Pes específic del zirconi: propietats, aplicacions i taula de valors

El zirconi és un element del grup 4 i del cinquè període de la taula periòdica. En estat elemental és un metall gris brillant amb una tonalitat argentada. Es caracteritza per una resistència excel·lent a la corrosió i una plasticitat elevada.

Aquest material presenta dues formes: zirconi amb xarxa hexagonal compacta (zirconi alfa) i zirconi amb xarxa cúbica centrada en el cos. La transformació d’una forma en l’altra es produeix a 863 °C.

Taula del pes específic del zirconi

La massa d’aquest material depèn d’un paràmetre com és el pes específic del zirconi. Com que es tracta d’un material complex, no és possible determinar-lo directament sobre el terreny. El procediment es duu a terme en laboratoris químics especialitzats. Tanmateix, se’n coneix la densitat mitjana, que és de 6,506 g/cm³.

Per facilitar el càlcul de la massa i del pes específic del zirconi, la taula següent recull aquests valors i les conversions per a diferents sistemes d’unitats.

Propietats del zirconi

El zirconi té una densitat de 6,506 g/cm³, una bona capacitat calorífica entre 25 i 100 °C i una resistivitat elèctrica elevada. El punt de fusió és de 1855 °C i el punt d’ebullició, de 4409 °C.

En estat pur és plàstic i es pot treballar fàcilment mitjançant laminatge, estampació i forja, així com amb altres processos en calent i en fred. Quan el contingut d’oxigen supera el 0,2 per cent, el material no admet el conformat en fred per pressió. La presència de nitrogen, carboni, oxigen i hidrogen en pot afavorir la fragilitat.

El zirconi compacte s’oxida lentament entre 200 i 400 °C i queda recobert per una pel·lícula de diòxid de zirconi. Per damunt de 800 °C reacciona intensament amb l’oxigen de l’aire.

Gràcies a la pel·lícula protectora de diòxid de zirconi, el zirconi compacte resisteix l’aigua, el vapor d’aigua i molts medis àcids. Aquesta resistència, però, depèn de la concentració, la temperatura i les impureses: els medis amb fluorurs i l’àcid fluorhídric són especialment perillosos perquè destrueixen la pel·lícula protectora. En condicions químiques exigents cal consultar les dades de l’aliatge i del medi concrets.

El zirconi és un metall paramagnètic.

Aplicacions del zirconi

El zirconi i els seus aliatges s’utilitzen àmpliament en diversos àmbits. Les aplicacions principals són:

• En energia nuclear, per fabricar conjunts i elements combustibles i altres estructures dels reactors nuclears.
• En metal·lúrgia, com a material d’aliatge mare, ja que és un desnitrogenant i desoxidant excel·lent. El zirconi també permet obtenir aliatges amb molta resistència tèrmica i mecànica i una pèrdua reduïda de conductivitat elèctrica.
• Les pólvores i els encenalls fins de zirconi s’empren en composicions pirotècniques, dispositius de senyalització i fonts químiques de llum especials. El metall compacte i la pols fina es comporten de manera diferent: la pols es pot inflamar fàcilment i exigeix mesures de seguretat estrictes.
• En aliatges i compostos especials per a enginyeria elèctrica, tecnologia del buit i equipament científic, quan són importants la resistència a la corrosió, la puresa del material i l’estabilitat de les propietats.
• En medicina, per fabricar diferents tipus de pròtesis i instrumental quirúrgic, gràcies a una resistència als medis biològics excel·lent, fins i tot superior a la del titani.