ZIRCONIO

ZIRCONIO

. Elemento chimico; simbolo Zr; peso atomico 91,22; numero atomico 40. Fu scoperto da M. H. Ḱlaproth nel 1788 in un minerale dell'isola di Ceylon, detto Zircone; e fu isolato da J. J. Berzelius per riduzione ad alta temperatura del fluozirconato potassico con sodio, secondo la reazione:

Industrialmente si prepara per riduzione del biossido con carbone o del fluozirconato con alluminio. In quest'ultimo modo si ottiene un prodotto che contiene circa il 30% di alluminio, dal quale si può successivamente preparare il metallo allo stato puro. Così preparato, si presenta sotto forma di polvere, che si può facilmente agglomerare in masse più compatte, che però non si lavorano agevolmente. Ciò è dovuto specialmente al fatto che ogni granulo di metallo è ricoperto da uno strato di ossido o di azoturo, che impedisce l'unione perfetta dei diversi granuli.

Un metallo facilmente lavorabile e molto puro si ottiene invece per scomposizione del tetraioduro di zirconio nel vuoto a 1800°. Tale scomposizione si ottiene nel modo migliore portando ad alta temperatura mediante la corrente elettrica un filo di volframio in un ambiente di vapori di tetraioduro di zirconio, L'alogenuro si scompone in contatto del filo di volframio, e lo zirconio vi si deposita. Lo iodio che si svolge può reagire con altro zirconio in polvere, per formare del nuovo ioduro, che a sua volta si scompone ancora. Il metodo è semplice ed elegante, e si presta per la preparazione di un prodotto puro.

Lo zirconio metallico ha un aspetto simile all'acciaio; fonde oltre 1900°; scaldato all'aria, se è in massa compatta, si ossida solo superficialmente, mentre se è in polvere brucia con facilità.

Cristallizza nel sistema esagonale compatto. L'acqua, gli acidi e gli alcali in soluzione lo attaccano pochissimo, mentre l'acqua regia, l'acido fluoridrico e gli alcali fusi lo attaccano facilmente. Con l'azoto reagisce verso i 1000° formando azoturo. Con carbonio e silicio forma rispettivamente carburo (ZrC) e siliciuro (ZrSi₂). Il carburo viene impiegato, per la sua durezza, come abrasivo. Già a temperatura ordinaria assorbe energicamente idrogeno; e allo stato metallico s'impiega in metallurgia per la sua grande affinità per l'ossigeno e l'azoto.

Nei suoi composti lo zirconio è essenzialmente tetravalente; però il tetracloruro può essere ridotto a tricloruro, e questo a sua volta può dare a 330° un bicloruro di zirconio.

Il tetracloruro si può preparare facendo agire il cloro a caldo su biossido di zirconio e carbonio ed è una polvere cristallina che all'aria umida dà fumi, perché s'idrolizza facilmente, formando ossicloruro o cloruro di zirconile:

Tanto il cloruro quanto il fluoruro di zirconio formano sali doppî, che si possono considerare dezivati dagli acidi clorozirconico e fluorozirconico, H₂ZrCl₆ e H₂ZrF₆. Il solfato di zirconio Zr (SO₄)₂ è interessante, perché in soluzione acquosa s'idrolizza, formando acidi zirconilsolforici molto complessi, nei quali lo zirconio fa parte dell'anione. Si conosce così un acido:

Questi acidi hanno un elevato peso molecolare e si possono ottenere ben cristallizzati. Appartengono alla categoria degli elettroliti colloidali, perché ad esempio non diffondono attraverso la carta pergamena.

Il più importante dei composti dello zirconio è il biossido ZrO₂ che è una polvere bianca, dura, che non viene attaccata né dagli acidi né dalle basi, e fonde verso i 3000° in una massa vetrosa, molto simile al vetro di silice e molto resistente agli agenti chimici. E però gli oggetti costruiti con biossido di zirconio si rompono nel raffreddamento per la variazione di volume che accompagna la trasformazione cristallina che esso presenta: sopra i 1000° il biossido è tetragonale, al disotto dei 1000° è monoclino.

A tale inconveniente si può ovviare perché il biossido di zirconio, riscaldato con ossido di magnesio, forma cristalli misti cubici, i quali non subiscono questa trasformazione, e si prestano perciò per la costruzione di materiali refrattarî e di coibenti.

Viene anche impiegato come abrasivo; e, scaldato ad alta temperatura, emette una luce molto intensa, detta luce di zirconio. Anche i filamenti luminosi della lampada Nernst sono essenzialmente costituiti da miscele di 85% di ossido di zirconio e 15% di ossido di ittrio. Questi ossidi, che, a temperatura ordinaria non conducono l'elettricità, diventano conduttori ad alta temperatura ed emettono una luce molto intensa verso i 3000°.

Sospeso in acqua, il biossido di zirconio viene impiegato nella röntgenodiagnostica, dato che è assolutamente innocuo, e che presenta forte potere assorbente per i raggi X. È anche impiegato al posto del biossido di stagno per la fabbricazione di smalti.

Fuso con gli alcali, forma ortozirconati M₄ZrO₄, e metazirconati M₂Zr₃. Il metazirconato di calcio CaZrO₃ è isomorfo col corrispondente titanato. Questi sali sono completamente idrolizzabili dall'acqua.

Per sostituzione dell'ossigeno degli ortozirconati con il gruppo −O−O− dei perossidi, si ottengono perzirconati, come. per esempio K₄ZrO₈.6H₂O, che sono molto più stabili in acqua dei corrispondenti zirconati, e meno soggetti all'idrolisi.