Στοιχεία Ζιρκονίου – Τι είναι το Ζιρκόνιο;

Ζιρκόνιο είναι το στοιχείο του περιοδικού πίνακα με ατομικό αριθμό 40 και σύμβολο στοιχείου Zr. Είναι ένα όλκιμο και ελατό ασήμι μεταβατικό μέταλλο με υψηλά σημεία τήξης και βρασμού. Αν και μπορεί να μην συναντήσετε το καθαρό στοιχείο, εμφανίζεται σε γνωστά προϊόντα, όπως αντιιδρωτικά, κυβικούς πολύτιμους λίθους ζιρκονίας, κεραμικά και οδοντικά εμφυτεύματα. Ακολουθεί μια συλλογή στοιχείων για το ζιρκόνιο, συμπεριλαμβανομένων των ιδιοτήτων, των χρήσεων και των πηγών του.

Βασικά στοιχεία για το ζιρκόνιο

Όνομα :Ζιρκόνιο

Σύμβολο :Zr

Ατομικός αριθμός ber:40

Atomi c Βάρος:91.224

Ομάδα :ομάδα 4 (μεταλλικό μέταλλο)

Περίοδος :περίοδος 5

Αποκλεισμός :d-block

Διαμόρφωση ηλεκτρονίων :[Kr] 4d 5s

Ηλεκτρόνια ανά κέλυφος :2, 8, 18, 10, 2

Ανακάλυψη :Ο Martin Klaproth ανακάλυψε το ζιρκόνιο από το ορυκτό jargoon το 1785. Ο Berzelius καθάρισε για πρώτη φορά το μέταλλο το 1824. Όμως, τα βιβλικά κείμενα αναφέρονται σε ζιρκόνιο, υάκινθο, jargoon, ligure και jacinth, που είναι πολύτιμοι λίθοι και ορυκτά ζιρκονίου.

Προέλευση ονόματος :Το στοιχείο πήρε το όνομά του για το ορυκτό ζιργκόν. Η λέξη ζιργκόν, με τη σειρά της, προέρχεται από το περσικό zargun , που σημαίνει "χρυσό".

Ισότοπα :Το φυσικό ζιρκόνιο αποτελείται από πέντε ισότοπα. Τέσσερα από αυτά τα ισότοπα είναι σταθερά και ένα είναι ραδιενεργό. Τα πιο κοινά ισότοπα είναι το ζιρκόνιο-90, το οποίο είναι ένα σταθερό ισότοπο που αντιπροσωπεύει το 51,45% του στοιχείου. Έχουν συντεθεί επιπλέον 28 ισότοπα.

Βιολογικός ρόλος και τοξικότητα :Το ζιρκόνιο δεν εξυπηρετεί κανένα γνωστό βιολογικό ρόλο στον άνθρωπο, αλλά δεν προκαλεί επίσης βλάβη. Το σώμα ενός ατόμου περιέχει περίπου 250 χιλιοστόγραμμα του στοιχείου. Οι διατροφικές πηγές ζιρκονίου περιλαμβάνουν το καστανό ρύζι, το σιτάρι ολικής αλέσεως, το σπανάκι, τα αυγά, το βοδινό κρέας. Το ζιρκόνιο είναι γενικά ασφαλές και μη τοξικό, αν και η μεταλλική σκόνη και ορισμένες ενώσεις ερεθίζουν το δέρμα. Το μέταλλο δεν είναι ούτε καρκινογόνο ούτε γονιδιοτοξικό.

Χρήσεις :Οι ενώσεις του ζιρκονίου είναι πιο κοινές από το μέταλλο του ζιρκονίου. Τα οξείδια του ζιρκονίου χρησιμοποιούνται ως λειαντικά, κεραμικά, οδοντικά εμφυτεύματα και στεφάνες και κεραμικά. Το ζιργκόν και η κυβική ζιρκονία είναι πολύτιμοι λίθοι στα κοσμήματα. Η πιο κοινή χρήση για το καθαρό ζιρκόνιο είναι ως πυρίμαχο μέταλλο. Το πιο συνηθισμένο κράμα είναι το zircaloy, το οποίο χρησιμοποιείται για την επένδυση καυσίμων πυρηνικών αντιδραστήρων. Τα οξείδια του ζιρκονίου και το μέταλλο του ζιρκονίου είναι χρήσιμα για εφαρμογές σε υψηλές θερμοκρασίες, όπως στα διαστημικά οχήματα, στα πτερύγια των κινητήρων τζετ και των αεριοστροβίλων και στους καυστήρες. Το ζιρκόνιο δεσμεύει την ουρία, επομένως είναι χρήσιμο για τη διαχείριση της χρόνιας νεφρικής νόσου. Το ανθρακικό ζιρκόνιο αντιμετωπίζει τον δηλητηριώδη κισσό. Μια ένωση που περιέχει ζιρκόνιο και αλουμίνιο (AZG) είναι ένα κοινό αντιιδρωτικό που δρα μπλοκάροντας τους πόρους στο δέρμα. Άλλες χρήσεις του ζιρκονίου περιλαμβάνουν τον καθαρισμό του νερού, τη θεραπεία υπερκαλιαιμίας, αντικαταστάσεις γονάτων και ισχίων, λαμπτήρες φλας, βεγγαλικά και υπεραγώγιμους μαγνήτες.

