto piccola   . Pertanto, lo zirconio metallico, che non contiene afnio, e le sue leghe sono utilizzati nell’industria nucleare per la produzione di  elementi combustibili  ,  scambiatori di calore  e altri progetti di reattori nucleari.

Legatura

In metallurgia, è usato come legatura. Un buon disossidante e denitrogenizzante, di efficienza superiore a Mn , Si , Ti . Gli  acciai legati con zirconio (fino allo 0,8%) ne migliorano le proprietà meccaniche e la lavorabilità.

Vita

Lo zirconio viene utilizzato per la produzione di una varietà  di stoviglie  , che ha eccellenti  proprietà igieniche  grazie alla sua elevata resistenza chimica.

Materiale strutturale

Sotto forma di materiale strutturale, viene utilizzato per la produzione di  reattori chimici  , raccordi e pompe resistenti agli acidi. Lo zirconio è usato come sostituto dei metalli nobili. Lo zircone senza ferro viene utilizzato sotto forma di vari  refrattari per il rivestimento di forni per la fusione del vetro e per la metallurgia.

Superconduttore

La lega superconduttiva 75% Nb e 25% Zr (superconduttività a 4,2K) resiste a carichi fino a 100.000 A/cm².

La medicina

Lo zirconio ha un’elevata resistenza ai mezzi biologici, anche superiore al titanio, e un’ottima  biocompatibilità  , grazie alla quale viene utilizzato per realizzare  protesi ossee ,  articolari  e  dentali  , oltre a strumenti chirurgici.

Isotopi di zirconio

È noto che in natura lo zirconio si trova sotto forma di cinque isotopi stabili, di cui uno radioattivo (96Zr): 90Zr, 91Zr,92Zr e 94Zr. I loro numeri di massa sono rispettivamente 90, 91, 92, 94 e 96. Il nucleo atomico dell’isotopo di rubidio 90Zr contiene quaranta protoni e cinquanta neutroni, gli altri isotopi differiscono da esso solo per il numero di neutroni.

Peso atomico e molecolare dello zirconio

Il peso molecolare relativo (Mr) di una sostanza è il numero che indica quante volte la massa di una data molecola è maggiore di 1/12 di quella di un atomo di carbonio e il peso atomico relativo (Ar) di un elemento è quante volte la massa media degli atomi di un elemento chimico è maggiore di 1/12 di quella di un atomo di carbonio.

Poiché lo zirconio esiste allo stato libero come molecole di un atomo di Zr, i valori delle sue masse atomiche e molecolari coincidono. Sono pari a 91.224.

Proprietà chimiche dello zirconio

La proprietà chimica più importante dello zirconio è la sua elevata resistenza alla corrosione, anche se esposto ad acidi e alcali. Ma questa capacità diminuisce se esposta a temperature elevate. Il metallo color argento può anche formare leghe con altri elementi chimici.

Proprietà del metallo di zirconio

Lo zirconio prodotto artificialmente è un metallo bianco argenteo. L’aspetto del cinabro è simile a quello dell’acciaio. Il metallo ha proprietà uniche che nessun’altra formazione naturale ha.

Molecola e atomo di zirconio

Allo stato libero, lo zirconio esiste sotto forma di molecole di Zr monoatomiche. Ecco alcune proprietà che caratterizzano l’atomo e la molecola dello zirconio:

Produzione

Lo zircone è un sottoprodotto dell’estrazione e della lavorazione di minerali di ilmenite e titanio di rutilo, nonché dell’estrazione di stagno. Tra il 2003 e il 2007, i prezzi dello zircone sono aumentati costantemente da $ 360 a $ 840 per tonnellata.

La sabbia di zirconio che raccolgono dalle acque costiere viene purificata utilizzando concentratori a spirale per rimuovere i materiali più leggeri, che vengono quindi rimessi in sicurezza in acqua, poiché sono tutti componenti naturali della sabbia di zirconio sulla spiaggia.

La maggior parte dello zirconio metallico viene prodotta riducendo il cloruro di zirconio (IV) con magnesio metallico nel processo Kroll. Il cloruro viene prima preparato:

per la successiva riduzione da parte del magnesio in atmosfera di elio.

Il metallo risultante viene sinterizzato fino a quando non è sufficientemente duttile per la metallurgia.

Lo zirconio di qualità commerciale, ottenuto anche con il metodo van Arquel de Boer, contiene ancora dall’1% al 3% di afnio. Questo contaminante non è importante per la maggior parte delle applicazioni diverse dal nucleare.

Separazione di zirconio e afnio

Lo zirconio commerciale contiene tipicamente dall’1 al 2,5% di afnio. Questo non è un problema per le applicazioni convenzionali perché le proprietà chimiche dell’afnio e dello zirconio sono molto simili. Ma le proprietà di assorbimento dei neutroni sono molto diverse, quindi le applicazioni dei reattori nucleari richiedono la separazione dell’afnio dallo zirconio.

