زیرکونیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن zr و عدد اتمی آن ۴۰ می باشد. فلزی فروزنده به رنگ سفید و طوسی است که قابلیت تغییر از حالتی به حالت دیگر را داشته و شبیه تیتانیوم می باشد. زیرکونیوم به طور عمده از زیرکون بدست می آید و در برابر زنگ زدگی بسیار مقاوم است. برای ساختن فلزاتی که در برابر زنگ زدگی مقاوم هستند استفاده می شود.
| خواص عمومی | |
| Zirconium –Zr- 40 | نام – علامت اختصاری – شماره |
| فلز انتقالی | گروه شیمیایی |
| d-5 -4 | گروه – تناوب – بلوک |
| سفید مایل به نقره ای | رنگ |
| ۹۱.۲۲۴ | جرم اتمی |
| ۱۸۵۷ C | نقطه ذوب |
| ۴۲۰۰ C | نقطه جوش |
| ۲.۱۶ A | شعاع اتمی |
| ۴ | ظرفیت |
زیرکونیوم در پوسته زمین دارای غلظت حدود ۱۳۰ میلی‌گرم در کیلوگرم و در آب دریا حدود ۰.۰۲۶ میکروگرم در لیتر میباشد. زیرکونیوم در طبیعت به صورت خالص یافت نمی‌شود که نشان‌دهنده بی ثباتی ذاتی آن در برابر آب است. منبع تجاری اصلی زیرکونیوم، مواد معدنی سیلیکات به نام زیرکون ZrSiO۴ است که در درجه اول در استرالیا، برزیل، هند، روسیه، آفریقای جنوبی و ایالات متحده آمریکا یافت می‌شود. ۸۰ درصد از معادن زیرکون در استرالیا و آفریقای جنوبی یافت می‌شوند.
خصوصیات قابل توجه :
زیرکونیوم فلزی به رنگ سفید-طوسی و فروزنده میباشد که به طور استثنایی در برابر زنگ زدگی مقاوم است.
زیرکونیوم سبک تر از فولاد بوده و سختی آن شبیه به مس است.
این عنصر وقتی به ذرات ریز تقسیم شود به سرعت در هوا مشتعل می شود (مشتعل کردن این فلز در حالت جامد بسیار دشوارتر است).
فلز Zirconium Zinc در دمای پایین تر از ۳۵ درجه کلوین خاصیت آهن ربایی پیدا می کند.
ایزوتوپ های زیرکونیوم
| نیمه عمر | ایزوتوپ |
| ۱۶.۵ ساعت | Zr86 |
| ۸۳.۴ روز | Zr88 |
| ۳.۲۷ روز | Zr89 |
| پایدار | Zr90 |
| پایدار | Zr91 |
| پایدار | Zr92 |
| ۱۵۳۰۰۰۰سال | Zr93 |
| پایدار | Zr94 |
| ۶۴.۰۲روز | Zr95 |
| پایدار | Zr96 |
| ۱۶.۹ روز | Zr97 |
کاربردها
۱-زیرکونیم دارای کمترین مقدار سطح مقطع جذب نوترون حرارتی می باشد. به همین دلیل، زیرکونیم و آلیاژهای زیرکونیم برای غلاف گذاری و سازه های رآکتورهای آب سرد که با نوترون حرارتی کار می کنند، ترجیح داده می شوند.
۲-واکنش‌پذیری بالای زیرکونیوم نسبت به اکسیژن تنها در دماهای بالا آشکار می‌شود که این پایه برخی از کاربردهای زیرکونیوم به عنوان چاشنی مواد منفجره و گیرنده در تیوب‌های خلاء است. احتمالا همین رفتار پایه استفاده از ذرات نانو زیرکونیوم (Zr nano-particles) به عنوان مواد آتش‌زا در سلاح‌های انفجاری میباشد که سبب آتش‌سوزی ذوب‌کننده می‌شود.