Πηγές :Το στοιχείο δεν εμφανίζεται σε καθαρή μορφή. Η συγκέντρωσή του είναι περίπου 130 mg/kg στον φλοιό της Γης και 0,026 μg/L στο θαλασσινό νερό. Το μεγαλύτερο μέρος του ζιρκόνιου προέρχεται από το ζιρκόνιο (ZrSiO₄ ) ή ως υποπροϊόν της εξόρυξης ορυκτών τιτανίου και κασσιτέρου. Οι πηγές ζιρκονίου περιλαμβάνουν τη Βραζιλία, τη Ρωσία, την Αυστραλία, την Ινδία, τη Νότια Αφρική και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Μικρότερες ποσότητες ορυκτών πλούσιων σε ζιρκόνιο υπάρχουν σε όλο τον κόσμο.

Φυσικά δεδομένα

Ταξινόμηση στοιχείων: Μεταβατικό μέταλλο

Πυκνότητα (g/cc): 6,52

Σημείο τήξης: 2125 K​(1852 °C, ​3365 °F)

Σημείο βρασμού: 4650 K​(4377 °C, ​7911 °F)

Εμφάνιση: γκρι-λευκό, γυαλιστερό, ανθεκτικό στη διάβρωση μέταλλο

Ειδική θερμότητα (@20°C J/g mol): 0,281

Θερμότητα σύντηξης (kJ/mol): 14

Θερμότητα εξάτμισης (kJ/mol): 591

Θερμοκρασία Debye (K): 250,00

Μοριακή θερμική ικανότητα :25,36 J/(mol·K)

Δομή πλέγματος: Εξάγωνο

Σταθερά πλέγματος (Å): 3.230

Λόγος C/A πλέγματος: 1.593

Γνωρίστε τα Μεταβατικά Μέταλλα

Το ζιρκόνιο είναι μέλος της ομάδας στοιχείων μετάλλων μετάπτωσης. Μάθετε περισσότερα για αυτήν τη μεγάλη ομάδα στοιχείων.

Ατομικά δεδομένα

Ατομική ακτίνα (pm): 175

Ατομικός όγκος (cc/mol): 14.1

Ομοιοπολική ακτίνα (pm): 145

Ιονική ακτίνα: 79 (+4e)

Ηλεκτραρνητικότητα παλαίωσης: 1.33

Πρώτη ιονίζουσα ενέργεια (kJ/mol): 659,7

Κατάσταση οξείδωσης: -2, 0, +1, +2, +3, +4

Ενδιαφέροντα στοιχεία για το ζιρκόνιο

• Το ζιρκόνιο εμφανίζεται και αλλού στο σύμπαν εκτός από τη Γη. Βρίσκεται στον Ήλιο, στα αστέρια τύπου S και στους μετεωρίτες. Τα σεληνιακά πετρώματα περιέχουν περίπου την ίδια ποσότητα οξειδίου του ζιρκονίου με τα επίγεια πετρώματα.
• Το ζιρκόνιο παίρνει μία από τις δύο κρυσταλλικές δομές, οι οποίες ονομάζονται άλφα φάση (α-Zr) και βήτα φάση (β-Zr). Σε θερμοκρασία δωματίου, τα άτομα σχηματίζουν κλειστό εξαγωνικό α-Zr. Στους 863 °C, η δομή μεταβαίνει στο σωματοκεντρικό β-Zr.
• Όπως συμβαίνει με πολλά μέταλλα, το ζιρκόνιο σε λεπτή σκόνη είναι πολύ εύφλεκτο.
• Αν και το ζιρκόνιο αντέχει στη διάβρωση, διαλύεται σε υδροχλωρικό οξύ ή θειικό οξύ.
• Τα κράματα ζιρκονίου και ψευδαργύρου είναι μαγνητικά κάτω από θερμοκρασίες 35 Κ.
• Στην πυροτεχνία, η καύση του ζιρκονίου σχηματίζει φωτεινούς λευκούς σπινθήρες.
• Το ζιρκόνιο σχηματίζει οργανομεταλλικές ενώσεις. Το οργανοζιρκόνιο είναι βασικός καταλύτης στην παραγωγή πολυπροπυλενίου (πλαστικού).
• Η ένωση βολφραμικού ζιρκονίου εμφανίζει την ασυνήθιστη ιδιότητα να συρρικνώνεται όταν θερμαίνεται.
• Τα άλατα ζιρκονίου συνήθως καίγονται με ανοιχτό κόκκινο φλόγα σε μια δοκιμή φλόγας.

Αναφορές

• Emsley, John (2001). Τα δομικά στοιχεία της φύσης . Οξφόρδη:Oxford University Press. ISBN 0-19-850341-5.
• Krebs, Robert E. (1998). Η ιστορία και η χρήση των χημικών στοιχείων της Γης μας . Westport, Κονέκτικατ:Greenwood Press. ISBN 978-0-313-30123-0.
• Lide, David R., ed. (2007–2008). "Ζιρκόνιο". Εγχειρίδιο CRC Χημείας και Φυσικής . Νέα Υόρκη:CRC Press. ISBN 978-0-8493-0488-0.
• Meija, J.; et al. (2016). «Ατομικά βάρη των στοιχείων 2013 (Τεχνική Έκθεση IUPAC)». Καθαρή και Εφαρμοσμένη Χημεία . 88 (3):265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305
• Σρέντερ, Χένρι Α.; Balassa, Joseph J. (Μάιος 1966). «Μη φυσιολογικά ιχνοστοιχεία στον άνθρωπο:ζιρκόνιο». Journal of Chronic Diseases . 19 (5):573–586. doi:10.1016/0021-9681(66)90095-6