zirkonyum

zirkonyum hakkında bilgi nedir tdk sözlük anlamı ne?

isim, kimya, (zirko'nyum), Fransızca zirconium

Atom numarası 40, atom ağırlığı 91,22, yoğunluğu 6,25, siyah toz biçiminde bir element (simgesi Zr).


zirkonyum (Kimya Terimleri Sözlüğü (II) - 2007)

İngilizce: circonium, zirconium, Fransızca: zirconium, Almanca: Zirkonyum, Zirkonium

Simgesi Zr olan, zirkon (ZrO₂.SiO₂) ve badellit (ZO₂) filizlerinde hafniyum ile birlikte bulunan ve bileşikleri seramik sanayinde korozyon direncini arttırmak, nötron tesir kesidi küçük (0,18 born) olduğundan nükleer reaktörleri kaplamada, azot, bor ve karbon bileşikleri yüksek sıcaklığa dayanıklı malzeme yapımında kullanılan, parlak gümüşi renkte ve bütün ametallere karşı dayanıksız, havada ince oksit katmanı ile kaplanan,IVB grubu ikinci sıra geçiş elementi.

Zirkonyum (Zr)

H Periyodik tablo He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

• Sembol: Zr
• Atom numarası: 40
• Atom ağırlığı: 91.224 g/mol
• Normal koşullarda (25 °C 298 K) gümüşümsü beyaz renkli katı
• Metal
• d-blok elementi

Zirkonyum (Zirkonyumun sembolü Zr) metali ilk olarak 1789 yılında Martin Heinrich Klaproth tarafından keşfedilmiştir. 1824 yılında ise Jons Jakob Berzelius tarafından izole edilmiştir.

Bilinen mineralleri zirkon (ZrSiO₄) ve baddeleyit (ZrO₂) tir. Baddeleyit'in (1892’de Sri Lanka’da keşfeden Joseph Baddeley’in isminden) eşanlamlıları zirkonyum oksit, zirkonyum dioksit ve zirkonya'dır. Dolayısı ile kelime yapısı itibarı ile benzeşen, ancak farklı kimyasal komposizyonlar olan zirkon ve zirkonya birbirlerine karıştırılmamalıdır. Zirkonya sözcüğü, VITA firmasının tescilli markası olan “Zirconia” ile de karıştırılmamalıdır. Zirkonyumun başlıca elde edildiği kaynak zirkon (ZrSiO₄) madenleri olup, bunlar Avustralya, Brezilya, Hindistan, Rusya ve ABD’dedir. Zirkon içerisinde her zaman 50/1 oranında hafnium (Hf) elementi de bulunur. Zirkonyum heksagonal kristal formunda bir yapı gösterir. Sıcaklığa ve korozyona karşı çok dirençlidir. Birçok farklı bileşik halinde bulunabilir. Bunların en önemlisi zirkonya (ZrO₂) bileşiğidir.

Zirkonyum eldesi ZrCl₄ bileşiğinin magnezyum ile veya kalsiyum ile indirgenmesi ile elde edilir. Çok reaktif bir madde olup, havada ve sıvı içerisinde hemen oksitle kaplanır ve korozyona dirençli bir hale gelir. Metal olarak dökümü sırasında havadaki oksijen ve azot ile etkileşmemesi gerekmekte ve bu nedenle titanyum teknolojisinde olduğu gibi özel fırınlarda işlenilebilmektedir. Zirkonyum metali bombaların yapısında, flaşlarda ve nükleer sanayi gibi çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Diş hekimliğinde ise zirkonyum minerali olan zirkonyadan elde edilen zirkonya seramiği formu kullanılır. Blok şeklinde üretilen zirkonyum kalıplar CAD CAM sistemi ile bilgisayar destekli freze işlemi ile kazınarak kaplama diş altyapısı hazırlanır.

Baddeleyit mineralinin aşağıdaki reaksiyonu sonucunda ZrCl₄ bileşiği elde edilir.

