Tsirkoonium: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub |
Kruusamägi (arutelu | kaastöö) PResümee puudub |
||
1. rida:
<table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0" align="right" style="margin-left:0.5em;" width="300">
<caption><font size="+1">Üldised omadused</font></caption>
<tr><td>Pilt</td><td>[[File:Zirconium crystal bar and 1cm3 cube.jpg|
<tr><td> Nimi, [[sümbol]], [[järjekorranumber]]</td><td>tsirkoonium, Zr, 40</td></tr>
<tr><td>[[Rühm (keemia)|rühm]], [[Periood (keemia)|periood]], </td><td> IV B, 5. </td></tr>
22. rida:
</table>
'''Tsirkoonium''' on [[keemiline element]], mille sümbol on Zr ja järjenumber 40. Tsirkooniumi nimi tuleb selle tähtsaima allika [[tsirkoon]]i nimest. Tegemist on hõbehalli, läikiva ja toatemperatuuril tahke [[metall]]iga. See on puhtana väga plastne, kuid muutub rabedaks juba väheste lisandite korral. Keemilised omadused sarnanevad suuresti [[hafnium]]i ning [[titaan]]iga. Tsirkooniumi [[tihedus]] on 6,49 g/cm<sup>3</sup>, sulamistemperatuur 1852 °C ja keemistemperatuur 4377 °C. See [[Oksüdatsioon|oksüdeerub]] õhus, mille tulemusena moodustub pinnale [[tsirkooniumdioksiid]]i (ZrO<sub>2</sub>) kiht, mis muudab tahke metalli väga [[korrosioon]]ikindlaks ning keemiliselt püsivaks. Pulbriline Zr süttib aga kokkupuutel õhuga. Elemendi [[neutron]]ite neelamise võime on ülimadal, mistõttu kasutatakse seda näiteks [[tuumareaktor]]ite kontrollvarraste katteks. Lisaks leiavad tsirkoonium ja selle ühendid kasutust ka [[keraamika]]s, proteesides, signaalrakettides, lisanditena [[sulam]]ites ning [[abrasiivmaterjal|abrasiivmaterjalides]].<ref name="Truus"> Elementide keemia. [[Hergi Karik]]. [[Kalle Truus]]. Ilo. 2003. Tallinn</ref><ref name="Past"> Üldine ja anorgaaniline keemia. H. Karik, U. Palm, V. Past. Valgus. 1981. Tallinn</ref>
==Omadused==
===Keemilised omadused===
Pulbrina süttib ning reageerib tsirkoonium kergelt, kuid suurema kogumina on see väga püsiv ning mittereaktiivne, kuna kattub pinnalt tsirkooniumdioksiidi kihiga. Madalatel temperatuuridel reageerib see vaid [[vesinikfluoriidhape|vesinikfluoriidhappe]], kontsentreeritud [[väävelhape|väävelhappe]], HF ja [[lämmastikhape|HNO<sub>3</sub>]] segu ning [[kuningvesi|kuningveega]].<ref name="Ahmetov">Anorgaaniline keemia. N. Ahmetov. Valgus. 1974. Tallinn </ref> [[Leelis]]te suhtes on tsirkoonium üldjuhul püsiv, reageerides vaid sulatatud leelistega.
