Cyrkon

Metaliczny cyrkon został odkryty w 1789 roku przez niemieckiego chemika Martina Heinricha Klaprotha. Po raz pierwszy wyizolował go szwedzki chemik Jons Jacob Berzelius (1824 r.).

Nazwa pochodzi najprawdopodobniej od perskiego słowa zargun - podobny do złota. Słowem tym opisywano minerał cyrkon (ZrSO4) którego kryształy, podobne do diamentów, znane są pod nazwą hiacyntów.
Pierwiastek ten występuje w dwóch odmianach alotropowych: krystalicznej (miękki, biały, kowalny metal) i amorficznej (niebiesko-czarny proszek).
Właściwości cyrkonu są wyjątkowo podobne do znajdującego w tej samej grupie hafnu. Metaliczny cyrkon jest, tak jak tytan, odporny na korozję. Na powietrzu utlenia się w temperaturze około 700°C. Tworzy związki głównie na +4 stopniu utlenienia.
Występowanie: Cyrkon jest szeroko rozpowszechniony, ale występuje w małych stężeniach. Nie występuje w stanie wolnym. Najczęściej spotykany jest siarczan cyrkonu (ZrSO4). Rudy tego pierwiastka zawierają od 0,1 do 3% hafnu. Duże ilości rud cyrkonu znajdują się w Australii (około 70% produkcji światowej cyrkonu), Rosji i w Brazylii. Stosunkowo znaczną zawartość cyrkonu wykryto w skałach księżycowych. Zawartość w skorupie ziemskiej - 0,020% wag.
Otrzymywanie: Otrzymuje się go w reakcji tlenku cyrkonu (ZrO2) z chlorem. Powstały chlorek cyrkonu (ZrCl4) po oczyszczeniu redukuje się węglem do metalu. Cyrkon wielkiej czystości otrzymuje się metodą epitaksjalną.
Ważną metodą uzyskiwania tego pierwiastka jest technika rozdzielenia cyrkonu od podobnego chemicznie hafnu. Stosuje się do tego techniki wykorzystujące różne temperatury wrzenia i rozpuszczalności obu pierwiastków.
Wykorzystanie: Cyrkon stosuje się w technice lamp próżniowych i technice jądrowej jako materiał osłonowy w reaktorach wodnych (małe pochłanianie wolnych neutronów i wytrzymałość). To ostatnie zastosowanie wymaga czystego cyrkonu, wolnego od domieszek hafnu. Używany jest również w przemyśle metalurgicznym (dodatek do stali) i przy produkcji porcelany. Znalazł też zastosowanie w technice wysokiej próżni jako pułapka wchłaniająca gazy. Jest również składnikiem stopów odpornych na korozję powodowaną kwasami.

Konfiguracja elektronowa Kr 4d25s2
Masa atomowa 91,224
Gęstość [kg/m3] 6506 (293K)
Główny stopień utlenienia +4 (0; +1; +2; +3)
Izotopy:
90Zr
91Zr
92Zr
94Zr
95Zr
96Zr
97Zr
89,0 - 51,45% - stabilny
90,91 - 11,22% - stabilny
91,90 - 17,15% - stabilny
93,91 - 17,38% - stabilny
94,91 - 0% - 65 dni
95,91 - 2,80% - 3,6×1017 lat
0% - 17 godz.
Temperatura topnienia 2128K
Temperatura wrzenia 4682K
Promień atomowy [pm] 160
Powinowactwo elektronowe [kJ×mol-1] 41,1
Energia jonizacji [kJ×mol-1] 660 Zr -> Zr+
1267 Zr+ -> Zr2+
2218 Zr2+ -> Zr3+
Elektroujemność  1,33 (Pauling); 3,64 eV (absolutna)

Poprzednia Pierwiastki Następna