Kimyasal element zirkonyum, 40 atom numarasına ve Zr sembolüne sahiptir. Zirkonyumun en önemli kaynağı, zirkonyum teriminin türetildiği zirkon mineralidir. Bu isim, zirkondaki “altın gibi” veya “altın benzeri” anlamına gelen Farsça zargun kelimesiyle ilgilidir. Titanyuma ve daha az ölçüde hafniyuma benzeyen güçlü, parlak bir geçiş metalidir. Gri-beyaz renktedir. Zirkonyum çoğunlukla refrakter ve opaklaştırıcı olarak kullanılırken, mükemmel korozyon direnci nedeniyle az miktarda alaşım maddesi olarak da kullanılır. Zirkonyumdan zirkonyum dioksit ve zirkonosen diklorür dahil olmak üzere çok sayıda inorganik ve organometalik bileşik oluşur. Doğada var olan beş izotoptan dördü kararlıdır. Zirkonyum ile yapılan bileşiklerin bilinen bir biyolojik amacı yoktur.
Zirkonyum’un Özellikleri
Zirkonyum, normal sıcaklıkta katı olan parlak, grimsi beyaz, yumuşak, dövülebilir, sünek bir metaldir; ancak daha düşük saflıklarda kırılgan ve serttir. Zirkonyum toz halindeyken çok yanıcıdır, ancak katı haldeyken alev alma olasılığı çok daha düşüktür. Zirkonyum tuzlu suya, asitlere, alkalilere ve diğer kimyasallara karşı yüksek düzeyde korozyon direncine sahiptir. Ancak flor mevcut olduğunda, sülfürik ve hidroklorik asitlerde çözünecektir. Çinko alaşımları 35 K’nin altındaki sıcaklıklarda manyetik hale gelir.
Zirkonyumun erime noktası 1855 ° ve kaynama noktası 4409 ° C’dir. Pauling ölçeğinde, zirkonyum 1.33 elektronegatifliğe sahiptir. Zirkonyum, hafniyum, itriyum, lantan ve aktinyumdan sonra, bilinen değerlere sahip d-blok elementleri arasında beşinci en düşük elektronegatifliğe sahiptir.
Zirkonyum, ortam sıcaklığında α-Zr olarak adlandırılan altıgen olarak yakın paketlenmiş bir kristal yapıya sahiptir ve 863 °C’de gövde merkezli kübik bir kristal yapı olan α-Zr den β-Zr’ye dönüşür. Erimeden önce zirkonyum β-fazındadır.
Zirkonyum’un İzotopları
Doğada bulunan beş zirkonyum izotopu vardır. 90Zr, 91Zr, 92Zr ve 94Zr radyoaktif elementlerinin hepsi kararlıdır, 94Zr’nin ise 1,10×1017 yıldan daha uzun bir yarı ömürle (deneysel olarak görülmemiştir) çift beta bozunumu yaşayacağı tahmin edilmektedir. Zirkonyumun en uzun ömürlü radyoizotopu, 2,4×1019 yıllık bir yarı ömre sahip olan 96Zr’dir. Doğal olarak oluşan bu izotopların en yaygın olanı, tüm zirkonyumun %51,45’ini oluşturan 90Zr’dir. Zirkonyumun yalnızca %2,80’ini oluşturan 96Zr, en az rastlanan zirkonyumdur.
Atom kütleleri 78 ila 110 arasında değişen 28 sentetik zirkonyum izotopu yaratılmıştır. Yarılanma ömrü 1,53×106 olan 93Zr, en uzun ömre sahip insan yapımı izotoptur. Zirkonyumun en yüksek kütleye sahip radyoaktif izotopu olan 110Zr’nin yarı ömrünün 30 milisaniye olduğu düşünülmektedir. Kütlesi 93 veya daha fazla olan radyoaktif izotoplar elektron emisyonu yoluyla bozunurken, kütlesi 89 veya daha az olanlar pozitron emisyonu yoluyla bozunur. Sadece elektron yakalama yoluyla bozunan 88Zr bir istisnadır.
Ayrıca zirkonyumun beş metastabil izomeri vardır: 83mZr, 85mZr, 89mZr, 90m1Zr, 90m2Zr ve 91mZr. Bunlardan 131 nanosaniye olan 90m2Zr yarı ömrü en kısa olanıdır. En uzun ömürlü element ise 4.161 dakikalık yarı ömre sahip olan 89mZr’dir.
Zirkonyum’un Bulunurluğu
Yer kabuğu 130 mg/kg zirkonyum içerir ve deniz suyu 0,026 g/L içerir. Su ile ilgili doğal kararsızlığı nedeniyle, doğada doğal bir metal değildir. Esas olarak Avustralya, Brezilya, Hindistan, Rusya, Güney Afrika ve Amerika Birleşik Devletleri’nde ve dünya genelinde daha az konsantrasyonlarda bulunan bir silikat minerali olan zirkon (ZrSiO4), zirkonyumun ana ticari kaynağıdır. 2013 yılı itibariyle Güney Afrika ve Avustralya dünya zirkon madenciliğinin üçte ikisini gerçekleştirmektedir. Dünya çapında zirkon yatakları 60 milyon tonu aşmakta ve yılda 900.000 ton zirkonyum üretilmektedir.
Önemli cevherler baddeleyit ve eudialyte dahil olmak üzere 140’tan fazla farklı mineral zirkonyum içerir.
Zirkonyum güneşte ve meteoritlerde bulunmuştur ve S tipi yıldızlarda nispeten yaygındır. Karasal kayalarla karşılaştırıldığında, Ay’a yapılan çok sayıda Apollo görevinden dönen Ay kayası örnekleri yüksek bir zirkonyum oksit seviyesine sahipti.
Zirkonyumun kendine özgü 3+ değerlik durumuna ilişkin araştırmalarda EPR spektroskopisi kullanılmıştır. İzotopik olarak zenginleştirilmiş (%94,6)91Zr katkılı ScPO4 tek kristalleri oluşturularak, başlangıçta Fe katkılı ScPO4 tek kristallerinde parazit bir sinyal olarak fark edilen Zr3+ EPR spektrumu kesin olarak tanınmıştır. Ayrıca, doğal olarak bol miktarda bulunan ve izotopik olarak zenginleştirilmiş Zr ile katkılanmış LuPO4 ve YPO4 tek kristalleri üretilmiş ve çalışılmıştır.
Kaynak: Wikipedia
