الزركونيوم هو معدن موجود في الصخور السيليسية مثل الجرانيت، كما تم اكتشافه في النيازك والشمس وفي بعض النجوم من النوع S. بالإضافة إلى ذلك، فهو متوفر في حوالي 140 معدنًا، مثل Eudialite وBaddeleyite وKosnarite. ثم اكتشف أصله وخصائصه واستخدامه الحالي.
ما هو الزركونيوم؟
وهو معدن انتقالي باللون الأبيض الرمادي، ولامع، ومقاوم للتآكل، وصلب، ويشبه في مظهره الفولاذ. في الجدول الدوري، ستراها فوق الهافنيوم وتحت التيتانيوم. يحتوي على 4 نظائر مستقرة ونظير مشع طويل العمر. نظرًا لطبيعتها القابلة للاشتعال، يمكن أن تشتعل فيها النيران بسهولة. ومع ذلك، فهي ليست سامة ولا تعتبر ضارة بالبيئة.
رمز الزركونيوم
ينتمي النوع المعدني Zr إلى المجموعة 4، وعدده الذري 40 ووزنه الذري 91.224. مركباته الأكثر شيوعًا هي كربيد الزركونيوم، وأكسيد الزركونيوم، وكلوريد الزركونيوم، والزركون، ويوديد الزركونيوم.
خصائص الزركونيوم
يشكل هذا المعدن الانتقالي طبقة أكسيد رقيقة ومدمجة وخاملة. إنه يقاوم التآكل بواسطة الأحماض والقلويات والمياه المالحة وغيرها. تصبح السبائك التي تحتوي على الزنك مغناطيسية عند درجة حرارة أقل من 35 كلفن. تعرف على المزيد حول خصائصها:
- التفاعل الكيميائي : يكون شديد التفاعل عند درجات الحرارة المرتفعة .
- القابلية للطرق : تتميز بأنها قابلة للسحب والسحب، لذلك من السهل تشكيلها ولفها.
- الموصلية الكهربائية: وهي نادرة حيث تصل إلى 4% فقط، ولكنها موصلة حرارية جيدة.
- درجات الانصهار والغليان : أعلى قليلاً من درجات التيتانيوم.
- التغيرات : في درجات الحرارة المنخفضة يكون هيكلها سداسياً مدمجاً.
- الحالة : صلبة.
الخواص الكيميائية والفيزيائية للزركونيوم
- العدد الذري : 40
- نصف القطر التساهمي (Å): 148 م
- متوسط نصف القطر: 155 ساعة
- نصف القطر الذري: 206 م
- السالبية الكهربية: 1.33
- الكثافة: 6.501 جم/ سم3
- المحتوى الحراري للانصهار: 16.9 كيلوجول/مول
- نقطة الانصهار: 2128 ك
- التكوين الإلكتروني: [Kr36] 4d 2 5s 2
- التركيب البلوري: سداسي
- الموصلية الكهربائية: 2.36 10 6 ثانية/م
- المحتوى الحراري للتبخر: 58.2 كيلوجول/مول
- نقطة الغليان: 4644 ك
- سرعة الصوت: 3800 م/ث عند 293.15 ك
- ضغط البخار: 0.00168 باسكال عند 2125 كلفن
أصل الزركونيوم
اسم الزركونيوم يأتي من الكلمة الفارسية زارغون، وتعني اللون الذهبي. يتم استخراج هذا من حجر يسمى الزركون أو كما يطلق عليه أيضًا صفير أو جيرجون. اكتشفه الكيميائي الألماني مارتن هاينريش كلابروث عام 1789 من حجرين معروفين في العصور القديمة هما الزركون والبادلييت. وتم هذا الاكتشاف أثناء فحص جرة من سيلان في المحيط الهندي، وتم تسمية العنصر الجديد باسم زركونيا.
لاحقًا، في عام 1824، شرع كيميائي سويدي يُدعى جونس ياكوف بيرزيليوس في عزله في حالة غير نقية باستخدام فلوريد البوتاسيوم والزركونيوم المخفض. فخلط فلوريد البوتاسيوم والزركونيوم والبوتاسيوم وسخنهم في أنبوب حديدي. وبعد معالجته بالماء والتجفيف والتسخين في حمض الهيدروكلوريك المخفف، تم الحصول على مسحوق مشابه للفحم.
ما هو استخدام الزركونيوم؟
تُستخدم السبائك الخاصة التي تحتوي على 1.5% من القصدير كمواد هيكلية وكسوة للوقود في المفاعلات النووية. كما أنها تستخدم لصنع الخزف والصلب والكاسرات. اكتشف أيضًا تطبيقات أخرى:
الدواء
تعمل السبيكة مع العناصر الأخرى على زيادة مقاومة التآكل للأسنان. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامها لترميم الأسنان، بما في ذلك قشور الزركونيوم. تعتمد المستحضرات والكريمات على كربونات الزركونيوم، التي تعمل على تحييد الأعراض الناتجة عن ملامسة اللبلاب السام.
بناء
نقوم بتصنيع المواد المقاومة للحرارة والبورسلين والصواميل والمسامير والتي تتميز بخصائص مقاومة قوى الشد والتآكل.
تكنولوجيا
يفيد في تبطين أنابيب محطات الطاقة النووية لأنه لا يمتص النيوترونات. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه مع عناصر أخرى في تطوير مغناطيسات فائقة التوصيل ضرورية لتشغيل مسرعات الجسيمات والمعدات اللازمة لأداء الرنين. يتمتع أكسيد الزركونيوم بالقدرة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة ولا يتشوه أو يبلى. ولهذا السبب، يتم استخدامه في صناعة مرشحات الميكروويف والسيراميك وبطانات الفرن.
الحياة اليومية
نظرًا لمقاومته، يتم استخدامه لصنع مقصات وسكاكين خاصة جدًا لا تفقد حدتها على مر السنين. في الواقع، بفضل خصائصه المضادة للميكروبات، يتم استخدامه لتغليف الأطعمة القابلة للتلف، من أجل الحفاظ عليها طازجة لفترة أطول. حتى الزركونيا المكعبة عبارة عن حجر كريم صناعي يسمى الزركون ويقلد الألماس. لديها جاذبية بصرية كبيرة ومستوى عال من الانكسار.
وأخيرا، على الرغم من أن الزركونيوم لا يوجد بشكل طبيعي في الطبيعة، إلا أنه جزء من معادن مختلفة. بالإضافة إلى أن جميع سبائكها مفيدة سواء في الطب أو في الصناعة أو في الحياة اليومية.