Cirkónium

kémiai elem, rendszáma 40, vegyjele Zr
Ez a közzétett változat, ellenőrizve: 2023. június 1.

A cirkónium az átmenetifémek közé tartozó kémiai elem. Rendszáma 40, vegyjele Zr, nyelvújításkori neve jácany.[1] Ezüstfehér színű, jól alakítható, nagy szilárdságú fém, az olvadáspontja 1857 °C. Kémiailag ellenálló. Főként ötvözőelemként használják, például acélötvözetek készítésére. A vegyületeiben főként +4 oxidációs számmal található meg.

40 Ittriumcirkóniumnióbium
Ti

Zr

Hf
   
               
               
                                   
                                 
                                                               
                                                               
   
40
Zr
Általános
Név, vegyjel, rendszám cirkónium, Zr, 40
Latin megnevezés zirconium
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 4, 5, d
Megjelenés ezüstfehér
Atomtömeg 91,224(2)  g/mol
Elektronszerkezet [Kr] 4d² 5s²
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 10, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 6,52 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 5,8 g/cm³
Olvadáspont 2128 K
(1855 °C, 3371 °F)
Forráspont 4682 K
(4409 °C, 7968 °F)
Olvadáshő 14 kJ/mol
Párolgáshő 573 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 25,36 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 2639 2891 3197 3575 4053 4678
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet hexagonális
Oxidációs szám 4
(amfoter oxid)
Elektronegativitás 1,33 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 640,1 kJ/mol
2.: 1270 kJ/mol
3.: 2218 kJ/mol
Atomsugár 155 pm
Atomsugár (számított) 206 pm
Kovalens sugár 148 pm
Egyebek
Mágnesség nincs adat
Fajlagos ellenállás (20 °C) 421 nΩ·m
Hővezetési tényező (300 K) 22,6 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 5,7 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 3800 m/s
Young-modulus 68 GPa
Nyírási modulus 33 GPa
Poisson-tényező 0,34
Mohs-keménység 5,0
Vickers-keménység 903 MPa
Brinell-keménység 650 HB
CAS-szám 7440-67-7
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A cirkónium izotópjai
izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás
mód energia (MeV) termék
88Zr mest. 83,4 d ε - 88Y
γ 0,392D -
89Zr mest. 78,4 h ε - 89Y
β+ 0,902 89Y
γ 0,909D -
90Zr 51,45% Zr stabil 50 neutronnal
91Zr 11,22% Zr stabil 51 neutronnal
92Zr 17,15% Zr stabil 52 neutronnal
93Zr mest. 1,53·106 y β- 0,060 93Nb
94Zr 17,38% Zr stabil 54 neutronnal
88Zr mest. 83,4 d β 0,368, 0,400 88Y
γ 0,724, 0,756 -
96Zr 2,8% >3,9·1020 y ββ ? 96Mo
Hivatkozások

Neve arab eredetű: zargun = aranyszínű. Ez a cirkondrágakő elnevezése, amelyben Martin Heinrich Klaproth az elemet felfedezte 1789-ben. Elemi állapotban Jöns Jakob Berzelius állította elő 1824-ben.

Kémiai tulajdonságai

szerkesztés

A tömör cirkónium ellenáll a levegő oxigénjének, drót formájában azonban meggyújtható. Égésekor cirkónium-dioxid keletkezik. Kémiailag ellenálló alacsonyabb hőmérsékleteken. A sósav, a kénsav és a salétromsav még magasabb hőmérsékleten is alig oldja. Királyvízben, illetve a hidrogén-fluorid oldatában viszont könnyen feloldódik.

Előfordulása a természetben

szerkesztés

A természetben rendkívül szétszórtan található meg, gyakorlatilag minden szilikátkőzetben előfordul. A legfontosabb ásványa a cirkon (ZrSiO4).

Előállítása

szerkesztés

Az előállítás során természetes alapanyagokból indulnak ki. Cirkónium-dioxidot a legfontosabb ásványaiból, a cirkonhomokból és a cirkonföldből nyerik. A magas minőségű végtermék szempontjából a megfelelő szemcseméret és az anyag tisztasága nélkülözhetetlen.

Felhasználása

szerkesztés
 
Cirkóniumrúd
  • Atomerőművekben reaktorszerkezeti anyag. Az acélnál sokkal kevésbé nyeli el a neutronokat, jól bírja a reaktor magjában uralkodó viszonyokat. A gyújtóbombák és nyomjelző lövedékek köpenye is cirkóniumból készül. A cirkónium-oxid a csiszolótárcsák, dörzspapírok bevonata.
  • A cirkónium-dioxid a kerámiához hasonló tulajdonságokkal bíró de azzal nem összetévesztendő anyag. A fogászatban és a különlegesen nagy hajlítószilárdságot igénylő esetekben használják.
  • Cirkóniummal dezoxidálják az acélolvadékot acélgyártás során.
  1. Szőkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
  • Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret. 3. kiadás. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. 1963. 113. o.  
  • Kis kémiai szótár. Fordította Hársing Lászlóné. Budapest: Gondolat. 1972. 72. o.  
  • Hans Breuer: Atlasz – Kémia. Fordította Ungvárai János és Ungvárainé dr. Nagy Zsuzsanna. Harmadik, javított kiadás. Budapest: Athenaeum 2000 Kiadó Kft. 2003. 232. o. ISBN 963-9471-35-6  
  • Dr. Otto – Albrecht Neumüller: Römpp vegyészeti lexikon. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. 1981. 1 kötet., 514–516. o. ISBN 963-10-3269-8  
  • N. N. Greenwood – A. Earnshaw: Az elemek kémiája. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó. 2004. 3 kötet., 1311., 1326 és 1329. o. ISBN 963-19-5255-X  

További információk

szerkesztés
A Wikimédia Commons tartalmaz Cirkónium témájú médiaállományokat.

Kapcsolódó szócikkek

szerkesztés