# சிர்க்கோனியம்



**சிர்க்கோனியம்** *(Zirconium)* என்பது Zr என்ற மூலக்கூற்று வாய்ப்பாடு கொண்ட ஒரு தனிமமகும். இதன் அணு எண் 40 ஆகும். மேலும் இத்தனிமத்தின் அணு நிறை 91.22, அடர்த்தி 6490 கிகி /கமீ, உருகு நிலையும், கொதி நிலையும் முறையே 1852 பாகை செல்சியசு ,4371 பாகை செல்சியசு ஆகும் . மற்றும் இதன் இணைதிறன் 4. ஆகும். இயற்கையில் தனித்த நிலையில் சிர்க்கோனியம் கிடைப்பதில்லை. தாதுக்களுடன் சேர்ந்தே இது கிடைக்கிறது.  

சிர்கான் என்ற கனிமத்தின் பெயரிலிருந்தே சிர்க்கோனியம் என்ற பெயர் எடுக்கப்பட்டுள்ளது. இதுவே சிர்க்கோனியத்தின் மிக முக்கியமான தாதுவாகும். தங்க நிறம் என்ற பொருள் கொண்ட சார்கன் என்ற பாரசீக மொழிச் சொல்லிலிருந்து சிர்கான் என்ற பெயர் வந்துள்ளதாக கூறப்படுகிறது.  

## வரலாறு

1789 ல் ஜெர்மன் நாட்டின் கலாப் ரோத், சிர்கான் எனும் கனிமத்திலிருந்து சிர்கோனியத்தைப் பிரித்தெடுத்தார். இதன் கனிமம் பொன்னிறம், ஆரஞ்சு, கத்திரிப்பூ ஊதா போன்று பல நிறங்களுடன் காணப்பட்டதால் அதை விலை மதிப்புள்ள கற்களாகக் கருதினார். அரேபிய மொழியில் ஜார்கன் என்றால் “பொன் போன்ற” என்று பொருள் .இதிலிருந்தே சிர்கோனியம் வருவிக்கப்பட்டது. இதற்கு இலக்கியங்களில் பல பெயர்கள் காணப்படுகின்றன. ஹயா சிந்த், ஜாசிந்த், ஜார்கன் போன்ற சொற்கள் சிர்கோனியக் கனிமத்தைக் குறிப்பிடுவதாகும். பழங்காலத்தில் இதை நகை செய்யப் பயன்படுத்தினார்கள்.  

சிர்கான் என்பது சிர்கோனியம் சிலிகான் ஆக்சைடாகும். சிகோனியத் தனிமங்கள் உலகில் ஓரளவு மிகுதியாகக் கிடைக்கப்பெறினும் அதிலிருந்து சிர்கோனியத்தைப் பிரித்தெடுப்பது மிகவும் சிக்கலானதாக இருக்கின்றது. இதற்குக் காரணம் உயர் உருகு நிலையும், உருகிய நிலையில் வளிமங்களை உட்கிரகித்துக் கொள்ளும் பண்பையும் சிர்கோனியம் பெற்றிருப்பதே ஆகும்.  

1824 ல் சுவீடன் நாட்டு அறிவியலாளர் பெர்சியஸ் இத் தனிமத்தைப் பிரித்தெடுத்தார். சிர்கோனியம், சிர்கான் மணலாகவும் சிர்கோனியம் ஆர்த்தோ சிலிகேட்டாகவும் இயற்கையில் அதிகம் கிடைக்கின்றது. இதன் செழுமை நிக்கல், செம்பு, ஈயம், துத்தநாகம், டின் மற்றும் பாதரசத்தின் செழுமையை விட அதிகமாக இருக்கின்றது. சிர்கானில் சிர்கோனியத்தின் செறிவு 61-67 % ஆகும். சிர்கோனியம் சூரியன் மற்றும் ஐந்து வகை விண்மீன்களிலும் எரிகற்களிலும் காணப்படுகின்றது. நிலவின் மண்ணில் சிர்கோனிய ஆக்சைடின் செழுமை பூமியைக் காட்டிலும் அதிகமாக உள்ளது.  

