עובדות זירקוניום עובדות מתכת מוזרות מוסברות לילדים

יונס יעקב ברזליוס, כימאי שוודי, היה הראשון שיצר זירקוניום טהור, מתכת מעבר בעלת גוון כחול-אפרפר.

נקודת ההיתוך של זירקוניום היא 3,371 F (1,855 C). נקודת הרתיחה של המתכת היא 7,968 F(4,408.9 C).

זירקוניום עשוי מחמישה איזוטופים המשלבים 90Zr (בהיותו היסוד שנמצא בכל מקום) עם שיעור משוער של 51.5%, 91Zr הכולל 11.2%, 7.1% מ-92Zr, 17.4% מ-94Zr ו-96Zr ב-17.4%. כמות הזירקוניום הטבעי שנמצאת בגוף האדם היא זניחה ואין לה תפקיד ידוע לשחק. חיטה מלאה, אורז חום, תרד, ביצים ובשר בקר הם כולם מקורות טובים לזירקוניום בתזונה. אנטי-פרספירנטים ומערכות טיהור מים משתמשות גם בזירקוניום.

מכיוון שלחלק מהמטופלים היו תגובות עור, הוא אינו משמש עוד לטיפול בקיסוס רעיל. בעוד שזירקוניום נחשב בדרך כלל בטוח, גירוי בעור עלול להתרחש כאשר הוא נחשף לאבקת זירקוניום. החומר אינו נחשב לגנוטוקסי או מסרטן. בריאות האדם אינה מושפעת מזרקוניום. קרמיקה ותכשיטי זירקוניה נמצאים בשימוש נפוץ בחיי היומיום. זירקוניום נכרה לעתים קרובות כתוצר לוואי של כריית טיטניום. הוא נמצא בדרך כלל בדגימות סלע ירחי וגם בשמש.

מקור נוסף של החומר לתעשייה הוא חול עשיר בזרקון. ההבדל המשמעותי ביותר בין זירקוניום לטיטניום הוא שלטיטניום יש שיעורי חמצון נמוכים יותר. זירקוניום משמש בעיקר כחומר סגסוג בהשוואה לטיטניום. יסוד כימי השייך ל

קבוצת הטבלה המחזורית 4 (IVb) והוא משמש כחומר מבני בכורים גרעיניים. זירקוניה, תחמוצת לא טהורה, משמשת לייצור כור היתוך מעבדתי עמיד בחום.

התחמוצת הבלתי טהורה זירקוניה או תחמוצת זירקוניום משמשת כחומר עקשן בתעשיות הזכוכית והקרמיקה, כמו גם כור היתוך מעבדתי שיכול לסבול הלם חום. תהליכי אמינציה, הידרוגנציה, איזומריזציה וחמצון משתמשים כולם בזרזים מבוססי זירקוניום. פחמן דו חמצני יכול להיספג באמצעות ליתיום זירקונט. מכיוון שהתהליך הפיך, ניתן לשחרר את הפחמן הדו חמצני ולעשות שימוש חוזר בליתיום זירקונט. יישום זה גורם לזיהום על ידי פליטת פחמן דו חמצני לאטמוספירה.

זירקוניום גילוי

זירקון (המכונה גם זירקוניום סיליקט) היא אבן חן שמגיעה במגוון צבעים. את גילוי הזירקוניום הוביל מרטין קלפרות' ב-1789. הוא מגרמניה.

שם המתכת נגזר מהמילה הפרסית 'זרגון' שפירושה 'צבע זהב'. לדברי היסטוריון הולנדי, הוא שימש בתכשיטים ובצורות אחרות של קישוט במשך שנים. הוא דומה ליהלום יותר מכל פנינה טבעית אחרת. אמונות רבות היו קשורות למינרל כגון זירקון יכול לעורר עושר, בריאות, כבוד, שינה, אינטליגנציה, יעילות אנושית כוללת, והאמינו שהוא מפחית אנרגיות שליליות.

מדען גרמני בשם מרטין היינריך קלפרות' מצא זירקוניום בדגימת זירקון מסרי לנקה בשנת 1789. הרכב הדגימות התגלה כ-25% סיליקה, 0.5% תחמוצת ברזל ו-70% זירקונרד, תחמוצת חדשה שהוא כינה. Zirconerde הוצג על ידי Klaproth, עם זאת, הוא לא ידע איך לבודד את המתכת מן Jacinth.