ZrO₂ + 2 Cl₂ + 2 C (900 °C) → ZrCl₄ + 2 CO

ZrCl₄ + 2 Mg (1100 °C) → 2 MgCl₂ + Zr

Reaksiyon çelik kaplarda gerçekleştirilmelidir. Havadaki oksijen ve azot ile etkileşmemesi gerekmektedir.

Zirkonyumun görünüşü: Gümüşi beyaz

Temel özellikleri

Atom numarası: 40

Element serisi: Geçiş metalleri

Grup, periyot, blok: 4, 5, d

Atom ağırlığı: 91.224 g/mol

Elektron dizilimi: [Kr] 5s2 4d2

Enerji seviyesi başına Elektronlar: 2, 8, 18, 10, 2

CAS kayıt numarası: 7440-67-7

Zirkonyumun Fiziksel Özellikleri

Maddenin hâli: katı

Yoğunluk: 6.52 g/cm³

Sıvı hâldeki yoğunluğu: 5.8 g/cm³

Ergime noktası: 2128 °K  -  1855 °C

Kaynama noktası: 4682 °K  - 4409 °C

Ergime ısısı: 14 kJ/mol

Buharlaşma ısısı: 573 kJ/mol

Isı kapasitesi: 25.36 J/(mol·K)

Zirkonyumun Atom özellikleri

Kristal yapısı: Heksanogal

Yükseltgenme seviyeleri: 4, 3, 2, 1

Elektronegatifliği: 1.33 Pauling ölçeği

İyonlaşma enerjisi: 640.1 kJ/mol

Atom yarıçapı: 160 pm

Atom yarıçapı (hes.): pm

Kovalent yarıçapı: 175±7 pm

Van der Waals yarıçapı: pm

Diğer özellikleri

Elektrik direnci: 421 n nΩ·m (20°C'de)

Isıl iletkenlik: 22.6 W/(m·K)

Isıl genleşme: 5.7 µm/(m·K) (25°C'de)

Ses hızı: 3800 m/s ('de)

Mohs sertliği: 5.0

Vickers sertliği: 903 MPa

Brinell sertliği: 650 MPa

Zirkonyumun Kullanım alanları

Zirkonyum metali korozyona dayanıklılığı ve nötron absorplama özelliğinin az olması nedeniyle nükleer reaktörlerin yapı malzemesi olarak,

Yanıcı özelliğinden dolayı askeriyede,

ZrO2, erime noktasının yüksek olması nedeniyle ateşe dayanıklı malzemelerin yapımında, cam ve seramik endüstrisinde,

Düşük sıcaklıklara süperiletken özelliği nedeniyle zirkonyum-niobyum alaşımları süperiletken mıknatısların yapımında,

Korozyona dayanıklılığı nedeniyle birçok aletin yapımında,

Rengi dolayısıyla estetik diş hekimliği uygulamalarında altyapı malzemesi olarak kullanılmaktadır.

Zirkonyumun reaksiyonları

• Hava ile reaksiyonu: Zirkonyum metalinin yüzeyini kaplayan oksit tabakası havaya karşı inaktif olmasına neden olur. Buna rağmen havada yakılması ile zirkonyum(IV) oksit bileşiğini oluşturur.

(Zr (k) + O₂ (g) → ZrO₂ (k))

• Su ile reaksiyonu: Zirkonyum metali normal koşullar altında su ile reaksiyon vermez.
• Asit ile Reaksiyonu: Zirkonyum metalinin yüzeyini kaplayan oksit tabakası asitlere karşı inaktif olmasına neden olur. Sadece hidroflorik asit içerisinde çözünerek floro kompleksleri oluşturur.
• Baz ile Reaksiyonu: Zirkonyum metali normal koşullar altında alkali çözeltilerle reaksiyona girmez.

Zirkonyum kristali

Zirkonyum çubuğu