Fatos sobre o zircônio

O zircônio é um metal de transição cinza-prata, um tipo de elemento que é maleável e dúctil e forma facilmente compostos estáveis. Também é altamente resistente à corrosão. O zircônio e suas ligas têm sido usados há séculos em uma ampla variedade de maneiras.

É comumente usado em ambientes corrosivos. As ligas de zircônio podem ser encontradas em tubos, conexões e trocadores de calor, de acordo com a Chemicool. O zircônio também é usado em ligas de aço, esmaltes coloridos, tijolos, cerâmicas, abrasivos, lâmpadas, filamentos de lâmpadas, pedras preciosas artificiais e alguns desodorantes, de acordo com a Minerals Education Coalition.

Outros usos para o zircônio incluem conversores catalíticos, fornalhas tijolos, cadinhos de laboratório, instrumentos cirúrgicos, vidro de televisão, remoção de gases residuais de tubos de vácuo e como agente de endurecimento em ligas como o aço, de acordo com a Lenntech. Além disso, o carbonato de zircônio é usado para tratar a hera venenosa, de acordo com o Laboratório Jefferson.

Zircônio foi encontrado em estrelas do tipo S, o sol, meteoritos e rochas lunares, de acordo com o Laboratório Nacional de Los Alamos . As rochas lunares parecem ter um conteúdo de zircão surpreendentemente alto em comparação com as rochas terrestres, de acordo com a análise de amostras de rochas lunares das várias missões Apollo.

Na Terra, as fontes de zircônio são principalmente os minerais zircão e baddeleyita (dióxido de zircônio), extraídos dos Estados Unidos, Austrália, Brasil, África do Sul, Rússia e Sri Lanka, de acordo com a Minerals Education Aliança. A abundância natural do zircônio na crosta terrestre é de 165 partes por milhão em peso, de acordo com o Chemicool.

Apenas os fatos

• Atômica número (número de prótons no núcleo): 40
• Símbolo atômico (na tabela periódica dos elementos): Zr
• Peso atômico (massa média do átomo): 91,22
• Densidade: 3,77 onças por polegada cúbica (6,52 gramas por cm cúbico)
• Fase à temperatura ambiente: Sólido
• Ponto de fusão: 3,362 graus Fahrenheit (1.850 graus Celsius)
• Ponto de ebulição: 7.952 F (4.400 C)
• Número de isótopos naturais (átomos do mesmo elemento com um número diferente de nêutrons): 5. Existem também 20 isótopos artificiais criados em um laboratório.
• Isótopos mais comuns: Zr-90 (51,5 por cento da abundância natural), Zr-94 (17,38 por cento da abundância natural), Zr-92 (17,15 por cento da abundância natural), Zr- 91 (11,2 por cento da abundância natural), Zr-96 (2,8 por cento da abundância natural)

História

Zircão, uma pedra preciosa, vem em azul, amarelo variedades verdes, marrons, laranja, vermelhas e ocasionalmente roxas. A palavra vem do persa “zargun” ou cor dourada. Ele tem sido usado em joias e outras decorações por séculos, de acordo com Peter van der Krogt, um historiador holandês. É mais parecido com um diamante do que qualquer outra gema natural, de acordo com Minerals.net. Durante a Idade Média, acreditava-se que o zircão induzia o sono, promovia riqueza, honra e sabedoria e afastava pragas e espíritos malignos.

Martin Heinrich Klaproth, um químico alemão, descobriu o zircônio em 1789 em uma amostra de zircão do Sri Lanka, de acordo com o Chemicool. A composição da amostra foi encontrada em 25 por cento de sílica, 0,5 por cento de óxido de ferro e 70 por cento de um novo óxido que ele chamou de zirconerde (ou “zircão da terra”). Klaproth também encontrou mais tarde zirconerde em jacinto, uma variedade amarela de zircão, mas ele não foi capaz de separar o metal, de acordo com van der Krogt.

Sir Humphry Davy, um químico inglês, tentou separar o zirconerde para obter zircônio puro em 1808 usando eletrólise, mas não teve sucesso. Ele, entretanto, sugeriu o nome de zircônio para o próprio metal, de acordo com van der Krogt.

Jons J. Berzelius, um químico sueco, isolou o zircônio em 1824, de acordo com a Chemicool. Ele produziu zircônio como um pó preto como resultado do aquecimento de um tubo de ferro contendo uma mistura de potássio e fluoreto de potássio e zircônio (Kr2ZrF6).

Anton Eduard van Arkel e Jan Hendrik de Boer, químicos holandeses, produziram puro zircônio em 1925 por aquecimento de tetracloreto de zircônio (ZrCl4) com magnésio, de acordo com a Royal Society of Chemistry. Este método produziu uma barra de cristal de zircônio puro, de acordo com Chemicool.

Quem diria?

