تاریخچه زیرکونیوم
زیرکونیم توسط مارتین هنریچ کلاپروت، شیمیدان آلمانی در 1789 کشف شد. وی این عنصر را از آنالیز ترکیب جارگون (ZrSiO4) به دست آورد. این عنصر در سال 1824 توسط یک شیمیدان سوئدی به نام جاکوب برزیلس جدا شد و عاقبت در سال 1914 خالص سازی شد.
به دست آوردن زیرکونیم خالص بسیار سخت است چون این عنصر از نظر شیمیایی کاملا مشابه هافنیم (این عنصر همیشه در رسوبات زیرکونیمی یافت می شود) می باشد. امروزه بیشترین مقدار زیرکونیم از تصفیه زیرکون (ZrSiO4) و بادلیت (ZrO2) از روش کرول به دست می آید.
خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی زیرکونیوم
اص اتمی، فیزیکی و شیمیایی زیرکونیوم |
|
عدد اتمی |
40 |
جرم اتمی |
91.22 |
نقطه ذوب |
1852 ºC |
نقطه جوش |
4400 ºC |
شعاع اتمی |
160 pm |
رنگ |
سفید خاکستری |
حالت استاندارد |
جامد |
گروه |
4B |
انرژی یونیزاسیون |
669 Kj/mol |
شعاع یونی |
0.08 nm (+4) |
شکل الکترونی |
[ Kr ] 4d2 5s2 |
الکترونگاتیوی |
1.2 |
حالت اکسیداسیون |
4, 3, 2, 1 |
چگالی |
6.49 g/cm3 |
دوره تناوبی |
5 |
شماره سطح انرژی یونیزاسیون |
5 |
شعاع کووالانسی |
175±7 pm |
شعاع واندروالس |
0.160 nm |
گرمای تبخیر |
573 Kj/mol |
ایزوتوپ های زیرکونیوم
نیمه عمر |
ایزوتوپ |
16.5 ساعت |
Zr-86 |
83.4 روز |
Zr-88 |
3.27 روز |
Zr-89 |
پایدار |
Zr-90 |
پایدار |
Zr-91 |
پایدار |
Zr-92 |
1530000 سال |
Zr-93 |
پایدار |
Zr-94 |
64.02 روز |
Zr-95 |
پایدار |
Zr-96 |
19.6 ساعت |
Zr-97 |
کاربردهای زیرکونیوم
زیرکونیم یک ماده ی مقاوم به خوردگی بوده که در لوله ها و پمپ های با کیفیت بالا استفاده می شود. چون به سادگی نوترون جذب نمی کند از اینرو به طور گسترده در رآکتورهای هسته ای استفاده می شود. صنعت هسته ای سالانه در حدود %90 از زیرکونیم تولیدی را به خود اختصاص می دهد.
زیرکونیم همچنین به عنوان یک عنصر آلیاژی در فولاد، برای تولید برخی تجهیزات پزشکی استفاده می شود.
زیرکون (ZrSiO4) یکی از ترکیبات زیرکونیم است که می تواند به شکل های متفاوتی درآید، رایج ترین شکل آن یک سنگ جواهری شفاف است که با تراشکاری می تواند شبیه الماس شود و در صنعت جواهرسازی استفاده می شود.
دی اکسید زیرکونیم (ZrO2) در برابر حرارت بسیار مقاوم است و برای تهیه ی بوته ها استفاده می شود. کربنات زیرکونیم (3ZrO2·CO2·H2O) در تهیه ی لوسیون برای درمان گزیدگی پیچک سمی استفاده می شود.
اثر زیرکونیوم بر سلامتی انسان
زیرکونیم و نمک های آن خیلی سمی نیستند. جذب تخمینی آن در حدود 50 میکروگرم است. بخش اعظم آن بدون جذب، از طریق روده دفع می شود. آن میزانی که جذب می شود بیشتر در اسکلت انباشته می شود تا در بافت ماهیچه. زیرکونیم 95 یکی از عناصر رادیونوکلئیدی است.