Datos sobre el circonio

El circonio es un metal de transición gris plateado, un tipo de elemento que es maleable y dúctil y que forma fácilmente compuestos estables. También es muy resistente a la corrosión. El circonio y sus aleaciones se han utilizado durante siglos en una amplia variedad de formas.

Se usa comúnmente en ambientes corrosivos. Las aleaciones de circonio se pueden encontrar en tuberías, accesorios e intercambiadores de calor, según Chemicool. El circonio también se usa en aleaciones de acero, esmaltes de colores, ladrillos, cerámica, abrasivos, flashes, filamentos de lámparas, piedras preciosas artificiales y algunos desodorantes, según Minerals Education Coalition.

Otros usos del circonio incluyen convertidores catalíticos, hornos ladrillos, crisoles de laboratorio, instrumentos quirúrgicos, vidrio de televisión, eliminando los gases residuales de los tubos de vacío y como agente endurecedor en aleaciones como el acero, según Lenntech. Además, el carbonato de circonio se usa para tratar la hiedra venenosa, según el Laboratorio Jefferson.

Se ha encontrado circonio en estrellas de tipo S, el sol, meteoritos y rocas lunares, según el Laboratorio Nacional de Los Alamos. . Las rocas lunares parecen tener un contenido de circón sorprendentemente alto en comparación con las rocas terrestres, según el análisis de muestras de rocas lunares de las diversas misiones Apolo.

En la Tierra, las fuentes de circonio son principalmente los minerales circón y baddeleyita (dióxido de circonio), que se extraen en los Estados Unidos, Australia, Brasil, Sudáfrica, Rusia y Sri Lanka, según Minerals Education Coalición. La abundancia natural del circonio en la corteza terrestre es de 165 partes por millón en peso, según Chemicool.

Solo los hechos

• Atómico número (número de protones en el núcleo): 40
• Símbolo atómico (en la tabla periódica de elementos): Zr
• Peso atómico (masa promedio del átomo): 91.22
• Densidad: 3.77 onzas por pulgada cúbica (6.52 gramos por cm cúbico)
• Fase a temperatura ambiente: Sólido
• Punto de fusión: 3.362 grados Fahrenheit (1.850 grados Celsius)
• Punto de ebullición: 7,952 F (4,400 C)
• Número de isótopos naturales (átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones): 5. También se crean 20 isótopos artificiales en un laboratorio.
• Isótopos más comunes: Zr-90 (51.5 por ciento de la abundancia natural), Zr-94 (17.38 por ciento de la abundancia natural), Zr-92 (17.15 por ciento de la abundancia natural), Zr- 91 (11,2 por ciento de la abundancia natural), Zr-96 (2,8 por ciento de la abundancia natural)

Historia

El circón, una piedra preciosa, viene en azul, amarillo , variedades verdes, marrones, naranjas, rojas y ocasionalmente moradas. La palabra proviene del persa «zargun» o color dorado. Se ha utilizado en joyería y otras decoraciones durante siglos, según Peter van der Krogt, un historiador holandés. Se parece más a un diamante que a cualquier otra gema natural, según Minerals.net. Durante la Edad Media, incluso se creía que el circón inducía el sueño, promovía la riqueza, el honor y la sabiduría, y alejaba las plagas y los espíritus malignos.

Martin Heinrich Klaproth, un químico alemán, descubrió el circonio en 1789 en una muestra de circonio de Sri Lanka, según Chemicool. Se encontró que la composición de la muestra era un 25 por ciento de sílice, un 0,5 por ciento de óxido de hierro y un 70 por ciento de un nuevo óxido al que llamó zirconerde (o «circón de la tierra»). Klaproth también encontró zirconerde en jacinto, una variedad de color amarillo pálido de circón, pero no pudo separar el metal, según van der Krogt.

Sir Humphry Davy, un químico inglés, intentó separar el circonio para obtener circonio puro en 1808 usando electrólisis, pero no tuvo éxito, Sin embargo, sugirió el nombre de circonio para el metal en sí, según van der Krogt.

Jons J. Berzelius, un químico sueco, aisló el circonio en 1824, según Chemicool. Produjo circonio como un polvo negro como resultado de calentar un tubo de hierro que contenía una mezcla de potasio y fluoruro de circonio potásico (Kr2ZrF6).

Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer, químicos holandeses, produjeron puros circonio en 1925 calentando tetracloruro de circonio (ZrCl4) con magnesio, según la Royal Society of Chemistry. Este método produjo una barra de cristal de circonio puro, de acuerdo con Chemicool.

¿Quién sabía?

