Cirkonijs

Cirkonijs ir ķīmiskais elements ar simbolu Zr un atomskaitli 40. Cirkonijs ir korozijas izturīgs pārejas metāls. To iegūst galvenokārt no cirkona minerāla, no kā arī cēlies elementa nosaukums. Savienojumos cirkonijam parasti ir oksidēšanas pakāpe +4, lai arī var būt +3 un +2. Cirkonija oksīds ir nozīmīgs ugunsizturīgo materiālu komponents.

Cirkonijs
40 2 10 18 8 2 Zr 91,224 g/mol [Kr]4d25s2
Kristālisks cirkonijs
Oksidēšanas pakāpes	+4, +3, +2, +1, 0
Elektronegativitāte	1,33
Blīvums	6520 kg/m3
Kušanas temperatūra	2128 K (1855 °C)
Viršanas temperatūra	4644 K (4371 °C)[1]

Cirkonijs ir 5. perioda un 4. grupas elements.

Vēsture

Cirkoniju saturoši dārgakmeņi — cirkona varietātes jargūns, hiacints un ligūrs, ir zināmi jau kopš senajiem laikiem, toties pašu cirkoniju 1789. gadā Berlīnē atklāja Martins Heinrihs Klaprots. 1808. gadā angļu ķīmiķis Hamfrijs Deivijs centās to iegūt tīrā veidā, veicot elektrolīzi, bet šis mēģinājums nebija sekmīgs. Tīrā veidā to 1824. gadā pirmais ieguva zviedru ķīmiķis Jenss Jākobs Bercēliuss.

Atrašanās dabā

Cirkonijs nekad dabā nav atrasts tīrā veidā. Zemes garozā cirkonija koncentrācija ir 130 mg/kg, bet jūras ūdenī — 0,026 μg/l. Nozīmīgākais minerāls, kas satur cirkoniju, ir cirkons (ZrSiO₄).

Izotopi

Dabā ir sastopami pieci cirkonija izotopi, no kuriem četri ir stabili. Visizplatītākais izotops ir cirkonijs-90 (51,45% no visa kopējā cirkonija daudzuma).^[2] Nākamie izplatītākie ir cirkonijs-94 (17,38%), cirkonijs-92 (17,15%) un cirkonijs-91 (11,22%).^[2] Visretāk ir sastopams nestabilais cirkonijs-96 (2,80%), kura pussabrukšanas periods ir 2,35×10¹⁹ gadi.^[2]

Ir zināmi vēl 28 mākslīgi iegūti cirkonija izotopi, kuru atommasa ir no 78 līdz 110.

Bioloģiskā nozīme

Cirkonija bioloģiskā nozīme nav zināma, lai gan cilvēka ķermenī tā koncentrācija ir 4 mg/kg.

Iegūšana

Cirkonija ieguve 2005. gadā

Visvairāk cirkonija tiek iegūts Austrālijā un Dienvidāfrikā (pa abām valstīm kopā tiek iegūti aptuveni 80% no visa cirkonija). Vēl nozīmīgas atradnes atrodas Brazīlijā, Indijā, Šrilankā, Ukrainā un Amerikas Savienotajās Valstīs. Ik gadu tiek iegūts aptuveni 900 tūkstoši tonnu cirkonija.

Fizikālās īpašības

Cirkonijs ir spožs, pelēkbalts un mīksts metāls, kas normālos apstākļos ir cietviela. Cirkonija kušanas temperatūra ir 1855 °C, bet vārīšanās temperatūra ir 4371 °C.^[1] Tā elektronegativitāte pēc Polinga skalas ir 1,33.

Ķīmiskās īpašības