• Zircão é às vezes confundido com zircônia cúbica, um simulador de diamante sintético e barato. No entanto, de acordo com Minerals.net, as duas são substâncias inteiramente separadas e não têm nenhuma conexão uma com a outra, exceto que ambas contêm o elemento zircônio em sua estrutura química.
• De acordo com a Lenntech, aproximadamente 7.000 toneladas de zircônio metálico são produzidas anualmente.
• O zircônio se combina com o silicato para criar o zircão gema semiprecioso natural, de acordo com a Chemicool. O zircônio combinado com o dióxido cria zircônia cúbica, que é comumente usada como um substituto para os diamantes.
• O zircônio tem toxicidade muito baixa e estima-se que os humanos ingiram cerca de 50 microgramas (1,8 x 10-6 onças) por dia , a maior parte do qual passa pelo sistema digestivo sem ser absorvida, de acordo com a Lenntech.
• O corpo humano é feito de aproximadamente 0,000001 por cento de zircônio, de acordo com a Minerals Education Coalition.
• O uso de zirconato de lítio pode ser útil na absorção de dióxido de carbono em excesso na atmosfera, de acordo com Chemicool.
• Rochas contendo zircão que foram encontradas na Austrália em 2000 foram datadas como tendo 4,4 bilhões de anos e a razão de isótopos de oxigênio ( O16 / O18) mostrou que a vida começou na Terra quase 500 milhões de anos antes do que se acreditava, de acordo com um artigo escrito por John Emsley, um escritor de ciências, publicado na Nature em 2014.
• Pó de zircônio pode inflamar espontaneamente no ar, de acordo com Chemicool . Por causa dessa propriedade, o zircônio em pó às vezes é usado em dispositivos explosivos, de acordo com Emsley.
• De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças, o pó de zircônio pode causar irritação nos olhos por exposição de curto prazo e pode ser prejudicial para os pulmões para exposição prolongada ou repetida.

Pesquisa atual

Porque se sua alta tolerância à corrosão e sua resistência, o zircônio está presente em vários compostos em vários usos médicos. De acordo com o Zirconia Concept, o uso de compostos de zircônio na medicina começou em 1969, quando era utilizado para a fabricação de próteses de quadril. As próteses de zircônia (ZrO2) foram desenvolvidas como uma alternativa ao titânio, aço e alumínio e mostraram-se mais resilientes e com melhor biocompatibilidade. Aproximadamente 300.000 pacientes nas últimas quatro décadas com próteses de zircônia não mostraram respostas negativas.

A zircônia também é amplamente utilizada em restaurações dentárias, de acordo com o conceito de zircônia, e normalmente é estabilizada com ítria (ZrO2Y2O3). O composto de ítria-zircônia tem muitos benefícios em relação a outros materiais. É mais compatível com o corpo humano e tem o dobro da resistência à flexão e quatro vezes a resistência à compressão do aço. Também possui maior resistência aos ácidos bases encontrados em diversos alimentos.

Outras novas idéias para o uso de ligas de zircônio na área médica incluem uma patente registrada em 1999 por James Davidson e Lee Tuneberg, inventores americanos. Eles descrevem uma liga contendo nióbio, titânio, zircônio e molibdênio (NbTiZrMo) e seus benefícios para dispositivos dentários e outros dispositivos médicos. O zircônio na liga fornece propriedades mecânicas mais altas, bem como reduz a temperatura de fusão (junto com o titânio), estabilização adicional e resistência à corrosão aprimorada.

Outra patente registrada por Shuichi Miyazaki, Heeyoung Kim e Yosuke Sato, cientistas japoneses, em 2012 descreve uma liga de zircônio que tem propriedades superelásticas que podem ser usadas em campos biológicos e médicos. O zircônio é ligado a titânio, nióbio e estanho ou alumínio, ou ambos. A liga é semelhante à elasticidade dos ossos humanos, de acordo com os valores dados pelo módulo de Young, tornando-a um material ideal para uso dentro do corpo humano incluindo ossos artificiais, articulações e dentes, bem como fios ortodônticos, stents, placas ósseas e outros implantes médicos.

Embora o zircônio e outros elementos em ligas para uso odontológico e médico não sejam tóxicos, ainda existem estudos em andamento para garantir que os próprios materiais não tenham efeitos colaterais adversos ao longo do tempo prazo. Um estudo feito por um grupo de cientistas na Itália, publicado na PLOS One em 2016, em um grupo de participantes obesos descobriu que pode haver uma ligação entre os implantes de zircônio e alguns problemas de saúde, como inflamação e distúrbios do tecido conjuntivo e esquelético. A quantidade de alteração em certos marcadores biológicos (miRNAs) foi muito pequena e acredita-se que eles se acumulem com o tempo, o que pode tornar difícil apontar a causa exata. Embora pesquisas adicionais sejam necessárias, o estudo ajudou a compreender a ligação entre o corpo humano e os dispositivos médicos implantados. O objetivo, segundo os autores, é aproveitar as vantagens dos mrRNAs para auxiliar na cicatrização de feridas e na integração hospedeiro-implante.