புவியின் மேலோட்டிற்குள் சிர்க்கோனியம் 130 மி.கி/கி.கி என்ற அடர்த்தியில் காணப்படுகிறது. கடல்நீரில் 0.026 μகி/லி என்ற அடர்த்தியில் உள்ளது. இயற்கையில் இது சிர்க்கோனியம் உலோகமாகக் கிடைப்பதில்லை. நீரின் இயல்புக்கு ஏற்ப இது தன்னுடைய உள்ளார்ந்த நிலையின்மையை பிரதிபலிக்கிறது. சிர்க்கோனியத்தின் சிலிக்கேட்டு கனிமமான சிர்கான் (ZrSiO4) ஒரு முக்கியமான வர்த்தக மாதிரியாகும். ஆத்திரேலியா, பிரேசில், இந்தியா, உருசியா, தென் ஆபிரிக்கா மற்றும் அமெரிக்கா போன்ற நாடுகளில் சிர்கான் பெருமளவிலும் மற்ற நாடுகளில் சிறிய அளவிலும் கிடைக்கிறது. 2013 ஆம் ஆண்டின் கணக்கெடுப்பின்படி மூன்றில் இரண்டுபாகம் சிர்க்கோனியம் ஆத்திரேலியா மற்றும் தென் ஆபிரிக்காவில் தோண்டி எடுக்கப்பட்டுள்ளது. உலகெங்கிலும் உள்ள சிர்க்கோன் இருப்பு 60 மில்லியன் டன்களாகும். மேலும் உலகில் ஆண்டுக்கு 9,00,000 டன்கள் சிர்க்கோனியம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.  

பேடிலைட்டு, கோசுனரைட்டு உள்ளிட்ட கனிமங்களுடன் 140 வகையான கனிமங்களுடன் சேர்ந்து சிர்க்கோனியம் காணப்படுகிறது.  
சிர்க்கோனியம் எசு- வகை நட்சத்திரங்களில் ஒப்பீட்டளவில் ஏராளமாக உள்ளது, மேலும் இது சூரியன் மற்றும் விண்கற்களிலும் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. சந்திரனுக்கு பல அப்பல்லோ திட்டங்கள் மூலம் கொண்டுவரப்பட்ட சந்திர பாறை மாதிரிகளில் புவிப்பாறைகள் போல உயர் சிர்கோனியம் ஆக்சைடு உள்ளடக்கத்தைக் கொண்டிருக்கின்றன . டான்டலம், டைட்டானியம், நையோபியம் போல சிர்கோனியம் அரிப்பெதிர்ப்பைக் கொடுத்தாலும் அவற்றைவிட மேலானது. ஏனெனில் சிர்கோனியம் காரங்கள், அமிலங்கள், உப்புநீர் மற்றும் இதர அரிக்கும் முகவர்களால் அரிக்கப்படுவதில்லை.  

### ஐசோடோப்புகள்

இயற்கையாகத் தோன்றும் சிர்க்கோனியத்திற்கு ஐந்து ஐசோடோப்புகள் உண்டு. 90Zr, 91Zr, 92Zr மற்றும் 94Zr ஐசோடோப்புகள் நிலைப்புத் தன்மை கொண்டவையாகும். 94Zr ஐசோடோப்பு 1.10×1017 ஆண்டுகள் அரைவாழ்வுக் காலத்தைக் கொண்டு இரட்டைப் பீட்டா சிதைவு அடையுமென ஊகிக்கப்படுகிறது. 96Zr ஐசோடோப்பு 2.4×1019 ஆண்டுகள் என்ற மிக நீண்ட அரைவாழ்வுக் காலத்தைப் பெற்ற கதிரியக்க ஐசோடோப்பு என்ற சிறப்பைப் பெற்றுள்ளது. இயற்கையாகத் தோன்றும் ஐசோடோப்புகளில் , 90Zr பொதுவானதாகும். அனைத்து ஐசோடோப்புகளிலும் 51.45% அளவுக்கு இது காணப்படுகிறது. 96Zr ஐசோடோப்பு அரிதானதாக வெறும் 2.80% சிர்க்கோனியம் அளவுக்கு மட்டுமே காணப்படுகிறது.  

