Zirkonium

Zirkonium
Zirkoniums plass i periodesystemet
Basisdata
Navn	Zirkonium
Symbol	Zr
Atomnummer	40
Utseende	Sølvhvit
Plass i periodesystemet
Gruppe	4
Periode	5
Blokk	d
Kjemisk serie	transisjonsmetall
Atomegenskaper
Atomvekt	91,224 u
Empirisk atomradius	155  pm
Kalkulert atomradius	206 pm
Kovalent atomradius	148 pm
van der Waal-radius
Elektronkonfigurasjon	[Kr] 4d2 5s2
Elektroner per energinivå	2, 8, 18, 10, 2
Oksidasjonstilstander	4
Krystallstruktur	heksagonal
Fysiske egenskaper
Stofftilstand	fast stoff
Smeltepunkt	1 855 °C
Kokepunkt	4 409 °C
Molart volum	14,02 · 10−6 m³/mol
Tetthet	6 520 kg/m³
Hardhet	5,0 (Mohs skala)
Kritisk temperatur
Kritisk trykk
Kritisk tetthet
Fordampningsvarme	590,5 kJ/mol
Smeltevarme	16,9 kJ/mol
Damptrykk	0,00168 Pa ved 2 125 K
Lydfart	3 800 m/s
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen	1,33
Spesifikk varmekapasitet	270,0 J/(kg · K)
Elektrisk ledningsevne	2,36 · 106 S/m
Termisk ledningsevne	22,7 W/(m · K)
Første ionisasjonspotensiale	640,1 kJ/mol
Andre ionisasjonspotensiale	1 270 kJ/mol
Tredje ionisasjonspotensiale	2 218 kJ/mol
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi – legg gjerne inn.

Zirkonium er et grunnstoff med kjemisk symbol Zr og atomnummer 40. Atommassen er 91,224 (u).

Historie

Det zirkonium-holdige mineralet zirkon er nevnt i bibelske tekster. Man var imidlertid ikke klar over at zirkon inneholdt et ukjent grunnstoff før zirkonium ble oppdaget i 1789 av den tyske kjemikeren Martin Heinrich Klaproth. Det ble isolert i uren form i 1824 av den svenske kjemikeren Jöns Jakob Berzelius, og fremstilt i ren metallisk form i 1925 av Anton Eduard van Arkel og Jan Hendrik de Boer.

Navnet er avledet av navnet på mineralet zirkon som igjen har fått navnet fra arabisk zarkûn som betyr «gullignende».

Zirkoniumatomets elektronskall

Egenskaper

Zirkonium er et skinnende gråhvitt transisjonsmetall som er mykt og formbart. Det er lettantennelig i pulverform, men ikke i fast form. Zirkonium er svært korrosjonsbestandig mot baser, syrer og saltvann. Det løses derimot opp av saltsyre og svovelsyre, spesielt hvis fluor er tilstede. I luft dannes et passiviserende oksidsjikt. Legeringer med sink blir magnetiske under 35 K. Zirkonium er en dårlig elektrisk leder, men leder godt varme.

Isotoper

Naturlig forekommende zirkonium består av 5 isotoper hvorav 4 er stabile: ⁹⁰Zr (51,45%), ⁹¹Zr (17,15%), ⁹²Zr (17,15%), ⁹⁴Zr (17,38%), og én ustabil (og dermed radioaktiv): ⁹⁶Zr (2,8%) med halveringstid 2,41 × 10¹⁹ år. I tillegg er 28 kunstig fremstilte ustabile isotoper kjent. Av disse er de mest stabile ⁹³Zr med halveringstid 1,532 × 10⁶ år, ⁸⁸Zr med halveringstid 83,4 døgn, ⁹⁵Zr med halveringstid 64,02 døgn, og ⁸⁹Zr med halveringstid 3,2674 døgn. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 døgn, og de fleste kortere enn 10 minutter.

CAS-nummer: 7440-67-7

Forekomst

Rent zirkonium

Zirkonium finnes ikke naturlig i ren form. Det fremstilles hovedsakelig fra mineralet zirkon (ZrSiO₄) som finnes i Australia, Brasil, India, Russland, Sør-Afrika, og USA. 80% av zirkon-gruvene ligger i Australia og Sør-Afrika. Zirkonium opptrer alltid sammen med hafnium i zirkon, og de to kjemisk like stoffene er vanskelig å separere. Zirkonium fremstilles også som et biprodukt av titan-produksjon.

I 2007 ble det produsert 1,24 millioner tonn zirkonium på verdensbasis. De største produsentlandene var Australia (550 000 tonn), Sør-Afrika (405 000 tonn) og Kina (170 000 tonn). Verdens utvinnbare zirkonium-reserver er anslått til 38 millioner tonn.

Anvendelse

Zirkonium brukes blant annet i legeringer til kjernereaktorer, romfart, kirurgisk utstyr og flyindustri.