זירקוניום

זירקוניום (Zirconium) הוא יסוד כימי שסמלו הכימי Zr ומספרו האטומי 40.

זירקוניום

ניאוביום - זירקוניום - איטריום
Ti Zr Hf       40 Zr                                                                                                                                                                                                                                                                                           הטבלה המחזורית
נתונים בסיסיים
מספר אטומי	40
סמל כימי	Zr
סדרה כימית	מתכות מעבר
מראה
לבן כסוף
תכונות אטומיות
משקל אטומי	91.224 u
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה	2, 8, 18, 10, 2
קונפיגורציה אלקטרונית	[Kr] 4d² 5s²
דרגות חמצון	4
תכונות פיזיקליות
צפיפות	6,511 kg/m3
מצב צבירה בטמפ' החדר	מוצק
נקודת רתיחה	4,683.15K (4,410°C)
נקודת התכה	2,123.15K (1,850°C)
לחץ אדים	0.00168Pa ב-2,125K
מהירות הקול	3,800 מטר לשנייה ב-293.15K
שונות
אלקטרושליליות	1.33
קיבול חום סגולי	0.27 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית	2.36 106/m·Ω
מוליכות חום	22.7 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה	640.1 kJ/mol
היסטוריה
מגלה	מרטין היינריך קלפרות
תאריך גילוי	1789
נקרא על שם	זירקון

תכונות

זירקוניום הוא מתכת מעבר מבריקה בצבע אפור לבן. זירקוניום מושג בעיקר מזירקון. זירקוניום קל מפלדה והקשיות שלו דומה לנחושת. בצורת אבקה, הזירקוניום יכול להידלק באופן ספונטני באוויר, במיוחד בטמפרטורות גבוהות. בצורה של גוש מוצק, המתכת נוטה פחות להידלק. לסגסוגת זירקוניום ואבץ תכונות מגנטיות בטמפרטורה הנמוכה ממינוס 238 מעלות צלזיוס. דרגות החימצון של זירקוניום הן 4+, 3+, ו2+. והאיזוטופים שלו הם 4, שתי נקודות בצד ימין ושתי נקודות למעלה. מספר המסה שלו היא 91.224 מסה אטומית,

שימושים

השימושים העיקריים בזירקון (ZrSiO₄) הם תעשייתיים. בנוסף לכך זירקון נסחר כאבן חן טבעית ומשובץ בתכשיטים כיהלום מלאכותי. שימושים נוספים:

• זירקוניום עמיד לקורוזיה וכן בולע נייטרונים באופן גרוע. מסיבות אלו משתמשים בו לעיתים קרובות בכורים גרעיניים בתור שכבת מגן למוטות הדלק. מעל 90% מהזירקוניום המתכתי שמופק מופנה למטרה זו.
• מזירקוניום מייצרים צנרת עמידה בפני קורוזיה, בעיקר בתעשייה הכימית שם יש לכך צורך.
• בצבא משתמשים בזירקוניום בפצצות תבערה, מכיוון שהוא מתלקח באופן ספונטני באוויר.
• לזירקון שימוש בכורי היתוך במעבדות.
• רקמות אדם אינן נפגעות מזירקוניום ולכן יש לו תפקיד בשתלים מלאכותיים.
• זירקוניום דו-חמצני, המכונה זירקוניה, הוא חומר קרמי המשמש גם לייצור של שתל דנטלי.
• לזירקוניום תפקיד כממיר חום, בשפופרות ריק ומגוון שימושים אחרים בתור סגסוגת.
• סגסוגת זירקוניום וניאוביום היא מוליך על בטמפרטורות נמוכות.
• קומפלקסים של זירקוניום משמשים כזרזים בפילמור אלקנים.
• ל-ZrN שימוש בתור חומר כיסוי למקדחות. חומר זה שומר על חדות המקדחה.
• (ביחד עם אלומיניום)- אלומיניום זירקוניום הוא מרכיב בסיסי במוצרי קוסמטיקה רבים (דאודורנט מסוג "סטיק", אודם, וכדומה).

היסטוריה

זירקוניום התגלה ב-1789 על ידי מרטין היינריך קלפרות (Martin Heinrich Klaproth) ובודד בשנת 1824 על ידי ינס יאקוב ברצליוס כשחימם תערובת אשלגן עם תרכובת זירקוניום אשלגן ופלואור. זירקוניום טהור הוכן רק בשנת 1914.

המינרל זירקון, שהוזכר במקרא, נחקר על ידי קלפרות עוד לפני שידעו שהוא מכיל יסוד חדש ונקרא בשם "זירקונרץ".

צורה בטבע

זירקוניום לעולם לא נמצא בטבע בצורתו החופשית. המקור העיקרי לזירקוניום הוא המינרל זירקון שנמצא במרבצים באוסטרליה, ברזיל, הודו, רוסיה וארצות הברית. זירקוניום והפניום נמצאים בזירקון ביחס 50 ל-1 וקשה מאוד להפריד ביניהם. זירקוניום מופק בתגובה בין זירקוניום כלורי לבין מגנזיום בתהליך קרול, זוהי לא השיטה היחידה וקיימות טכניקות נוספות. זירקוניום מסחרי מכיל בין 1%-3% הפניום.

אמצעי זהירות

לרוב תרכובות הזירקוניום יש רעילות נמוכה מכדי לגרום נזק. אבק מתכתי של זירקוניום יכול להתלקח באוויר ולגרום לשריפה. לזירקוניום אין תפקיד ביולוגי.

קישורים חיצוניים

• זירקוניום, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

• זירקוניום באתר Webelements (באנגלית)