78 முதல் 110 வரை அணுநிறைகள் கொண்ட 28 செயற்கை ஐசோடோப்புகள் உருவாக்கப்படுகின்றன. இவற்றில் 1.53×106 ஆண்டுகள் அரைவாழ்வுக் காலம் கொண்ட 93Zr ஐசோடோப்பு அதிக நிலைப்புத் தன்மை கொண்டதாகக் கருதப்படுகிறது. 110Zr ஐசோடோப்பு சிர்க்கோனியத்தின் மிகக்கனமான ஐசோடோப்பு ஆகும். இது அதிகமான கதிரியக்கத் தன்மையையும் கொண்டுள்ளது. 93 மற்றும் இதற்கு அதிகமான அணுநிறை கொண்ட கதிரியக்க ஐசோடோப்புகள் எலக்ட்ரான்களை உமிழ்கின்றன. 89 மற்றும் இதற்கு அதிகமான அணுநிறை கொண்ட கதிரியக்க ஐசோடோப்புகள் பாசிட்ரானை உமிழ்கின்றன. 88Zr ஐசோடோப்பு ஒன்று மட்டும் விதிவிலக்காக எலக்ட்ரான் பிடிப்பு எனப்படும் எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோ இழப்பு மூலம் சிதைவடைகிறது. 2003 முதல் 2007 வரையிலான காலத்தில் சிர்கான் கனிமத்தின் விலை நிலையாக டன்னுக்கு $360 முதல் $840 வரை அதிகரித்துக் காணப்பட்டது. பதப்படுத்தப்படாத சிர்க்கோனியத்தின் விலை டன்னுக்கு $39,900 இலிருந்து $22,700 ஆக வீழ்ச்சியடைந்தும் காணப்பட்டது. சிர்கானை விட சிர்க்கோனியம் உலோகம் அதிக விலை நிர்ணயிக்கப்படுகிறது. ஏனெனில் ஒடுக்கும் செயல்முறைக்கு அதிக செலவு பிடிக்கிறது. பொதுவாக, இந்த சேர்மங்கள் நிறமற்றும் டையாகாந்தப் பண்பைக் கொண்டும் திண்மங்களாக உள்ளன. இவற்றில் சிர்க்கோனியம் +4 என்ற ஆக்சிசனேற்ற நிலையில் உள்ளது. Zr(III) சேர்மங்கள் மிகக் குறைவாகவே உள்ளன. Zr(II) சேர்மங்கள் மிகவும் அரிதானவையாகும்.  

## ஆக்சைடுகள், நைட்ரைடுகள்

மிகவும் பொதுவான ஓர் ஆக்சைடு சிர்க்கோனியம் டையாக்சைடு (ZrO2) ஆகும். இது சிர்க்கோனியா என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. தெளிவான வெள்ளை நிறத்துடன் சிர்க்கோனியம் டையாக்சைடு ஒரு திண்மமாக உள்ளது. விதிவிலக்காக இச்சேர்மம் அதன் கனசதுர வடிவத்தில் எலும்பு முறிவு கடினத்தன்மை மற்றும் வேதியியல் எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது இத்தகைய காரணங்களால் பொது வைரத்துக்கு மாற்றாக இருப்பினும்  
சிர்க்கோனியம் மோனாக்சைடும் (ZrO) அறியப்படுகிறது. எசு வகை விண்மீன்களில் சிர்க்கோனியம் மோனாக்சைடு உமிழப்படுவதை கட்புலனாகும் ஒளிக்கற்றையில் உமிழ்வு வரிகளாக காணமுடிகிறது..  

சிர்க்கோனியம் தங்குதேட்டு வழக்கத்திற்கு மாறான பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது. சுடுபடுத்தும்போது எல்லா பரிமாணங்களிலும் சுருங்குகிறது. ஆனால் பெரும்பாலான வேதிப்பொருட்கள் சூடுபடுத்தும்போது பொதுவாக விரிவடைகின்றன .  

## கரிமவேதியியல் வழிப்பொருள்கள்

கரிமசிர்க்கோனியம் வேதியியல் என்பது கார்பன்-சிர்க்கோனியம் பிணைப்பைக் கொண்ட சேர்மங்களை ஆய்வு செய்யும் ஒரு பிரிவாகும். இதுபோன்ற முதல் சேர்மம் சிர்கோனோசீன் டைபுரோமைடு ((C5H5) 2ZrBr2) ஆகும். சிர்க்கோனோசீன் 1952 இல் பர்மிங்காம் மற்றும் வில்கின்சன் ஆகியோரால் கண்டுபிடித்து அறிவிக்கப்பட்டது. பி. சி. வைல்சு மற்றும் எச். வெய்கோல்ட் ஆகியோரால் 1970 ஆம் ஆண்டில் தயாரிக்கப்பட்ட சிகுவார்ட்சு வினைப்பொருள் ஒரு மெட்டலோசீனாகும் ஆல்கீன்கள் மற்றும் அல்கைன்களின் மாற்றங்களுக்கு பயன்படும் கரிமத் தொகுப்பு வினைகளில் இத்தகைய மெட்டலோசீன் கள் பயனாகின்றன. சில சீக்ளர்-நட்டா வினையூக்கிகளில் சிர்க்கோனியம் ஒரு பகுதிப்பொருளாக பாலிபுரோப்பைலீன் தயாரிப்புக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது.  
இந்த பயன்பாடு கார்பனுடன் பிணைப்புகளை மாற்றியமைக்கும் சிர்க்கோனியத்தின் திறனைப் பயன்படுத்துகிறது. Zr(II) இன் பெரும்பாலான அனைவுச் சேர்மங்கள் சிர்கோனோசீனின் வழிப்பெறுதிகள் ஆகும். இதற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு (C5Me5)2Zr(CO)2. ஆகும், .  