ניסיון כושל נוסף ב-1808 של סר האמפרי דייווי ניסה להפריד זירקוניום טהור, אך הפעם הוא השתמש בתהליך אלקטרוליזה. לדברי ואן דר קרוגט, הוא אכן הציע את המונח זירקוניום למתכת עצמה. מדען שוודי בשם ג'ונס ג'יי. ברזליוס גילה את הזירקוניום ב-1824. הוא עשה זירקוניום טהור על ידי חריגה מהטמפרטורה של צינור ברזל ובו אשלגן ואשלגן זירקוניום פלואוריד. בשנת 1925 הופיעה צורה טהורה על ידי יאן הנדריק דה בור ואנטון אדוארד ואן ארקל תוך כדי עבודה עם ZrCl4 (זירקוניום טטרכלוריד) באמצעות תגובת פירוק. הליך זה הביא לסרגל קריסטל זירקוניום טהור. בשנת 1945, תהליך קרול חידד את תהליך הכנת זירקוניום המיוצר באופן מסחרי מזירקוניום טטרכלוריד ומגנזיום, על ידי חימום הכימיקלים יחד.

שני כימאים, מרטין היינריך קלפרות' מגרמניה ויונס ג'ייקוב ברזליוס משבדיה מיוחסים לגילוי הזירקוניום. שני הכימאים הללו תרמו באופן משמעותי לגילוי הזירקוניום. מרטין היינריך קלפרות', כימאי גרמני, הראה שזירקון אינו יהלום בשנת 1789, והפריך תפיסות שגויות פופולריות וביסס אותו כמינרל. הוא הבחין שחימום זירקון והכימיקל התגובתי נתרן הידרוקסיד הביאו יחד ליצירת תחמוצת. תחמוצת זו, הוא מאמין, כוללת יסוד חדש. תחמוצת חדשה זו קיבלה את השם תחמוצת זירקוניום, וליסוד החדש ניתן השם זירקוניום. מרטין היינריך קלפרות' לא הצליח להשיג את הצורה הטהורה. יונס יעקב ברזליוס, כימאי שוודי, לא יצר זירקוניום טהור עד 1824, 35 שנים מאוחר יותר לאחר הגילוי.

פרטי סיווג זירקוניום

בהיותו מתכת מעבר וניתנת לגימור, זירקוניום מקבל ספקטרום צבעים אפור-כסף. יש לו 40 פרוטונים באטום האחד שלו, כלומר המספר האטומי של המתכת הוא 40.

לזרקוניום יש מספר אטומי 40, צפיפות של 3.8 אונקיות/מעוקב אינץ' (6.5 גרם/סמ"ק), וטמפרטורות התכה ורתיחה של 3,371 F (1,855 C) ו-7,968 F (4,408.9 C), בהתאמה. נוכחות המתכת נפוצה אולם המינרל זירקון בעל כוח התנגדות גבוה בו נדיר למצוא סביבות קורוזיביות וקשה לחלץ אותן בשל הייצור המתוחכם שלה שיטה. מתכת זירקוניום עמידה במיוחד בפני קורוזיה ויוצרת במהירות תרכובות זירקוניום עם יסודות אחרים. סגסוגות זירקוניום שימשו כאבני חן ועבור מספר יישומים אחרים מאז ימי המקרא. זירקון ו-baddeleyite הם המינרלים הנפוצים ביותר המכילים זירקוניום.

זירקוניום (Zr) נמצא תמיד בשילוב עם הפניום (Hf), וההפרדה בין השניים היא קשה ביותר. עם משקל אטומי של 91.22, לזירקוניום יש 25 איזוטופים עם זמן מחצית חיים ידוע. כאשר הטמפרטורה עוברת, זירקוניום מסתגל לא להשתתף בקורוזיה בנוכחות נוזלי קירור במחזור. זירקוניום וסגסוגותיו הועסקו במגוון רחב של יישומים. בהגדרות קורוזיביות, הוא מועסק לעתים קרובות.

שימושי זירקוניום

זירקוניום וסגסוגותיו הועסקו במגוון רחב של יישומים. המתכת שימשה במקומות קורוזיביים, בשימוש תדיר למדי.

לזרקוניום שימושים רבים במגזר התעשייתי, כלומר התעשייה הכימית. נראה שהוא משמש במחלפי חום, ממירים קטליטיים, אבני חן מלאכותיות, מכשירי מעבדה ומכשירים כירורגיים. הם שימשו בעת יצירת חוט נורות פלאש, כחומר סגסוג בפלדה, חומרים שוחקים, צינורות ואביזרים, אפילו דאודורנט. מחקרים שיקפו את האפקטיביות של זירקוניום לפעול כגטר בצינורות ואקום כדי להסיר שאריות גזים וצורת הקרבונט שלהם אחראית לריפוי קיסוס רעיל. השימוש הופסק לאחר דיווחים על גירוי בעור.

