Cyrkon (pierwiastek)

Cyrkon

itr ← cyrkon → niob
Ti ↑ Zr ↓ Hf 40 Zr
Wygląd
srebrzystoszary
Widmo emisyjne cyrkonu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	cyrkon, Zr, 40 (łac. zirconium)
Grupa, okres, blok	4 (IVB), 5, d
Stopień utlenienia	IV
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości tlenków	amfoteryczne
Masa atomowa	91,222 ± 0,003
Stan skupienia	stały
Gęstość	6511 kg/m³
Temperatura topnienia	1855 °C
Temperatura wrzenia	4409 °C
Numer CAS	7440-67-7
PubChem	23995
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny 155 (obl. 206) pm 148 pm Konfiguracja elektronowa [Kr]4d25s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 10, 2 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 1,33 1,22 Potencjały jonizacyjne I 640,1 kJ/mol II 1270 kJ/mol III 2218 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 58,2 kJ/mol Ciepło topnienia 16,9 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 1,68×10−3 Pa (2125 K) Konduktywność 2,36×106 S/m Ciepło właściwe 270 J/(kg·K) Przewodność cieplna 22,7 W/(m·K) Układ krystalograficzny heksagonalny Twardość • w skali Mohsa 5 Prędkość dźwięku 3800 m/s Objętość molowa 14,02×10−6 m³/mol
Najstabilniejsze izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 88Zr syn. 83,4 dni w.e. 88Y 89Zr syn. 78,4 h w.e. β+ 0,902 89Y 89Y 90Zr 51,45% stabilny izotop z 50 neutronami 91Zr 11,22% stabilny izotop z 51 neutronami 92Zr 17,15% stabilny izotop z 52 neutronami 93Zr ślady 1,53×106 lat β− 0,060 93Nb 94Zr 17,38% 1,1×1017 lat β−β− 94Mo 95Zr syn. 64,03 dni β− 1,121 95Nb 96Zr 2,8% 2,0×1019 lat β−β− 3,348 96Mo
Niebezpieczeństwa Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Niebezpieczeństwo Zwroty H H250, H260, EUH014 Zwroty P P210, P222, P223, P231+P232, P233, P370+P378 Numer RTECS ZH7070000
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Cyrkon (Zr, łac. zirconium) – pierwiastek chemiczny, z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od minerału o tej samej nazwie – cyrkonu (ZrSiO₄). Innym minerałem tego pierwiastka jest baddeleit (ZrO₂).

Charakterystyka

Cyrkon występuje w skorupie ziemskiej w ilości 130 ppm wagowo (30 ppm atomów). Przypomina właściwościami chemicznymi hafn znajdujący się bezpośrednio pod nim w układzie okresowym – rozdzielenie ich jest trudne.

Występuje w dwóch odmianach alotropowych: krystalicznej (miękki, biały, kowalny) i amorficznej (niebiesko-czarny proszek).

Historia odkrycia

W 1789 roku Martin Klaproth otrzymał z Cejlonu kilka próbek minerału o nazwie cyrkon (nazwa prawdopobonie z języka perskiego znaczy złocisty). Wydzielił z niego krzemionkę i nieznaną „ziemię” którą nazwał „cyrkonia”. Klaproth wykazał, że taki sam skład chemiczny ma inny minerał pochodzący z Cejlonu – hiacynt (oba te minerały są krzemianami cyrkonu, ZrSiO₄). Wyniki Klaprotha potwierdzili w 1797 roku francuscy chemicy, Guyton de Morveau i Louis Vauqueliin. Opisali oni też inny minerał cyrkonu, badeleit, ZrO₂. Wolny pierwiastek wyizolował jednak dopiero Jöns Jacob Berzelius w 1824 roku, po 11 latach badań, ogrzewając sześciofluorocyrkonian potasu z metalicznym potasem:

K₂ZrF₆ + 4K → 6KF + Zr

Zastosowanie

Ma bardzo niski przekrój czynny na wychwyt neutronów, w postaci stopu zircaloy stosuje się go więc jako składnik koszulek paliwowych paliwa jądrowego reaktorów jądrowych. Do tego celu należy go jednak oczyścić z hafnu, wykazującego dla odmiany wysoki przekrój czynny na wychwyt neutronów.

Związki cyrkonu znalazły zastosowanie w kosmetyce (kremy, antyperspiranty, dezodoranty), zakazane jednak zostały przy produkcji kosmetyków w aerozolu w USA. Ponadto znajduje się na kanadyjskiej liście niezalecanych składników. Toksyczny dla układu oddechowego w przypadku inhalacji, uznany za bezpieczny w produktach, które nie są w aerozolu. Może wywoływać kontaktowe reakcje alergiczne.

Tlenek cyrkonu(IV), ZrO₂, wykorzystywany jest do produkcji cyrkonii – syntetycznych kamieni ozdobnych.

Cyrkon-95

Nietrwały izotop cyrkonu emitujący promieniowanie beta o energiach 365 keV (54,7%) i 398 keV (44,6%). Stanowi produkt rozszczepienia uranu. Występuje w równowadze promieniotwórczej z niobem-95. Wysoce radiotoksyczny. Skażenie dopuszczalne wynosi 740 kBq.