Come puoi scoprire il numero di neutroni di valenza in un atomo di zirconio?

Questi sono i passaggi per determinare l’elettrone di valenza. Uno di questi è la configurazione elettronica. Senza una configurazione elettronica, è impossibile determinare la valenza dell’elettrone.

È facile trovare gli elettroni di valenza per tutti gli elementi conoscendo la configurazione elettronica. Questo sito ha un articolo che spiega la configurazione elettronica. Potete trovare qui. Questo articolo si concentra sulla configurazione elettronica.

Lo scienziato Niels Bohr è stato il primo a fornire una comprensione dell’orbita dell’atomo. Nel 1913 creò un modello per l’atomo. C’è una spiegazione completa dell’orbita. L’orbita è il percorso in cui gli elettroni di un atomo ruotano attorno al nucleo. Questi percorsi sono conosciuti come orbita (shell). Questi gusci possono essere espressi come n. [n = 1,2 3, 4]. . .]

K è il nome della prima orbita (shell), L è la seconda, M la terza e N è la quarta. Ogni orbita ha una capacità di ritenzione di elettroni 2n ^{2 .}

Prendi, ad esempio:

1. n = 1 per l’orbita K.
   L’orbita K ha una capacità di ritenzione di 2n ² elettroni = 2 x 1 ² = 2.
2. Per l’orbita L, n = 2.
   La capacità di ritenzione di elettroni per l’orbita L è 2n ² = 2x 2 ² = 8.
3. n=3 per l’orbita M.
   Massima capacità di ritenzione di elettroni nell’orbita M = 2n ² = 2×3 ² =18 elettroni.
4. n=4 per orbita N.
   Massima capacità di ritenzione di elettroni in orbita N = 2n ² = 2×4 ² = 32 elettroni.

Il modello atomico di Bohr non può determinare gli elettroni di valenza per l’elemento di transizione. Il guscio interno contiene gli elettroni di valenza per gli elementi di transizione.

Questi suborbitali possono essere espressi come ‘l’. Il principio di Aufbau afferma che gli elettroni in un atomo completeranno prima l’orbitale di energia più bassa, quindi progrediranno lentamente verso l’orbitale di energia più alta. Questi orbitali sono chiamati s, P, d e f. Le loro capacità di ritenzione di elettroni sono s = 2, 6, d = 10 e f = 14.

Il principio di Aufbau può aiutarti a determinare l’elettrone di valenza per l’elemento di transizione. Impareremo ora come determinare l’elettrone di valenza dello zirconio.

Quali sono gli elettroni di valenza nello zirconio (Zr)?

Lo zirconio è il 2° elemento del gruppo 4. Gli elementi dei gruppi 3-12 sono noti come elementi di transizione. Il numero totale di elettroni in un’ultima orbita è chiamato elettrone di valenza. Tuttavia, gli elettroni di valenza degli elementi di transizione sono mantenuti nell’orbita interna (orbita). La configurazione elettronica degli elementi di transizione indica che gli ultimi elettroni sono entrati nell’orbitale d.

Le proprietà di un elemento sono determinate dai suoi elettroni di valenza. Partecipano anche ai legami di formazione. Lo zirconio (Zr) è il 40° elemento della tavola periodica. Ciò significa che il numero totale di elettroni nell’atomo di zirconio è quaranta.

La configurazione elettronica dello zirconio rivela che il guscio finale (orbita) ha due elettroni. La configurazione elettronica dello zirconio utilizzando il metodo Aufbau mostra che l’ultimo elettrone (4d ² ) è entrato nell’orbitale d.

Gli elettroni dell’orbitale d e dell’ultimo guscio devono essere utilizzati per calcolare l’elettrone di valenza per un elemento di transizione. Lo zirconio può formare legami condividendo i suoi ultimi quattro elettroni.

Ciò significa che lo zirconio è composto da quattro elettroni di valenza.

Calcolo del numero totale di elettroni in zirconio (Zr)

Innanzitutto, dobbiamo conoscere il numero di elettroni all’interno dell’atomo di zirconio. Devi sapere quanti protoni ci sono nello zirconio per determinare il numero di elettroni. Per conoscere il numero di protoni, devi conoscere il numero atomico Zr.

Per determinare il numero atomico è necessaria una tavola periodica. La tavola periodica contiene i numeri atomici degli elementi di zirconio. Il numero di protoni è chiamato numero atomico. Il nucleo contiene anche elettroni che sono uguali ai protoni.

Ciò significa che ora possiamo dire che il numero di elettroni negli atomi di zirconio è pari a 40. Il numero atomico per lo zirconio è 40, come si può vedere dalla tavola periodica. Ciò significa che il numero totale di elettroni in un atomo di zirconio è 40.

Hai bisogno di condurre la configurazione elettronica dello zirconio (Zr)?

Importante passaggio 2 Questo passaggio prevede la disposizione degli elettroni nello zirconio. Sappiamo che lo zirconio ha quaranta elettroni. Il 1° e il 2° orbitale ricevono i primi due elettroni, mentre i secondi due entrano negli orbitali 2s.