Reageerimine väävelhappega:
48. rida ⟶ 47. rida:
===Isotoobid===
Looduslikult esineb tsirkoonium viie [[isotoop|isotoobina]]. <sup>90</sup>Zr, <sup>91</sup>Zr, <sup>92</sup>Zr ja <sup>94</sup>Zr on stabiilsed, <sup>96</sup>Zr poolestusaeg on 2,4×10<sup>19</sup> aastat. Peale selle esineb veel 28 tehis-isotoopi. Levinuim isotoop on <sup>90</sup>Zr, mis moodustab 51,45% tsirkooniumi koguhulgast.<ref name="nubase">{{cite journal|title=Nubase2003 Evaluation of Nuclear and Decay Properties|journal=Nuclear Physics A|volume=729|pages=3–128|publisher=Atomic Mass Data Center|year=2003|doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001|author=Audi, G|bibcode=2003NuPhA.729....3A|last2=Bersillon|first2=O.|last3=Blachot|first3=J.|last4=Wapstra|first4=A.H.}}</ref>
==Ajalugu==
Tsirkooniumi nimi tuleneb selle tähtsaima allika, tsirkooni nimest. Tsirkooni tunti juba antiikajal ning selle kollasest erimist pärineb ka nimi ''zargun'', mis [[pärsia keel|pärsia keeles]] tähendab kuldkollast. Tsirkooniumi avastajaks peetakse [[Martin Heinrich Klaproth]]i, kes 1789 eraldas tsirkoonist ZrO<sub>2</sub> ning väitis, et saadud ühendis sisaldub uus element. Ebapuhtal kujul eraldas seda esimest korda 1824. aastal rootsi keemik [[Jöns Jacob Berzelius|J.J. Berzelius]] kaaliumheksafluorotsirkonaadi redutseerimisel naatriumiga: K<sub>2</sub>[ZrF<sub>6</sub>]+4Na → Zr + 2KF+ 4NaF. Väga puhtal kujul saadi tsirkooniumi aga alles 1925. aastal, kui Hollandi teadlased [[A. E. van Arkel]] ja [[J. H. De Boer]] said seda jodiidmeetodil, kus ZrI<sub>4</sub> lagundatakse termiliselt ning saadakse ülipuhas metall. See meetod on küll väga kallis, kuid siiski ka tänapäeval kasutusel. 1945. aastal töötas [[William J. Kroll]] aga välja tunduvalt odavama [[Krolli protsess]]i tööstuslikult piisavalt puhta tsirkooniumi saamiseks. <ref name="Truus"/><ref name"Lide"> Lide, David R., ed. (2007–2008). "Zirconium". CRC Handbook of Chemistry and Physics 4. New York: CRC Press. p. 42 </ref><ref name"Krebs"> Krebs, Robert E. (1998). The History and Use of our Earth's Chemical Elements. Westport, Connecticut: Greenwood Press. pp. 98–100. ISBN 0-313-30123-9. </ref><ref name="metal1998">{{Cite book|first=James B.|last=Hedrick|contribution=Zirconium|title=Metal Prices in the United States through 1998|year=1998|pages=175–178|publisher=US Geological Survey|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/metal_prices/metal_prices1998.pdf|format=[[PDF]]|accessdate=2008-02-26}}</ref>
==Leidumine ja saamine==
Tsirkoonium on maakoores levikult 18. kohal <ref name="Truus"/>. Looduses seda puhtal kujul ei esine, kuna vesi muudab elemendi struktuuri ebastabiilseks. See-eest esineb Zr enam kui 140s [[mineraal]]is, millest olulisim on tsirkoon (ZrSiO<sub>4</sub>).<ref name"Ralph"> Ralph, Jolyon and Ralph, Ida (2008). "Minerals that include Zr" url=http://www.mindat.org/chemsearch.php?inc=Zr%2C&exc=&sub=Search+for+Minerals. Vaadatud 2014-10-23. </ref> Suurem osa neist mineraalidest sisaldab ka hafniumi, paljud ka [[Radioaktiivsus|radioaktiivseid]] elemente. 80% maailma tsirkoonist pärineb Austraaliast ja Lõuna-Aafrika Vabariigist.<ref name"Emsley">Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. pp. 506–510. ISBN 0-19-850341-5. </ref> Tsirkooni varusid on üle 60 miljoni tonni
Tsirkooniumi leidub palju ka S-tüüpi [[täht]]edes, [[Päike]]ses ja [[meteoor|meteoorides]]. [[Apollo programm|Apollo missioonidelt]] tagasi toodud Kuult pärit kivid sisaldavad samuti üpris kõrgel määral ZrO<sub>2</sub>.