• El circón es a veces confundido con zirconia cúbica, un simulante de diamante sintético y económico. Sin embargo, de acuerdo con Minerals.net, las dos son sustancias completamente separadas y no tienen conexión entre sí, excepto que ambas contienen el elemento zirconio en su estructura química.
• Según Lenntech, anualmente se producen aproximadamente 7000 toneladas de circonio metálico.
• El circonio se combina con el silicato para crear la piedra preciosa semipreciosa de circón natural, según Chemicool. El circonio combinado con dióxido crea circonio cúbico, que se usa comúnmente como sustituto de los diamantes.
• El circonio tiene una toxicidad muy baja y se estima que los humanos ingieren alrededor de 50 microgramos (1.8 x 10-6 onzas) por día , la mayoría del cual pasa a través del sistema digestivo sin ser absorbido, según Lenntech.
• El cuerpo humano está hecho de aproximadamente 0.000001 por ciento de circonio, según Minerals Education Coalition.
• El uso de circonato de litio puede ser útil para absorber el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera, según Chemicool.
• Las rocas que contienen circón que se encontraron en Australia en 2000 tenían una antigüedad de 4.400 millones de años y la proporción de isótopos de oxígeno ( O16 / O18) mostró que la vida comenzó en la Tierra casi 500 millones de años antes de lo que se creía anteriormente, según un artículo escrito por John Emsley, un escritor científico, publicado en Nature en 2014.
• El polvo de circonio puede encenderse espontáneamente en el aire, según Chemicool . Debido a esta propiedad, el circonio en polvo a veces se usa en dispositivos explosivos, según Emsley.
• Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, el polvo de circonio puede causar irritación ocular por exposición a corto plazo y puede ser dañino a los pulmones para una exposición prolongada o repetida.

Investigación actual

Porque si su alta tolerancia a la corrosión y su resistencia, el circonio está presente en varios compuestos en varios usos médicos. Según Zirconia Concept, el uso de compuestos de circonio en medicina comenzó en 1969 cuando se utilizó para fabricar prótesis de cadera. Las prótesis de zirconia (ZrO2) se desarrollaron como una alternativa al titanio, el acero y el aluminio y demostraron ser más resistentes y con mejor biocompatibilidad. Aproximadamente 300.000 pacientes durante las últimas cuatro décadas con prótesis de zirconia no han mostrado respuestas negativas.

La zirconia también se usa ampliamente en restauraciones dentales, según Zirconia Concept, y normalmente se estabiliza con itria (ZrO2Y2O3). El compuesto de itria-zirconia tiene muchos beneficios sobre otros materiales. Es más compatible con el cuerpo humano y tiene el doble de resistencia a la flexión y cuatro veces la resistencia a la compresión del acero. También tiene mayor resistencia a las bases ácidas que se encuentran en muchos alimentos.

Otras nuevas ideas para el uso de aleaciones de circonio en el campo médico incluyen una patente presentada en 1999 por James Davidson y Lee Tuneberg, inventores estadounidenses. Describen una aleación que contiene niobio, titanio, circonio y molibdeno (NbTiZrMo) y sus beneficios para dispositivos dentales y otros dispositivos médicos. El circonio en la aleación proporciona propiedades mecánicas superiores y reduce la temperatura de fusión (junto con el titanio), una mayor estabilización y una mejor resistencia a la corrosión.

Otra patente presentada por Shuichi Miyazaki, Heeyoung Kim y Yosuke Sato, científicos japoneses, en 2012 describe una aleación de circonio que tiene propiedades superelásticas que se pueden utilizar en campos biológicos y médicos. El circonio está aleado con titanio, niobio y estaño o aluminio, o ambos. La aleación es similar a la elasticidad de los huesos humanos, de acuerdo con los valores dados por el módulo de Young, por lo que es un material ideal para usos dentro del cuerpo humano, incluidos huesos, articulaciones y dientes artificiales, así como alambres de ortodoncia, stents, placas óseas. y otros implantes médicos.

A pesar de que el circonio y otros elementos de las aleaciones para usos médicos y dentales no son tóxicos, todavía hay estudios en curso para garantizar que los materiales en sí mismos no tengan efectos secundarios adversos a largo plazo término. Uno de estos estudios realizado por un grupo de científicos en Italia, publicado en PLOS One en 2016, sobre un grupo de participantes obesos encontró que podría haber un vínculo entre los implantes de circonio y algunos problemas de salud, como inflamación y trastornos del tejido esquelético y conectivo. La cantidad de cambio en ciertos marcadores biológicos (miARN) fue muy pequeña y se cree que se acumulan con el tiempo, lo que puede dificultar la identificación de la causa exacta. Si bien se necesita investigación adicional, el estudio ayudó a comprender el vínculo entre el cuerpo humano y los dispositivos médicos implantados. El objetivo, según los autores, es aprovechar los ARNm para ayudar en la cicatrización de heridas y la integración del implante-huésped.