خواص عنصر

ثابت های مادی و فراوانی وقوع در طبیعت

تراکم در در 25 درجه سانتی گراد	6.49
سختی طبق موهس و برینل	7-8; 33.4 x 107
سرعت صوت در	3810
دمای ذوب بر حسب درجه سانتی گراد	1850
گرمای ویژه همجوشی در	252.13
دمای جوش بر حسب درجه سانتی گراد	3580
گرمای ویژه تبخیر در	6375.5
آنتروپی استاندارد S0 اینچ	39
هدایت حرارتی در در 27 درجه سانتی گراد	22.7
ظرفیت گرمایی ویژه در	0.278
ضریب انبساط حجمی در 10-3
مشخصات مقاومت الکتریکی در	0.4212
اشتراک گذاری در پوشش زمین بر حسب درصد (اتمسفر، آب، پوسته زمین تا عمق 10 کیلومتر)	0.021

ایزوتوپ های عنصر

مخلوطی از چهار ایزوتوپ پایدار و یک ایزوتوپ رادیواکتیو با نیمه عمر بسیار طولانی در طبیعت یافت می شود. علاوه بر این، 23 ایزوتوپ رادیواکتیو دیگر به صورت مصنوعی تولید شده است که تنها تعدادی از آنها در جدول زیر ذکر شده است.

عدد اتمی Z	عدد جرمی A	جرم اتمی در u	فرکانس که در ٪	نوع تابش و انرژی بر حسب MeV	نیمه عمر
40	90	89.904 700	51.5٪
	91	90.905 642	11.2٪
	92	91.905 031	17.1٪
	93	92.906 450	به صورت مصنوعی	β : 0.06	106 ق
	94	93.906 313	17.4٪
	95	95.908 035	به صورت مصنوعی	β : 0.4	65 روز
	96	95.908 286	2.8٪	β	3.9×101 9a
	97	96910	به صورت مصنوعی	β : 1.9	ساعت 5 بعد از ظهر

خواص بیشتر

زیرکونیوم عنصری از گروه تیتانیوم است. در شکل خالص شیمیایی خود، فلزی خاکستری فولادی، بسیار براق، انعطاف پذیر و نسبتاً نرم است. به راحتی می توان آن را به صورت ورق درآورد و به صورت سیم کشید. ناخالصی ها باعث افزایش سختی فلز می شوند. به عنوان مثال، محتوای اکسیژن 0.3٪ می تواند سختی را سه برابر کند. زیرکونیوم در دو تغییر وجود دارد: α-Zr و β-Zr. زیرکونیوم دمای ذوب و جوش نسبتاً بالایی دارد. در زیر 272- درجه سانتیگراد این فلز ابررسانا است. با توجه به موقعیت خود در PSE، این فلز تقریباً تمام حالت های اکسیداسیون از -II تا IV را در ترکیبات خود تشکیل می دهد که حالت IV رایج ترین و پایدارترین آن است. مراحل II و III عمدتاً در هالیدهای جامد یافت می شوند. زیرکونیوم یک فلز نسبتا پایه است. حتی در شکل فشرده خود نیز در دماهای بالاتر مورد حمله هوا و آب قرار نمی گیرد. به صورت پودر، زیرکونیوم در اثر اصطکاک، ضربه، تخلیه الکتریکی یا حرارت بالای 100 درجه سانتیگراد در هوا مشتعل می شود. می سوزد و اکسیدهای زیرکونیوم ZrO، ZrO2، نیترید زیرکونیوم و اکسید نیترید زیرکونیوم را تشکیل می دهد. در ضمن، زیرکونیوم پودر شده در اتمسفر اکسیژن در بالاترین درجه حرارت برای شعله های فلزی در حدود 4650 درجه سانتی گراد می سوزد. سوزاندن زیرکونیوم را فقط می توان با ماسه خشک پوشاند (نه با آب، دی اکسید کربن یا تتراکلرید کربن). به دلیل خطر اشتعال، زیرکونیوم در زیر آرگون یا متان ذخیره می شود. زیرکونیوم فشرده توسط اسیدهای غلیظ به دلیل غیرفعال شدن مورد حمله قرار نمی گیرد، بلکه توسط اسید هیدروفلوئوریک و آکوا رژیا مورد حمله قرار می گیرد. زیرکونیوم یک اکسید واحد، چندین کلرید که در آب تجزیه می شوند، یک سولفات محلول در آب، و ترکیبات مختلف اکسید زیرکونیوم را تشکیل می دهد.

کشف

در سال 1789، شیمیدان آلمانی MHKLAPROTH هنگام بررسی نمونه ای از زیرکون معدنی سیلان، زیرکونیوم را کشف کرد. با این حال، به عنوان دی اکسید جدا شد زیرا به شدت آلوده بود. KLAPROTH آن را خاک زیرکونیوم نامید، بعداً فلز متعلق به زمین زیرکونیوم نام گرفت (دوباره بعدها زیرکونیوم). نماد Zr، مانند بسیاری از عناصر دیگر، توسط BERZELIUS پیشنهاد شد. او همچنین موفق به تولید زیرکونیوم فلزی شد. تنها در سال 1925 زیرکونیوم با خلوص بالا در یک فرآیند رشد توسط AE VAN ARKEL و JH de BOER بدست آمد.

وقوع/تولید

زیرکونیوم در زمین نسبتاً رایج است. در فرکانس عناصر در رتبه 19 قرار دارد. علیرغم فراوانی آن، این فلز نسبتاً دیر کشف شد، که در درجه اول به این دلیل است که معمولاً فقط در غلظت های کم در سنگ های آذرین و محصولات هوازدگی آنها یافت می شود. زیرکونیوم هرگز به شکل عنصری در طبیعت یافت نمی شود. زیرکون عمدتا در ذخایر ثانویه، در ماسه های زیرکون در سواحل استرالیا، آفریقای جنوبی و ایالات متحده یافت می شود. تولید صنعتی معمولا از ماسه های زیرکون صورت می گیرد. اینها ابتدا در یک مذاب هیدروکسید سدیم شکسته می شوند و سپس به اکسید زیرکونیوم (IV) تبدیل می شوند. این به نوبه خود به کربنیترید زیرکونیوم با کربن در یک کوره قوس الکتریکی تبدیل می شود و سپس با کلرزنی به کلرید Zr(IV) تبدیل می شود. طبق فرآیند کرول در اتمسفر هلیوم بی اثر با منیزیم، کلرید در حدود 800 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. به این ترتیب زیرکونیوم اسفنجی تولید می شود که پس از تقطیر مجدداً در یک کوره الکتریکی ذوب می شود. زیرکونیوم به صورت اسفنج یا شمش معامله می شود.

استفاده کنید

زیرکونیوم در برابر خوردگی مقاوم است، به همین دلیل است که در ساخت کارخانه های شیمیایی برای قطعات با تنش بالا مانند شیرها، اسپینرها، مبدل های حرارتی و غیره استفاده می شود. در مهندسی برق، از جمله موارد دیگر، برای ساخت کاتدها و شبکه های گرم استفاده می شود. در متالورژی در تولید فولاد برای اتصال اکسیژن، نیتروژن و گوگرد استفاده می شود. شراره ها و شراره ها در صنایع آتش نشانی با استفاده از زیرکونیوم ساخته می شوند زیرا نور بسیار روشنی که از خود ساطع می کنند.

ساختمان

-زیرکونیوم در یک شبکه فلزی متراکم شش ضلعی متبلور می شود.