Zirkonyum

Sembol: Zr
Atom numarası: 40
Atom ağırlığı: 91.224 g/mol
Normal koşullarda (25 C 298 K) gümüşümsü beyaz renkli katı
Metal
d-blok elementi
Zirkonyum metali ilk olarak 1789 yılında Martin Heinrich Klaproth tarafından keşfedilmiştir. 1824 yılında ise Jons Jakob Berzelius tarafından izole edilmiştir.
Bilinen mineralleri zirkon (ZrSiO4) ve baddeleyit (ZrO2) tir. Baddeleyit'in (1892de Sri Lankada keşfeden Joseph Baddeleyin isminden) eşanlamlıları zirkonyum oksit, zirkonyum dioksit ve zirkonya'dır. Dolayısı ile kelime yapısı itibarı ile benzeşen, ancak farklı kimyasal komposizyonlar olan zirkon ve zirkonya birbirlerine karıştırılmamalıdır. Zirkonya sözcüğü, VITA firmasının tescilli markası olan Zirconia ile de karıştırılmamalıdır. Zirkonyumun başlıca elde edildiği kaynak zirkon (ZrSiO4) madenleri olup, bunlar Avustralya, Brezilya, Hindistan, Rusya ve ABDdedir. Zirkon içerisinde her zaman 50/1 oranında hafnium (Hf) elementi de bulunur. Zirkonyum heksagonal kristal formunda bir yapı gösterir. Sıcaklığa ve korozyona karşı çok dirençlidir. Birçok farklı bileşik halinde bulunabilir. Bunların en önemlisi zirkonya (ZrO2) bileşiğidir.
Zirkonyum eldesi ZrCl4 bileşiğinin magnezyum ile veya kalsiyum ile indirgenmesi ile elde edilir. Çok reaktif bir madde olup, havada ve sıvı içerisinde hemen oksitle kaplanır ve korozyona dirençli bir hale gelir. Metal olarak dökümü sırasında havadaki oksijen ve azot ile etkileşmemesi gerekmekte ve bu nedenle titanyum teknolojisinde olduğu gibi özel fırınlarda işlenilebilmektedir. Zirkonyum metali bombaların yapısında, flaşlarda ve nükleer sanayi gibi çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Diş hekimliğinde ise zirkonyum minerali olan zirkonyadan elde edilen zirkonya seramiği formu kullanılır. Blok şeklinde üretilen zirkonyum kalıplar CAD CAM sistemi ile bilgisayar destekli freze işlemi ile kazınarak kaplama diş altyapısı hazırlanır.
Baddeleyit mineralinin aşağıdaki reaksiyonu sonucunda ZrCl4 bileşiği elde edilir. Ayrıca Diş hekimliğinde Kuron olarak adlandırılır.
ZrO2 + 2 Cl2 + 2 C (900 C) - ZrCl4 + 2 CO
ZrCl4 + 2 Mg (1100 C) - 2 MgCl2 + Zr
Reaksiyon çelik kaplarda gerçekleştirilmelidir. Havadaki oksijen ve azot ile etkileşmemesi gerekmektedir.
Kullanım alanları

Zirkonyum metali korozyona dayanıklılığı ve nötronlara karşı geçirgen olması nedeniyle nükleer reaktörlerin yapı malzemesi olarak,
Yanıcı özelliğinden dolayı askeriyede,
ZrO2, erime noktasının yüksek olması nedeniyle ateşe dayanıklı malzemelerin yapımında, cam ve seramik endüstrisinde,
Düşük sıcaklıklara süperiletken özelliği nedeniyle zirkonyum-niobyum alaşımları süperiletken mıknatısların yapımında,
Korozyona dayanıklılığı nedeniyle birçok aletin yapımında,
Rengi dolayısıyla estetik diş hekimliği uygulamalarında altyapı malzemesi olarak kullanılmaktadır.
Zirkonyumun reaksiyonları

Hava ile reaksiyonu: Zirkonyum metalinin yüzeyini kaplayan oksit tabakası havaya karşı inaktif olmasına neden olur. Buna rağmen havada yakılması ile zirkonyum(IV) oksit bileşiğini oluşturur
(Zr (k) + O2 (g) - ZrO2 (k))
Su ile reaksiyonu: Zirkonyum metali normal koşullar altında su ile reaksiyon vermez.
Asit ile Reaksiyonu: Zirkonyum metalinin yüzeyini kaplayan oksit tabakası asitlere karşı inaktif olmasına neden olur. Sadece hidroflorik asit içerisinde çözünerek floro kompleksleri oluşturur.
Baz ile Reaksiyonu: Zirkonyum metali normal koşullar altında alkali çözeltilerle reaksiyona girmez.