## பயன்கள்

சிர்கோனியம் சிறிதும் துர்ப்பிடிக்கக் கூடாத கருவிகளான அறுவைச் சிகிச்சைக் கருவிகள்,வேதிப் பொருள் உற்பத்திக் கலங்கள், நுட்பமான இயந்திரப் பொறிகள் போன்றவற்றைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகின்றது .அறுவைச் சிகிச்சைக்குப் பின் உடம்பில் தையல் போடுவதற்கு சிர்கோனிய இழைகள் நன்மை தருகின்றன ..அணு உலைகளில் நீர் ஒரு குளிர்விப்பானாகப் (coolant ) பயன்படுத்தப்படுகின்றது.இதன் அரிப்பிலிருந்து அணு உலையின் கட்டுமானத்தைக் காக்க சிர்கோனியப் பூச்சிடுவார்கள் .இதற்குத் தூய சிர்கோனியத்தைவிட சிர்கோனியக் கலப்பு உலோகங்கள் - சிர்கலாய் (zircalloy ) மற்றும் சிர்கோனியம் .செம்பு ,நையோபியக் கலப்பு உலோகம் பயனுறு திறம் கொண்டதாய் விளங்குகின்றன .  

சிர்கோனியத்தின் மற்றொரு முக்கியமான பண்பு குறைவேக நியூட்ரான்களை உட்கிரகித்துக் கொள்ளப்படுவதைத் தவிர்க்கின்றது .  

சிர்கோனியத்தின் இப் பண்பும் அணு உலைகளில் பயன்படுத்திக் கொள்ளப்படுகின்றது அணு உலைகளில் சிர்கோனியம் அணு எரிபொருளான யுரேனியத் தண்டிற்கு உலோகக் காப்புப் பொருளாக (Cladding ) பயன்படுத்தப் படுகின்றது .ஏனெனில் சிர்கோனியம் நீரால் ஏற்படக் கூடிய அரிப்பைத் தடுத்தாலும் நியூட்ரான்கள் உட்புகுந்து செல்ல அனுமதிக்கின்றது .இத்தகைய பண்பு மக்னீசியம்,அலுமினியம் ,டின் போன்ற உலோகங்களில் காணப்பட்டாலும் அவை யாவும் தாழ்ந்த உருகு நிலை உடையவை .  

இயற்கைச் சிர்கோனியத்தில் குடும்பத்தைச் சார்ந்த அணு எண் 72 யைக் கொண்டுள்ள ஹாப்னியம் 2 % கலந்துள்ளது . சிர்கோனியமும் ஹாப்னியமும் ஒத்த வேதியியல் பண்புகளைப் பெற்றிருந்த பெற்றிருந்த போதும் ஹாப்னியம் மிக அதிகமாகக் குறைவேக நியூட்ரான்களை உட்கிரகித்துக் கொள்கிறது(சிர்கோனியத்தை விட 700 மடங்கு )  

எனவே சிர்கோனியத்தை அணு உலைகளில் பயன்படுத்த வேண்டுமானால் அதில் உள்ள ஹாப்னியத்தின் செழுமையைப் பெரிதும் குறைக்க வேண்டும்.  

பற்றி எரியும் பொருளுடன் சிர்கோனியப் பொடியைக் கலந்து மிகவும் பிரகாசமான ஒளி தரக் கூடிய வெடிகளை உற்பத்தி செய்கின்றார்கள் .தூய சிர்கோனியப் பொடி எளிதில் தீப்பற்றிக் கொள்ளக் கூடியது  

சிர்கோனியம் சில சிறப்புக் கலப்பின உலோகங்களை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுகின்றது.எஃகில் சிறிதளவு சேர்க்க அதன் பண்புகள் மேம்படுகின்றன  

எஃகின் வலிமையையும் ,கடினத் தன்மையும் அதிகரிப்பதுடன் அதன் பட்டறைப் பயனும் உறுதியும் ,பற்றவைப்புத் தன்மையும் சிறப்படைகின்றன ..சிர்கோனிய எஃகை உயர் வெப்பநிலையில் சிறிதும் பாதிப்பின்றிப் பயன்படுத்த முடிகிறது .சிர்கோனிய எஃகால் பொருட்களை வார்க்கும் போது அதன் சிறுமத் தடிப்பைத் குறைத்துக் கொள்ள முடிவதால் மூலப் பொருள் ஆதாயம் கிடைக்கின்றது  