L’orbitale 2p viene quindi raggiunto dai successivi sei elettroni. Nell’orbitale p possono essere contenuti al massimo sei elettroni. Sei elettroni entrano quindi nell’orbitale 2p. I restanti otto elettroni entrano quindi negli orbitali 3s o 3p. Due elettroni ora entrano nell’orbitale 4s, poiché l’orbitale 3p è stato riempito.

Sappiamo che un orbitale 3d può contenere un numero massimo di dieci elettroni. Pertanto, l’orbitale 3d può avere un massimo di dieci elettroni. Sei elettroni ora entrano nell’orbitale 4p, poiché l’orbitale 3d è stato riempito. L’orbitale 5s è ora pieno e i due elettroni successivi (i 4d ² ) entrano nell’orbitale 4d. La configurazione elettronica dello zirconio(Zr) sarà quindi 1s  ²  2s  ²  2p  ⁶  3s  ²  3p  ⁶  4s  ²  3d  ¹⁰  4p  ⁶  5s  ²  4d  ² .

La valenza è la capacità di un atomo di un elemento chimico di formare un certo numero di legami chimici con altri atomi. Prende valori da 1 a 8 e non può essere uguale a 0. È determinato dal numero di elettroni di un atomo spesi per formare legami chimici con un altro atomo. La valenza è un valore reale. I valori numerici di valenza sono indicati con numeri romani (I,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Calcola gli elettroni totali e determina il guscio di valenza

Il terzo passo è determinare la valenza. Il guscio di valenza (orbita) è l’ultimo guscio dopo la configurazione elettronica. Un elettrone di valenza è il numero totale di elettroni presenti in un guscio di valenza. Il guscio interno contiene gli elettroni di valenza degli elementi di transizione.

L’elettrone di valenza è determinato sommando gli elettroni totali dell’orbitale d e l’elettrone nel guscio finale di un atomo per determinare l’elemento di transizione. La configurazione elettronica per lo zirconio è che l’ultimo guscio ha due (5s  ² ) elettroni e l’orbitale d ha un numero totale di due (4d  ² ). Gli elettroni di valenza per lo zirconio sono quindi quattro (4).

I termini ” grado di ossidazione ” e ” valenza ” potrebbero non essere gli stessi, ma sono numericamente quasi identici. La carica condizionale dell’atomo di un atomo è chiamata stato di ossidazione. Può essere positivo o negativo. La valenza si riferisce alla capacità di un atomo di formare legami. Non può avere un valore negativo.

Che numero di elettroni di valenza ha lo zirconio (Zr ⁴⁺ )?

La configurazione elettronica dello zirconio rivela che l’ultimo guscio ha due (5s ² ) elettroni e l’orbitale d ha un numero totale di due elettroni. La valenza dello zirconio (Zr) in questo caso è 4. Questo è ciò che sappiamo. L’atomo di zirconio dona un elettrone dall’ultimo guscio per creare legami. Diventa quindi uno ione zirconio (Zr ⁴⁺ ).

Zr – 4e – Zr ⁴⁺

Gli ioni di zirconio (Zr  ⁴⁺ ), hanno una configurazione elettronica di 1s  ²  2s  ²  2p  ⁶  3s  ²  3p  ⁶  4s  ²  3d  ¹⁰  4p  ⁶ . La configurazione elettronica per lo ione zirconio mostra che ci sono quattro gusci per lo zirconio e che l’ultimo guscio contiene otto elettroni (4s  ²  4p  ⁶ ).

La configurazione elettronica indica che lo ione zirconio ha adottato la configurazione elettronica del kripton. Gli elettroni di valenza (Zr ⁴⁺ ) dello ione zirconio hanno otto elettroni poiché il guscio che conteneva l’ultimo guscio dello zirconio ha otto elettroni.

1.  La valenza è una caratteristica numerica della capacità degli atomi di un dato elemento di legarsi con altri atomi.
2. La valenza dell’idrogeno è costante e uguale a uno.
3. Anche la valenza dell’ossigeno è costante e uguale a due.
4. La valenza della maggior parte degli altri elementi non è costante. Può essere determinato dalle formule dei loro composti binari con idrogeno o ossigeno.

Qual è la valenza dello zirconio (Zr)?

La valenza (o valenza) è la capacità dell’atomo di un elemento di unirsi a un altro atomo nella formazione di una molecola. La valenza è il numero di elettroni spaiati trovati nell’ultimo orbitale di un elemento.

La configurazione elettronica dello zirconio è 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ² . Durante la formazione del composto, l’atomo di zirconio dona o condivide quattro elettroni a un altro atomo e lo stato di ossidazione dello zirconio (Zr) è +4.

La valenza dell’elemento in zirconio è quindi 4.

Riferimenti:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Zirconium
• https://ruwiki.press/es/Zirconio
• https://science.fandom.com/en/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/