Zirconium

Caractéristiques et propriétés

Le zirconium (symbole Zr) est un élément métallique de transition de couleur gris-blanc. Il occupe le numéro atomique 40 dans le tableau périodique et possède une masse atomique relative de 91,22. Son point de fusion est de 1 852°C, tandis que son point d'ébullition atteint 4 377°C. Avec une densité relative de 6,49, il est relativement léger comparé à d'autres métaux de transition.

Présence et extraction

Le zirconium est principalement extrait de deux minéraux :

• Le zircon (ZrSiO₄), qui constitue sa principale source.
• La baddeleyite (ZrO₂), une autre forme naturelle de l'oxyde de zirconium.

Son extraction suit le procédé Kroll, comprenant plusieurs étapes :

• Chloration pour obtenir du tétrachlorure de zirconium (ZrCl₄).
• Purification par extraction par solvant.
• Réduction avec du magnésium, permettant d'obtenir du zirconium métallique pur.

Isotopes

Le zirconium possède cinq isotopes naturels avec les numéros de masse 90, 91, 92, 94 et 96. En plus de ces formes stables, six isotopes radioactifs sont également connus.

Applications

Le zirconium est utilisé dans plusieurs domaines industriels et technologiques :

• Industrie nucléaire : il est employé dans les réacteurs nucléaires en raison de sa capacité à absorber efficacement les neutrons.
• Alliages spécialisés : il entre dans la composition de divers alliages métalliques pour des applications en aéronautique et en ingénierie.
• Protection contre l'oxydation : en présence d'air, il forme une couche passive d'oxyde qui améliore sa résistance à la corrosion.
• Matériaux haute performance : il brûle à partir de 500°C, ce qui limite son usage à des applications spécifiques.

Composés du zirconium

La chimie du zirconium est principalement dominée par son état d'oxydation (+4), formant ainsi de nombreux complexes de zirconium(IV). Un de ses dérivés les plus importants est l'oxyde de zirconium(IV) (ZrO₂), également connu sous le nom de zircone. Ce composé est utilisé comme électrolyte dans les piles à combustible, en raison de ses propriétés conductrices et de sa stabilité à haute température.

Découverte et Isolation

Le zirconium a été identifié pour la première fois en 1789 par le chimiste allemand Martin Klaproth. Cependant, il n'a été isolé sous sa forme pure qu'en 1824 par Jöns Berzelius, célèbre chimiste suédois ayant également travaillé sur plusieurs autres éléments.