۳-اکسید زیرکونیوم ناخالص، یا زیرکونیا به علت مقاومت بالا در برابر حرارت زیاد،برای ساختن ظرف مخصوص ذوب فلز در آزمایشگاه، پوشاندن داخل کوره‌های ذوب فلز و به عنوان جسم نسوز در صنایع شیشه‌سازی و سفال‌سازی به کار می‌رود.
۴-بافت انسانی به راحتی می‌تواند این آلیاژهای این فلز را به صورت پروتز تحمل کند.
۵-زیرکونیوم در دستگاه‌های تصفیه هوا و فیلترهای لوله جاروبرقی کاربرد دارد.
۶-آلیاژ زیرکونیوم و نیوبیوم خاصیت ابر رسانایی در دماهای پایین دارد که برای ساخت آهن‌رباهای بسیار قوی توسط نیروی الکتریکی استفاده می‌شود.
۷-با پردازش اکسید زیرکن، الماس بدلی و زیرکن کوبیک تشکیل می‌شود که به صورت سنگ جواهرات طبیعی در جواهر سازی استفاده می‌گردد.
۸-کاربید زیرکونیوم و نیترید زیرکونیوم مواد جامد مقاوم به سوختن می‌باشند. کاربید برای ساخت ابزار حفاری و لبه‌های برش استفاده می‌شود.
۹-زیرکونیا در شرایط مناسب ریزساختاری و فازی بالاترین مقاومت به ضربه را در بین سرامیک ها دارد و به همین دلیل در مواردی چون چوب گلف، قیچی سرامیکی، حدیده های کشش سیم – قالب های اکستروژن گرم ، واشر در شیرها، پروانه پمپ های انتقال مواد شیمیایی و لجن ها، سر پیستون و آستر پیستون ها کاربرد دارد .
کاربرد زیرکونیوم در دندانپزشکی
۱۰-زیرکونیم در صنایع داروسازی به صورت فلز و ترکیباتی مانند دی اکسید زیرکونیوم، لاکتات زیرکونیوم، واکسی کلرید زیرکونیوم برای تهیه مواد بو گیر دئودورانت استفاده می‌شود. استفاده از این مواد هنگامی که پوست بدن ملتهب است ممکن است حساسیت شدیدی را به همراه داشته باشد.
۱۱-همچنین از دی اکسید زیرکونیم به عنوان حاجب در رادیوگرافی پزشکی استفاده می‌شود.
۱۲-یکی از جدیدترین روش‌های حل مشکلات تکنیکی و زیبایی دهان و دندان، استفاده از زیرکونیوم به عنوان یک ماده ترمیمی قوی میباشد. کاربرد اکسید زیرکونیوم در دندانپزشکی، نه تنها به دلیل زیبایی و مقاومت بلکه به دلیل سازگاری بالای بیولوژیکی و هدایت گرمایی پایین آن نیز میباشد. این ویژگی‌ها اکسید زیرکونیوم را در مقایسه با سایر مواد در جایگاهی برتر قرار داده و به عنوان ماده‌ای مناسب و ایده‌آل برای رستوریشنهای دندانپزشکی شناخته شده است.
ایمنی زیرکونیوم
زیرکونیم هیچ نقش بیولوژیکی شناخته شده‌ای ندارد و ترکیبات آن سمیت کمی دارند. بدن انسان به طور متوسط تنها ۱ میلی‌گرم زیرکونیم دارد و مصرف روزانه آن حدود ۵۰ میکروگرم در روز است. محتوای زیرکونیوم در خون انسان در حد ۱۰ قسمت در میلیارد است. گیاهان آبزی به راحتی زیرکونیوم محلول را جذب می‌کنند اما مقدار آن در گیاهان زمین نادر است. هفتاد درصد از گیاهان هیچ محتوای زیرکونیوم قابل تشخیصی ندارند و در بقیه نیز در حد ۵ قسمت در میلیارد یافت می‌شود.
قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض به پودر زیرکونیوم می‌تواند باعث تحریک پوست شود اما فقط تماس با چشم نیاز به توجه پزشکی دارد.
آماده سازی از:اعظم کمالی
دیدگاهتان را بنویسید