Tsirkoon on titaani tootmise kaasprodukt, mida saadakse selle põhiliste mineraalide [[ilmeniit|ilmeniidi]] ja [[rutiil|rutiili]] rannikuliivast eraldamisel ja töötlemisel. Suuremat osa saadavast tsirkoonist kasutatakse kohe kaubanduses, kuid mõned protsendid sellest töödeldakse siiski ümber ka tsirkooniumiks, kasutades põhiliselt Krolli protsessi. Selle protsessi korral redutseeritakse tsirkooniumtetrakloriid [[magneesium]]iga: ZrCl<sub>4</sub> + 2 Mg → Zr + 2 MgCl<sub>2</sub>. Saadud Zr sisaldab siiski mõne protsendi jagu hafniumi, mis enamikel juhtudel pole oluline, välja arvatud [[tuumaenergia|tuumaenergeetika]] valdkonnas. <ref name="Advameg">http://www.madehow.com/Volume-1/Zirconium.html How Products Are Made. Advameg Inc. 2007. Vaadatud 2014-10-23.</ref>
==Ühendid==
[[Pilt:CZ brilliant.jpg|thumb|Briljandilõikes kuubiline tsirkooniumdioksiid]]
[[File:National Museum of Natural History Zircon.JPG|thumb|left|Erinevad tsirkooni kristallid]]
Tsirkoonium-[[
▲[[File:CZ brilliant.jpg|thumb|Briljandilõikes kuubiline tsirkooniumdioksiid]]Tsirkooniumdioksiid ZrO<sub>2</sub> on levinuim [[oksiid]], mida nimetatakse ka tsirkooniaks. See värvitu tahkis on väga kõva ja keemiliselt püsiv. ZrO<sub>2</sub> ei reageeri vee, leeliste lahuste ega hapetega (v.a. kontsentreeritud H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>). Kõvaduse tõttu ([[Mohsi astmik|Mohsi skaalal]] 6,5) võib seda leida [[email]]ide ja keraamikatoodete koostises. Kuubilisel, [[teemant]]ilaadsel kujul kasutatakse tsirkooniumdioksiidi [[briljant|briljandi]] imitatsioonina. Sel on väga kõrge sulamistemperatuur, mistõttu kasutatakse seda ka pikaealise tulekindla ahjuvoodrina (näiteks [[teras]]e- ja [[alumiinium]]itööstuses) ja kuumakindla materjalina [[reaktiivmootor]]ites.<ref name="Truus"></ref><ref name="Past"></ref>[[File:National Museum of Natural History Zircon.JPG|thumb|left|upright=0.75|alt=Erinevad tsirkooni kristallid.|Erinevad tsirkooni kristallid]]
▲Tsirkoonium-[[Volfram]]-oksalaat (Zr(WO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>) on ühend, mis kuumutamisel tõmbub kõigis suundades kokku, mitte ei paisu nagu enamik teisi materjale.
Kõrgel temperatuuril reageerib Zr lämmastiku ning süsinikuga, tekivad [[nitriidid]] ja [[karbiidid]], millest valmistatakse tulekindlat keraamikat. ZrC on ka väga kõva materjal, Mohsi skaalal 9.<ref name="Past"></ref>
74. rida ⟶ 70. rida:
==Kasutamine==
Vaba tsirkooniumi põhiline kasutusvaldkond on tuumaenergeetika, kus selle sulameid kasutatakse kontrollvarraste katteks, mistõttu kasvas vaba metalli tootmine aastatel 1949–1959 sada korda.<ref name="Truus"></ref> Samas on metalli kasutamisel sel otstarbel probleemiks Zr reageerimine veeaurudega: Zr + 2 H<sub>2</sub>O↑ → ZrO<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>↑. See reaktsioon on probleemiks vaid väga kõrgetel temperatuuridel, mis esinevad näiteks tuumareaktorites ebapiisava jahutuse korral.<ref name="Gillon">Luc Gillon (1979). Le nucléaire en question, Gembloux Duculot, French edition, 240 pp.</ref> Reaktsioonil vabanev vaba vesinik plahvatab õige hapniku suhte korral kergesti. Samal põhimõttel vabanenud H<sub>2</sub> kokkupuutel
Zr kasutatakse ka tehisliigeste ja proteeside valmistamiseks. Sulamit [[nioobium|nioobiumiga]] kasutatakse [[ülijuhtivus|ülijuhtivate]] magnetite mähistena. Võime tõttu [[Adsorbeeriv aine|adsorbeerida]] gaase kasutatakse seda kõrgvaakumi saavutamisel. Pulbrilisel kujul leidub seda [[Pürofoorsus|pürofoorsete]] omaduste tõttu signaalrakettide koostises. Juba väike Zr lisand teistele metallidele tõstab suuresti nende vastupidavust korrosioonile.<ref name="Past"></ref><ref name="Truus"></ref>
83. rida ⟶ 79. rida:
{{viited}}
{{Commons|Category:Zirconium}}
{{keemElemMetallid}}
| |||