ZIRCONIUM ET HAFNIUM

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Zirconium et hafnium : propriétés physiques

Zirconium et hafnium : propriétés physiques
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Propriétés physiques en fonction de la température

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Zircon

Zircon
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Éponge de zirconium et hafnium Van Arkel

Éponge de zirconium et hafnium Van Arkel
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Le zirconium (symbole Zr, numéro atomique 40) et le hafnium (symbole Hf, numéro atomique 72) sont deux éléments chimiques métalliques de couleur gris argent appartenant au groupe IVa de la classification périodique.

Découvert en 1789 par Martin Heinrich Klaproth dans un minerai de Ceylan (le jargon), le zirconium (du persan zerk signifiant pierre précieuse), préparé sous forme métallique très impure par Jöns Jacob Berzelius en 1824, ne serait sans doute resté qu'une curiosité de laboratoire, malgré les travaux de A. E. Van Arkel et J. H. de Boer (1925) et de W. J. Kroll (1944) qui l'obtinrent sous forme ductile, si, en 1949, grâce à l'amiral Rickover, père du premier sous-marin nucléaire, le Nautilus, sa grande perméabilité aux neutrons thermiques n'avait trouvé une application spécifique dans le gainage du combustible des réacteurs de puissance.

Cependant, pour profiter au maximum de cette caractéristique, le zirconium doit être au préalable séparé du hafnium, isolé en 1923 par D. Coster et G. C. de Hevesy, qui l'accompagne dans tous les minerais et qui présente, lui, une très forte section de capture pour les neutrons lents, ce qui l'a fait utiliser comme constituant des barres de contrôle du réacteur du Nautilus.

Le développement du zirconium est étroitement lié à celui de l'énergie nucléaire (chaque gigawatt de puissance installée consomme quinze tonnes par an de ce métal) ; de ce fait, il est soumis aux aléas des politiques énergétiques des divers pays. La production du monde occidental, qui était de 1 000 tonnes en 1970, a été de 3 000 tonnes environ en 1983. Les principaux pays producteurs sont les États-Unis, l'Afrique du Sud et la Chine.

Propriétés des métaux purs

Les tableaux reproduisent respectivement quelques-unes des propriétés physiques et mécaniques des deux métaux. On notera les changements de structures cristallines, avec comme conséquence une discontinuité des propriétés physiques.

Zirconium et hafnium : propriétés physiques

Zirconium et hafnium : propriétés physiques

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Propriétés physiques du zirconium et du hafnium. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Propriétés physiques en fonction de la température

Propriétés physiques en fonction de la température

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Propriétés physiques du zirconium et du hafnium. 

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Les enthalpies de formation des oxydes sont très élevées ; il s'agit donc de mét [...]

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Écrit par :

  • : directeur de recherches métallurgique de Métaux spéciaux S.A., groupe Pechiney Ugine

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Pour citer l’article

Marcel ARMAND, « ZIRCONIUM ET HAFNIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/zirconium-et-hafnium/