Tsirkoonium: erinevus redaktsioonide vahel

Kõrgematel temperatuuridel (esimesed reaktsioonid halogeenidega 150 °C juures<ref name="Ahmetov" />) muutub Zr aga tunduvalt aktiivsemaks, reageerides [[lämmastik]]u, [[süsinik]]u, [[hapnik]]u, [[halogeenid]]e ning paljude muude [[gaas]]ide ja ühenditega. Samas võib see neid gaase ka endas lahustada. Nii tekivad [[lahus|tahked lahused]] ja metall muutub rabedaks. Tsirkooniumi võimel lahustada [[vesinik]]ku, hapnikku ja lämmastikku põhineb ka üks [[vaakum|kõrgvaakumi]] saavutamise meetod. Kõrgematel temperatuuridel tekkinud ühendid võivad olla muutuva koostisega.<ref name="Truus" /> <ref name="Past" />

[[Normaaltingimus]]tel on tsirkooniumi aatomstruktuur heksagonaalne tihepakend, α-Zr, mis temperatuuril 863 °C muutub tahktsentreeritud kuubilise võrega β-faasi. Nimetatud võretüüpi omab Zr kuni sulamiseni. <ref name="Wc8tT" /><ref name="Truus" />

Tsirkooniumi nimetus tuleneb selle tähtsaima allika, tsirkooni nimest. Tsirkooni tunti juba antiikajal. Selle kollasest erimist pärineb ka nimetus ''zargun'', mis [[pärsia keel|pärsia keeles]] tähendab kuldkollast. Tsirkooniumi avastajaks peetakse [[Martin Heinrich Klaproth]]i, kes 1789 eraldas tsirkoonist ZrO₂ ja 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: K₂[ZrF₆]+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 ZrI₄ 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" /><ref name="Krebs" /><ref name="metal1998" />

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 140 [[mineraal]]is, millest olulisim on tsirkoon (ZrSiO₄).<ref name="Ralph" /> Suurem osa neist mineraalidest sisaldab ka hafniumi, paljud ka [[Radioaktiivsus|radioaktiivseid]] elemente. 80% maailma tsirkoonist pärineb Austraaliast ja Lõuna-Aafrika Vabariigist.<ref name="Emsley" /> Tsirkooni varusid on üle 60 miljoni tonni<ref name="usgs2008" /> ning aastane toodang on umbes 900 000 tonni.<ref name="argonne" /> Sellest kogusest vaid ligikaudu 1% töödeldakse ümber puhtaks metalliks.<ref name="Truus" />

Tsirkoon on titaani tootmise kaassaadus, 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: ZrCl₄ + 2 Mg → Zr + 2 MgCl₂. Saadud Zr sisaldab siiski mõne protsendi jagu hafniumi, mis enamikul juhtudel pole oluline, välja arvatud [[tuumaenergia|tuumaenergeetika]] valdkonnas. <ref name="Advameg" />

Tsirkoon on mineraal, mille valem on lihtsustatult ZrSiO₄, kuid tegelikult sisaldab see hulgaliselt asendumisi, mille käigus on osa tsirkooniumist asendunud teiste metallidega.<ref name="eJMzw" /> Tsirkoon on samuti väga kõva materjal. Värvuselt on see enamasti hallikas-, kollakas- või punakaspruun. Esineb ka värvitud kristalle. Juveelitööstuses on enim levinud tehislik, sinist värvi tsirkoon, mida nimetatakse [[starliit|starliidiks]]. Selline toon saavutatakse õhuvaeses keskkonnas kuumutamise teel.<ref name="DeYwg" /> <ref name="aXkHu" />

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" /> Samas on metalli kasutamisel sel otstarbel probleemiks Zr reageerimine veeaurudega: Zr + 2 H₂O↑ → ZrO₂ + 2 H₂↑. See reaktsioon on probleemiks vaid väga kõrgetel temperatuuridel, mis esinevad näiteks tuumareaktorites ebapiisava jahutuse korral.<ref name="Gillon" /> Reaktsioonil vabanev vaba vesinik plahvatab õige hapniku suhte korral kergesti. Samal põhimõttel vabanenud H₂ kokkupuutel õhuhapnikuga toimusid ka mitmed plahvatused [[Fukushima I AEJ tuumaõnnetus|Fukushima tuumajaamas]], kus pärast maavärinaid vabanes 800–1000 kg vaba vesinikku. <ref name="OECD" /><ref name="HYER" /><ref name="IAEA" />

Tsirkoonium ja selle soolad on üldiselt [[Mürgisus|vähetoksilised]] ning ka nende tarbimine üpris madal (4–5 mg päevas). Neil puudub teadaolev roll inimorganismis, aga kuna elemendi levik on siiski üpris suur, leidub selle ühendeid igas [[bioloogia|bioloogilises organismis]]. <ref name="6ChHW" /> Lisaks kasutatakse tsirkooniumi deodorantides ja veepuhastusseadmetes <ref name="C9DHS" />

<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=2008-02-26.02.2008}}</ref>

<ref name="usgs2008">{{cite journal| title = Zirconium and Hafnium| journal = Mineral Commodity Summaries| pages = 192–193| publisher = US Geological Survey|date=jaanuar 2008| url = http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zirconium/mcs-2008-zirco.pdf| format = PDF| accessdate = 2008-02-24.02.2008}}</ref>

<ref name="argonne">{{Cite book|first=John|last=Peterson|first2=Margaret|last2=MacDonell| contribution=Zirconium|title=Radiological and Chemical Fact Sheets to Support Health Risk Analyses for Contaminated Areas|year=2007|pages=64–65|publisher=Argonne National Laboratory|format=[[PDF]]|url=http://www.evs.anl.gov/pub/doc/ANL_ContaminantFactSheets_All_070418.pdf|accessdate=2008-02-26.02.2008}}</ref>

<ref name="14PWN">{{cite web|url=http://openmopac.net/data_normal/zirconium(i)%20fluoride_jmol.html|title=Zirconium: zirconium(I) fluoride compound data|accessdate=2014-10-23.10.2014|publisher=OpenMOPAC.net}}</ref>