protonové číslo 40
relativní atomová hmotnost 91.22
elektronegativita 1.2
elektronová konfigurace [Kr]5s24d2
hustota (g·cm-3) 6.51
teplota tání (°C) 1850.0
teplota varu (°C) 4500.0

Zirkonium (40Zr)

historie

  • Roku 1787 M. H. Klaproth isoloval ze zirkonu (ZrSiO4) oxid zirkonia.
  • Roku 1824 J. J. Berzelius připravil zirkonium z fluorozirkoničitanu draselného redukcí.

výskyt

  • zirkon - ZrSiO4 (Austrálie, USA, Brazílie)
  • baddeleyt - ZrO2
  • tyto nerosty jsou doprovázeny harniem (Hf), jehož obsah obvykle představuje 2% obsahu zirkonia (Zr)
    společný výskyt zirkonia a hafnia v přírodě vyplývá z jejich chemické podobnosti, způsobené prakticky shodnými iontovými poloměry

průmyslová výroba

  • Výroba je založena na redukci rud uhlíkem v proudu chloru (Krollova metoda).
  • Velmi čisté zirkonium (Zr )se získá van Arkelovou – de Boerovou metodou.

fyzikální vlastnosti

  • stříbrolesklý kov
  • vysoká teplota tání
  • mechanické vlastnosti závislé na přítomnosti nečistot (O, N, C)
  • jemně práškový je samozápalný

chemické vlastnosti

  • za vyšší teploty reaguje s většinou nekovů
  • odolný vůči korozi (vrstva oxidu)
  • nerozpouští se v kyselinách ani za tepla s výjimkou kyseliny fluorovodíkové (HF)
  • nereaguje ani s horkými roztoky hydroxidů
  • oxidační činidla kov pasivují

užití

  • vynikající odolnost vůči korozi
  • přísada do slitinové oceli
  • přídavek zirkonia k niobu propůjčuje slitině supravodivé vlastnosti, které si udržuje i v silném magnetickém poli
  • potahování tyčí z oxidu uraničitého (UO2) používaných ve vodou chlazených reaktorech

sloučeniny

  • chlorid zirkoničitý (ZrCl4)
    • bílá látka
    • příprava - reakcí oxidu zirkoničitého s chlorem a uhlíkem
      2ZrO2+3C+4Cl2 → 2ZrCl4+CO2+2CO
    • hygroskopický, podléhá hydrolýze:
      ZrCl4+2H2O → ZrO2+4HCl
    • podléhá hydrolýze i v koncentrované kyselině chlorovodíkové (HCl), vzniká dichlorid-oxid zirkoničitý (ZrCl2(O))
  • oxid zirkoničitý (ZrO2)
    • odolný vůči kyselinám a zásadám
    • malá tepelná roztažnost
    • užití
      • žáruvzdorný materiál (tavící kelímky, vyzdívky pecí)
      • podařilo se připravit vláknitý oxid zirkoničitý (ZrO2), vhodný k výrobě tkanin - izolační materiál, filtrace korozivních kapalin
    • zirkoničitany
      • tetraoxozirkoničitany (ZrO4)4-
      • trioxozirkoničitany (ZrO3)2-
        • příprava – reakcí oxidu zirkoničitého (ZrO2) s oxidy, uhličitany nebo dusičnany kovů