زیرکونیوم : خواص، کشف و منابع، کاربردها، اثرات بر سلامتی!

 

زیرکونیوم یک فلز نقره ای رنگ بسیار قوی، انعطاف پذیر، شکل پذیر و براق است که خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آن مانند تیتانیوم می باشد. این عنصر در برابر گرما و خوردگی بسیار مقاوم و سبکتر از فولاد بوده و سختی آن مشابه مس است.

 

وقتی این ماده به قطعات ریز تقسیم می شود، فلز می تواند خود به خود در هوا به خصوص در دماهای بالا شعله ور گردد. پودر زیرکونیم سیاه رنگ است و به عنوان یک خطر آتش سوزی بسیار خطرناک در نظر گرفته می شود. این ماده در اسیدها و مواد قلیایی حل نمی شود.

 

این ماده در آلیاژهایی مانند زیرکالیا، که در برنامه های هسته ای استفاده می شود، مورد مصرف قرار می گیرد زیرا به راحتی نوترون را جذب نمی کند. همچنین در مبدل های کاتالیزوری، کلاهک های ضربه ای و آجرهای کوره استفاده می شود.

 

خواص و مشخصات شناسایی زیرکونیوم

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                          فلز نقره ای رنگ فرمول شیمیایی                                                                          ۴۰Zr
دانسیته                                                                     (g/cm۳)۶.۵۲ وزن اتمی استاندارد                                                            ۹۱.۲۲۴
نقطه ذوب                                                                          (۰C)1855 شماره (CAS No)                                                           ۷۴۴۰-۶۷-۷
نقطه جوش                                                                        (۰C)4377 ساختار کریستالی                                           هگزاگونال (hcp)

 

تاریخچه کشف

 

 

تاریخچه کشف

 

بر اساس گزارش rsc سنگ های قیمتی حاوی زیرکونیوم از دوران باستان شناخته شده اند. در سال ۱۷۸۹، مارتین کلاپروت شیمیدان آلمانی، یکی از آن ها را تجزیه و تحلیل کرد و اکسید زیرکونیم را جدا کرد.

 

کلاپروت قادر به جدا کردن خود فلز خالص نبود، و همفری دیوی نیز هنگامی که الکترولیز را در سال ۱۸۰۸ امتحان کرد موفق نشد. در سال ۱۸۲۴ این عنصر جدا شد، وقتی که شیمی دان سوئدی Jöns Berzelius هگزافلوروزیرکونات پتاسیم (K۲ZrF۶) را با فلز پتاسیم گرم کرد و مقداری زیرکونیوم به صورت پودر سیاه بدست آورد.

 

زیرکونیم کاملاً خالص در سال ۱۹۲۵ توسط شیمیدانان هلندی آنتون ادوارد ون آرکل و یان هندریک د بوئر، از طریق تجزیه تترایودید زیرکونیم تهیه گردید. این روزها این فلز به طور عمده با گرم شدن تتراکلرید زیرکونیوم با منیزیم تولید می شود.

 

منابع در محیط

 

 

منابع در محیط

 

زیرکونیم عنصر کمیاب خاصی نیست اما از آنجا که رایج ترین ماده معدنی آن در برابر گرما بسیار مقاوم است، در محیط به میزان کم یافت می شود در حالی که این عنصر بیش از دو برابر مس و روی و بیش از ۱۰ برابر سرب وجود دارد.

 

سنگ معدن اصلی این ماده ZrSiO۴ می باشد که در استرالیا، ایالات متحده آمریکا و سریلانکا در برزیل استخراج می شود. تولید جهانی آن ۷۰۰۰ تن می باشد و ذخایر تخمینی بیش از یک میلیارد تن است. استرالیا، آفریقای جنوبی، هند، سریلانکا و ایالات متحده آمریکا ذخایر گسترده ای از ماسه های زیرکونیا دارند.

 

کاربردهای زیرکونیم

 

کاربردهای زیرکونیم

 

عمده ترین کاربردهای ZrSiO۴ در مواد نسوز، مات شدن سرامیک و ماسه های ریخته گری می باشد، همچنین به عنوان یک سنگ قیمتی طبیعی مورد استفاده در جواهرات به بازار عرضه می شود.

 

این فلز همچنین شامل کاربردهای دیگری برای ساخت شیشه برای تلویزیون، از بین بردن گازهای باقیمانده از لوله های خلاء الکترونیکی و همچنین به عنوان یک عامل سخت کننده در آلیاژها به ویژه فولاد، در لامپ های عکاسی و ابزارهای جراحی استفاده می شود.

 

صنایع کاغذ و بسته بندی در حال کشف این موضوع هستند که ترکیبات زیرکونیوم پوشش های سطح خوبی ایجاد می کنند زیرا دارای مقاومت و مقاومت عالی در برابر آب هستند.

 

زیرکونیا به طور گسترده ای در ترمیم های دندان نیز استفاده می شود و به طور معمول با ایتریا (ZrO۲Y۲O۳) تثبیت می شود. ترکیب yttria-zirconia مزایای بسیاری نسبت به سایر مواد دارد، با بدن انسان سازگارتر است و دارای مقاومت خمشی دو برابر و مقاومت فشاری چهار برابر فولاد است. همچنین مقاومت بیشتری در برابر اسیدهای باز موجود در بسیاری از غذاها دارد.

 

اثرات زیرکونیوم بر سلامتی

 

زیرکونیم و نمک های آن به طور کلی سمیت سیستمیک کمی دارند. میزان تقریبی مصرف رژیم غذایی حدود ۵۰ میکروگرم است و بیشتر آنها بدون جذب شدن از روده عبور می کنند و آنچه جذب می شود تمایل دارد کمی بیشتر از بافت در اسکلت جمع شود.

 

زیرکونیوم ۹۵ یکی از رادیونوکلوئیدهایی است که در آزمایش جوی سلاح های هسته ای نقش دارد که یکی از رادیونوکلیدهای با عمر طولانی است که خطر ابتلا به سرطان را برای دهه ها و قرن های آینده افزایش داده و خواهد داد.

 

بعید است این ماده خطری برای محیط زیست ایجاد کند. در حالی که گیاهان آبزی جذب سریع زیرکونیوم محلول دارند، گیاهان خشکی تمایل کمی به جذب آن دارند و در واقع ۷۰ درصد از گیاهانی که آزمایش شده اند، حاوی این ماده نبوده اند.