עבור יישומים גרעיניים, זירקלואי (R) הוא סגסוגת חשובה. מכיוון לזירקוניום יש חתך ספיגת נויטרונים נמוך, הוא משמש ביישום אנרגיה גרעינית כגון חיפוי רכיבי דלק. מכיוון שהזירקוניום עמיד ביותר בפני קורוזיה על ידי מי ים, כמו גם חומצות ובסיסים נפוצים רבים, הוא נמצא בשימוש נרחב במגזר הכימי שבו משתמשים בחומרים מאכלים.

הם צברו נתח הוגן של ערך בתעשיות של חומרי חומרי נפץ, ספינרים מפלסטיק, והיותם באוויר עלולים לגרום לו להתפרץ בלהבות. בקרמים של קיסוס רעל, זירקוניום פחמתי משולב עם אורושיול. בטמפרטורות מתחת ל-396.67 F (-238.15 C), זירקוניום סגסוגת באבץ הופך למגנטי. מגנטים על מוליכים בטמפרטורה נמוכה עשויים מזירקוניום וניוביום. האפשרות לייצור חשמל באמצעות מגנטים אלו נבדקת ללא הרף. זירקוניום בצורתו המחומצנת מקבל אינדקס שבירה גבוה והופך לאבן חן בשם זירקון.

זירקוניום תכונות פיסיקליות וכימיות

זירקוניום היא מתכת יפה בצבע אפרפר-לבן עם ברק גבוה. כאשר יסוד הוא טהור, הוא גמיש וגמיש, אך כאשר קיימים זיהומים, המתכת הופכת קשה ושבירה. מבחינת קשיות, יש לו ציון של 8.5 בסולם Mohs.

חומצות, אלקליות, מים ומלח אינם מאכלים זירקוניום, אך הם מתמוססים בחומצה הידרוכלורית או גופרתית. מתכת שהופרדה דק עלולה להישרף באוויר באופן מיידי, במיוחד בטמפרטורות גבוהות, אם כי מתכות מוצקות של מינרל זה הן תרכובות יציבות למדי. עפרות זירקוניום מכילות חפניום, שקשה להפיק מהזירקוניום. הפניום נמצא בזירקוניום בדרגה מסחרית בריכוזים קטנים. הפניום נעדר מזירקוניום בדרגת כור. זירקוניום היא מתכת עמידה בפני קורוזיה באופן כללי.

חומצה הידרופלואורית תוקפת אותה במהירות, גם כאשר ריכוז החומצה נמוך. נצפה שחלקיק דק של זירקוניום נשרף בטמפרטורה הגבוהה ביותר שנרשמה עבור להבת מתכת באטמוספירה עם ריכוז חמצן גבוה. בנוכחות אוויר, אבקת זירקוניום היא דליקה גבוהה. שכבת תחמוצת נוצרת על משטחי זירקוניום חשופים. כאשר טונגסטאט זירקוניום מחומם מנקודת הטמפרטורה הנמוכה ביותר לגבוהה, הוא מתכווץ. לזירקוניום יכולת חלשה לקלוט נויטרונים. כתוצאה מכך, זה מועיל ביישומי אנרגיה גרעינית כמו חיפוי של מוטות דלק, שם זה חיוני לנייטרונים לנוע בחופשיות. זירקוניום הוא גם רדיואקטיבי מאוד ובעל רמות רעילות נמוכות.

זירקוניום משמש ליצירת מכשירים כירורגיים וכמתכות המשמשות לחיזוק או הקשחת סגסוגות פלדה. זירקוניום נמצא בשימוש נרחב במפעלים כימיים שבהם הסביבה מאפשרת למתכות אחרות להחליד בקלות וכך סגסוגות זירקוניום משמשות לייצור מחליפי חום, צינורות ואביזרים אחרים בשל עמידותם המדהימה בפני קורוזיה. מגנטים על מוליכים עשויים גם מזירקוניום. זירקון טבעי (זירקוניום סיליקט, ZrSiO4) הוא אבן חן, בעוד זירקוניה סינטטית (זירקוניום דו חמצני, ZrO2) היא חלופה זולה ליהלום.