Zirkoniumdioksidi

Zirkoniumdioksidi eli zirkonia (ZrO2) on zirkonium- ja oksidi-ionien muodostama epäorgaaninen ioniyhdiste. Luonnossa se esiintyy harvinaisena baddeliittimineraalina.

Rakenne ja ominaisuudet 
Zirkoniumdioksidi voi esiintyä neljänä eri kidemuotona: monokliinisenä, tetragonaalisena, ortorombisena ja kuutiollisena fluoriittirakenteena. Näistä monokliininen on pysyvin matalissa lämpötiloissa ja stabiili aina 850–1 200 °C:n lämpötilaan saakka, jolloin sen kiderakenne muuntuu tetragonaaliseksi. Tetragonaalinen zirkoniumdioksidi vaihtuu alkeiskopiltaan ortorombiseksi suuren paineen vaikutuksesta. Kuutiollinen zirkoniumoksidi havaittiin röntgendiffraktion avulla ja alkeiskopin siirtymä tetragonaalisesta kuutiolliseksi tapahtuu 2 370 °C:n lämpötilassa ja on reversiibeli.

Zirkoniumdioksidin sulamispiste on varsin korkea ja sen lämpötilankestoa voidaan parantaa lisäämällä siihen yttrium-, magnesium- tai kalsiumoksidia. Yhdiste ei liukene veteen ja hapoistakin sitä liuottavat vain kuuma väkevä rikkihappo ja vetyfluoridi. Kuumennettaessa korkeaan lämpötilaan zirkoniumoksidi voi reagoida muiden metallioksidien kanssa muodostaen zirkonaatteja.

Valmistus 
Zirkoniumdioksidia tuotetaan teollisesti kuumentamalla zirkoniumsuoloja usein epäorgaanisten happojen läsnä ollessa. Näin tuotettu yhdiste on usein rakenteeltaan metastabiilia tetragonaalista tai kuutiollista zirkoniumoksidia, josta saadaan monokliinisiä kiteitä kuumentamalla. Nämä poikkeukselliset muodot johtuvat muiden ionien vaikutuksesta. Zirkoniumdioksidin vuosittainen maailmanlaajuinen tuotanto on useita miljoonia tonneja.

Käyttö 
Zirkoniumdioksidi kestää hyvin korkeita lämpötiloja, minkä vuoksi sitä käytetään tulta kestävissä materiaaleissa. Yhdisteelle on käyttöä myös valkoisena väriaineena, lasin taittokerrointa parantavana yhdisteenä, pietsosähköisten kiteiden valmistuksessa ja lambda-antureissa ja hammaslääketieteessä. Zirkoniumdioksidista tuotetaan myös muita zirkoniumyhdisteitä, kuten zirkoniumkarbidia ja siitä pelkistetään metallista zirkoniumia

Hiottua zirkoniumdioksidia voidaan käyttää myös koruissa timanttien korvikkeena. Sen taitekerroin ei kuitenkaan ole aivan yhtä suuri kuin timantilla.

Lähteet

Aiheesta muualla 

Tampereen teknillinen yliopisto, Materiaaliopin laitos: Zirkoniumoksidi ZrO2 
ChemBlink: Zirconium dioxide 

Oksidit
Zirkoniumyhdisteet