Zr
91.224Zirkonyum
Zirconium
Nükleer reaktörlerde yakıt kılıfı olarak kullanılır (nötronları emmez). Mücevherde kübik zirkonyum olarak bilinir.
40
91.224 g/mol
[Kr] 4d² 5s²
2 | 8 | 18 | 10 | 2
1.33
6.52 g/cm³
1854.8 °C
4408.9 °C
Martin Heinrich Klaproth
Zirkonyum, 1789'da Alman kimyacı Martin Heinrich Klaproth tarafından Sri Lanka'dan gelen zirkon kristalleri (ZrSiO₄) içinde tespit edildi; adı Arapça "zarqun" ya da Farsça "zargun" (altın renkli) sözcüğünden gelen zirkon mineralinden alır. Saf metalik zirkonyumu ilk kez 1824'te Jöns Jacob Berzelius elde etti. Hafniyumun zirkonyumla her zaman birlikte bulunduğu keşfedilene kadar (1923, Coster ve Hevesy) zirkonyum numuneleri aslında bir Hf karışımı içeriyordu.
ZrO₂
Zirkonyum Dioksit (zirkonya)ZrSiO₄
ZirkonZrCl₄
Zirkonyum TetraklorürZrB₂
Zirkonyum DiborürNükleer reaktör yakıt çubuğu kılıflama: Zircaloy (Zr-Sn-Fe-Cr alaşımı) termal nötronlara neredeyse saydam; enerji üretiminin kritik malzemesi
Kubik zirkonyum (c-ZrO₂, Y₂O₃ ile stabilize): dünyanın en popüler elmas taklidi (sertlik 8,5 Mohs)
Diş kronları ve köprüleri: zirkonyum seramik son derece beyaz, sert ve biyo-uyumlu; metal-seramik alternatifi
ZrO₂ oksijen sensörü (lambda probu): otomobil egzoz sistemi; yakıt/hava oranı kontrolü; YSZ (yttria stabilized zirconia)
Zirkon kumu: döküm kalıp ve refrakter astarı (yüksek erime noktası, kimyasal inertlik)
Zirkonyumun bilinen esansiyel bir biyolojik rolü yoktur. Biyouyumludur; vücut dokusuna karşı immün tepki oluşturmaz.
01
Zirkonyum, hafniyumla doğada her zaman birlikte bulunur (Zr cevherinde %1-3 Hf); iki element lantanit büzülmesi nedeniyle neredeyse aynı iyonik yarıçapa sahiptir ve kimyasal ayrımları son derece güçtür.
02
Nükleer reaktörlerde Zircaloy kılıflama Hf'dan arındırılmış olmak zorundadır: Hf'ın nötron soğurma kesiti Zr'dan ~600 kat büyüktür; Hf izinin varlığı reaktör verimliliğini ciddi biçimde düşürür.
03
ZrO₂ seramik "dönüşüm sertleşmesi" gösterir: stres altında tetragonal → monoklinik faz geçişi çatlak büyümesini engeller; bu mekanizma zirkonyumu en sert mühendislik seramiklerinden biri yapar.
04
Zirkon kristalleri (ZrSiO₄) U-Pb radyometrik yaş belirlemenin altın standardıdır; Avustralya'daki Jack Hills zirkonları Dünya'nın bilinen en yaşlı mineral parçacıkları (~4,4 milyar yıl) olarak tanımlanmıştır.
05
Kubik zirkonyum (CZ), 1970'lerde Soviet fizik laboratuvarlarında mükemmelleştirilen eritme tekniğiyle üretilmekte; yıllık küresel üretim milyonlarca karattır.
1
Geçiş metali; Grup 4, Periyot 5; elektron dizilimi [Kr] 4d² 5s²; +4 tek yükseltgenme basamağı.
2
Hf ile aynı iyonik yarıçap (lantanit büzülmesi etkisi) → kimyasal ayrım güçlüğü — YKS'de lantanit büzülmesi kavramının örneği.
3
ZrO₂ oksijen sensörü: araç egzoz sistemindeki lambda probu yakıt karışımını kontrol eder.
4
Zirkonyum seramik (Y-TZP): diş kronunda metal-seramik yerine; beyaz, sert, biyo-uyumlu.