Objav: Martin Heinrich Klaproth (1789)
Izolácia: Jöns Jacob Berzelius (1824)
T. topenia
1855 °C
T. varu
4377 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
91.2242 u
Atómový polomer
155 pm
Hustota
6511 kg/m³
Elektronegativita
1.33
Ionizačná energia
640.1 kJ/mol
Elektrónová afinita
41.806 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Základná charakteristika
- Objavil ho Martin Heinrich Klaproth v roku 1789 vo forme oxidu (v mineráli zirkón); v elementárnej podobe ho ako prvý izoloval Jöns Jacob Berzelius v roku 1824.
- Je to tvrdý, lesklý, pevný kov striebristo-bielej farby.
- Patrí medzi prechodné prvky (4. skupina).
- Vyznačuje sa vysokou teplotou topenia (približne 1855 °C) a je hustejší ako titán.
- Je mimoriadne odolný voči korózii vďaka tvorbe tenkej, veľmi stabilnej ochrannej vrstvy oxidu zirkoničitého (ZrO₂).
- Odoláva pôsobeniu väčšiny kyselín a zásad; rozpúšťa sa len v kyseline fluorovodíkovej a koncentrovanej kyseline sírovej.
- Práškové zirkónium je vysoko reaktívny a na vzduchu môže byť pyroforický (samozápalný).
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, hlavným minerálom je zirkón (ZrSiO₄) a baddeleyit (ZrO₂).
- V zlúčeninách má prakticky výlučne oxidačné číslo +IV (zirkoničitý).
- Pre oxidačný stav +IV sú typické koordinačné čísla 6, 7 a 8, čo umožňuje tvorbu rôznych komplexných zlúčenín.
- Kľúčovou vlastnosťou pre jeho hlavné využitie je jeho veľmi nízka schopnosť absorbovať tepelné neutróny.
- Hlavné využitie nachádza v jadrovej energetike ako konštrukčný materiál pre obaly palivových článkov v jadrových reaktoroch (zliatina Zircaloy).
- Používa sa na výrobu chemicky odolných aparatúr, v zliatinách (napr. na zvýšenie odolnosti ocele) a vo forme oxidu zirkoničitého (ZrO₂) ako žiaruvzdorný materiál, keramika a v zubnom lekárstve.
Výroba a využitie zirkónia link
Zirkónium sa vyrába Krollovým procesom z ZrCl₄ po jeho oddelení od HfCl₄. Hlavné využitie je v jadrovej energetike na výrobu obalov jadrového paliva a konštrukčných materiálov reaktorov (vyžaduje sa veľmi čisté Zr bez Hf). Používa sa aj v zliatinách (napr. supravodivé s Nb) a v chemickom priemysle pre svoju odolnosť voči korózii.
Oxid zirkoničitý link
Oxid zirkoničitý (ZrO₂) je biely, extrémne žiaruvzdorný (t.t. ≈ 2700 °C) a chemicky odolný materiál. Známy je aj pod menom zirkónia. Používa sa na výrobu vysokovýkonnej keramiky (napr. keramické nože), zubných implantátov, žiaruvzdorných a chemicky odolných materiálov pre laboratóriá (napr. v chémii – kelímky pre zahrievanie a reakcie so silnými kyselinami) a ako imitácia diamantu.
Chlorid zirkoničitý link
Chlorid zirkoničitý (ZrCl₄) je biela kryštalická pevná látka, ktorá sublimuje. Pripravuje sa karbochloráciou ZrO₂:
\( \ce{ZrO2(s) + 2C(s) + 2Cl2(g) ->[\text{t}] ZrCl4(g) + 2CO(g)} \)
Reaguje s vodou (hydrolyzuje):
\( \ce{ZrCl4(s) + 2H2O(l) -> ZrO2(s) + 4HCl(aq) \quad (zjednodušene)} \)
Je medziproduktom pri výrobe kovového zirkónia a pri separácii Zr od Hf.
