زیرکونیوم
زیرکونیوم ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ، Zr و عدد اتمی آن 40 می‌باشد. فلزی فروزنده به رنگ سفید و طوسی است که قابلیت تغییر از حالتی به حالت دیگر را داشتده و شبیه تیتانیوم است. زیرکونیوم بطور عمده از زیرکون بدست می‌آید و در برابر زنگ‌زدگی بسیار مقاوم است. زیرکونیوم عمدتا در راکتورهای اتمی برای جذب کردن نوترون و برای ساختن فلزاتی که در برابر زنگ‌زدگی مقاوم هستند، استفاده می‌شود. تاریخچه
این عنصر که نام آن از Zarkn عربی و Zargntext فارسی گرفته شده است، در سال 1789 توسط "Laproth" کشف شد و در سال 1824، توسط "Jons Jakob Berzelius" به‌صورت مجزا بدست آمد. زیرکونیوم که شامل زیرکون معدنی و دیگر واریاسونها مانند Jargon ، Hyacinth Jiacnith ، ligure می‌باشد، در نوشته‌های انجیل ذکر شده است. تا زمانی که Laproth ، جارگون jargon را از Ceylon در اقیانوس هند تجزیه نکرده بود، تصور نمی‌شد که این عنصر جدید را بتوان در معادن یافت. او این عنصر جدید را (Zirkonertz (Zircnia نامید.
این فلز ناخالص اولین بار توسط Berzelius بوسیله حرارت دادن مخلوطی از پتاسیم و فلوئورید زیرکونیوم پتاسیوم ، در یک فرایند تجزیه در یک لوله آهنی تجزیه شد. زیرکونیوم خالص تا سال 1914 بدست نیامد.
پیدایش
زیرکونیوم هیچوقت در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی‌شود. اصلی‌ترین منبع اقتصادی زیرکونیوم ، معدن سیلیکات زیرکونیوم است. زیرکون ZrSiOsub>4 در استرالیا ، برزیل ، هند ، روسیه و ایالات متحده وجود دارد. زیرکون به‌صورت پودر بی‌رنگ یا ماده بلوری و طوسی‌رنگ استخراج می‌شود. زیرکونیوم و Hafnium به نسبت 50 به 1 در زیرکون وجود دارند و جدا کردن آنها بسیار دشوار است.
زیرکون ، فراورده فرعی معدن کاری و فرایند تهیه شن‌های معادن سنگین برای معادن تیتانیوم ، Ilmenite و Rutile یا معادن قلع است. همچنین زیرکونیوم در 30 نوع از معادن دیگر که شامل Baddeleyite می‌شود، وجود دارد. این فلز با کم کردن کلرید بوسیله منیزیم در فرآیند kroll تولید می‌شود. البته روشهای دیگری نیز برای تولید این فلز وجود دارد. زیرکونیوم با کیفیت اقتصادی و تجاری نیز حاوی 1 تا 3 درصد hafnium است.
این فلز همچنین در ستاره‌های S-Type بسیار فراوان است و در خورشید و سنگهای آسمانی نیز شناسایی شده است. نمونه سنگهای قمری که در چندین ماموریت Apollo جمع آوری شده‌اند، نشان می‌دهند که این سنگها به نسبت صخره‌های زمینی از مقدار بسیار بیشتری اکسید زیرکونیوم برخوردارند.
خصوصیات قابل توجه
زیرکونیوم ، فلزی به رنگ سفید-طوسی و فروزنده است که بطور استثنایی در برابر زنگ‌زدگی مقاوم است. زیرکونیوم سبکتر از فولاد بوده ، سختی آن شبیه به مس است. این عنصر وقتی به ذرات ریز تقسیم شود، به سرعت در هوا مشتعل می‌شود (مشتعل کردن این فلز در حالت جامد بسیار دشوارتر است. ) فلز "Zirconium Zinc" در دمای پایین تر از 35k خاصیت آهن ربایی پیدا می کند. حالت اکسیداسیون متداول برای زیرکونیوم +2و+3و+4 است.
کاربردها
مهمترین کاربردهای زیرکونیوم ، در صنعت سفال‌سازی به‌صورت جسم نسوز و ماسه ریخته‌گری می‌باشد.
به‌عنوان سنگ جواهر مورد استفاده در جواهرات به بازار عرضه شده و اکسید آن ، برای تولید کردن محرک الماس و زیرکونیای مکعبی شکل تهیه شده است.
زیرکونیوم ، قدرت جذب پایینی در جذب نوترونها دارد که این ویژگی ، آن را برای استفاده از انرژی اتمی مطلوب می‌سازد، (مانند عناصر فلز کاری سوختی). بیش از 90% محصولات فلز زیرکونیوم به مصرف تجاری در تولید نیروی اتمی می‌رسد. رآکتورهای جدید تجاری می‌توانند نیم میلیون فوت فلز زیرکونیوم را برای لوله‌سازی بکار ببرند.
زیرکونیوم بطور گسترده ، توسط صنایع شیمیایی برای لوله‌کشی در محیط خورنده استفاده می‌شود.
زیرکونیوم ، آتش‌زا است و در جنگل‌ها برای آتش زدن استفاده می‌شد.
کربن آن به‌عنوان محلول ضدعفونی کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اکسید زیرکونیوم ناخالص ، زیرکونیا ، برای ساختن ظرف مخصوص ذوب فلز در آزمایشگاه بکار می‌رود که بتواند در برابر گرمای زیاد مقاوم باشد. همچنین برای پوشاندن کوره ذوب استفاده شده ، به‌عنوان جسم نسوز در صنایع شیشه‌سازی و سفال‌سازی بکار می‌رود.
بافت انسانی به‌راحتی می‌تواند این فلز را به‌صورت مفاصل و بازوهای مصنوعی تحمل کند.
در تهویه کننده‌های هوا به‌عنوان گیرنده ، در لوله جارو برقی ، رشته‌های لامپ و فلزات خاص دیگر استفاده می‌شود.
آلیاژ زیرکونیوم و Niobium ، خاصیت ابررسانایی در دماهای پایین را برای زیرکونیوم در بردارد که برای ساختن آهن‌رباهای بسیار قوی توسط نیروی الکتریکی در مقیاس زیاد استفاده می‌شود.
ایزوتوپها
زیرکونویم طبیعی از 4 ایزوتوپ پایدار و یک ایزوتوپ رادیواکتیو Zr-96 که طول عمر درازی دارد تشکیل شده است. دومین ایزوتوپ رادیواکتیو و پایدار این عنصر ، Zr-93 است که نیمه عمر آن 1.53 میلیون سال می‌باشد. برای این عنصر 18 ایزوتوپ رادیواکتیو دیگر شناسایی شده‌اند که بیشتر آنها نیمه عمری کمتر از یک روز دارند، به جز Zr-95 با نیمه عمر 64.02 روز Zr-88 با نیمه عمر 63.4 روز و Zr-89 با نیمه عمر 78.4 ساعت. حالت Decay اولیه قبل از Zr-92 الکترون گیری و حالت اولیه بعد از آن خوردگی بتا می‌باشد.
هشدارها
انسان با ترکیباتی که حاوی زیرکونیوم است، کمتر روبرو می‌شود با این حال این فلز زیاد سمی نیست. گرد این فلز در هوا آتش می‌گیرد و باید به آن به صورت عاملی برای آتش سـوزی گسترده یا انفجار توجه کرد. زیرکونیوم هیچ گونه نقش بیولوژیکی ندارد.