காந்தமற்ற உலோகங்களுடன் சிர்கோனியத்தைச் சேர்த்து தயாரிக்கப்பட்ட செம்பு-சிர்கோனியம், காட்மியம் -சிர்கோனியக் கலப்பு உலோகத்தில் மின் கடத்தும் திறன் சிறுதும் பாதிக்கப்படாமல் வலிமை மட்டும் அதிகரிக்கின்றது .அலுமினியத்தோடு சிர்கோனியத்தைச் சேர்க்க நீட்சித் திறன்,வலிமை,அரிப்பெதிர்ப்பு ,வெப்பத் தடை ஆகியவை அதிகரிக்கின்றன. குண்டு துளைக்காத எஃகுத் தகடுகளை உறபத்தி செய்ய இதனாலான கலப்பு உலோகம் பயன் தருகின்றது  

சிர்கோனிய உப்புக்கள் வண்ணவண்ண அச்சுப் பதிப்புகளில் பயன் தருகின்றன .சிர்கோனிய சேர்மங்கள் உயர் திறனுடன் கூடிய இயந்திர எரிபொருளான ஆக்டேனை (Octane ) உற்பத்தி செய்யும் வழிமுறையில் ஒரு வினையூக்கியாகச் செயல்படுகின்றது .தோல் பதனிடும் முறையில் பயன்படுத்தப்பட்டு தோலின் தோற்றப் பொலிவை அதிகரிக்கப் உதவுகின்றது .  

சிர்கோனியம் டெட்ரா குளோரைடின் மின் கடத்தும் திறன் அதன் மீது செயல்படும் அழுத்தத்திற்கு ஏற்ப மாறுபடுகின்றது .இப்பண்பு ஆற்றல் வகை மாற்றிகளில் பயன்படுத்திக் கொள்ளப்படுகின்றது  

ஈய சிர்கோனேட் ஒரு பீசோ(pizo) படிகமாகும்.கேளா ஒலிகளை (Ultrasonic) உற்பத்தி செய்ய இது பயன்படுகின்றது .இப் படிகம் 300o C வெப்பநிலையில் கூட பாதிக்கப் படுவதில்லை .  

சிர்கோனியம் போரைடு மற்றும் சிர்கோனியம் டை ஆக்சைடு போன்றவைகள் உயர் வெப்பநிலையைத் தாங்கக் கூடிய கூட்டுப் பொருளாகும் .இதன் உருகு நிலை 2700 C .இது உயர் வெப்ப நிலைகளைத் தாக்குப்பிடிக்கக் கூடிய கண்ணாடி மற்றும் எனாமல்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகின்றது .காந்தப் புலவிடைப் பாய்ம இயக்கமுறையில் (Magneto Hydro dynamics )சிர்கோனியத்தாலான உலோகத் தண்டுகள் மின் முனையாகக் கொள்கின்றார்கள் .சிர்கோனியா கால்சியம் ஆக்சைடு வெப்ப அதிர்வுகளைத் தாக்குப் பிடிக்கின்றது .இதனால் உலோகங்களை உருக்கி வார்க்கப் பயன்படும் வார்ப்பச்சுக்களைத் தயாரிக்க இது பயன்படுகின்றது .  
சிர்கோனிய ஆக்சைடுகள் ,டைட்டானிய ஆக்சைடு போல வெள்ளை நிறமிகளாகக் கொள்ளப் படுகின்றன .இது நீரில் கரைவதில்லை .சிர்கான் மணல் சில இரத்தினங்களுக்குரிய மூலப் பொருளாக விளங்குகின்றது .செயற்கை இரத்தினங்களைத் தயாரிக்க இது பயனுள்ளதாக இருக்கின்றது .பீங்கான் தொழிலில் சிர்கான் மணல் பயன்தருகின்றது .அலுமினா -சிர்கோனியத் தேய்ப்புப் பொருளை உற்பத்தி செய்து உலோகப் பரப்புக்களைத் தேய்த்து மெருகேற்றவும் ,மென்மையூட்டவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றது .  

நயோபியம் சிர்கோனியம் கலப்பு உலோகம் ஒரு மீக்கடத்தியாகும் .இது மீக் கடத்து காந்தங்களில் பயன்படுகின்றது.