Tsirkoonium: erinevus redaktsioonide vahel

<tr><td>Pilt</td><td>[[FilePilt:Zirconium crystal bar and 1cm3 cube.jpg|250px]]</td></tr>

<tr><td>[[Elektronkonfiguratsioon]]</td><td>2, 8, 18, 10, 2 [[Pilt:Electron shell 040 Zirconium.svg|200px]] </td></tr>

<tr><td>[[Sulamistemperatuur]]</td><td>2125 K, 1852 &nbsp;°C, 3366 &nbsp;°F</td></tr>

<tr><td>[[Keemistemperatuur]]</td><td>4650 K, 4377 &nbsp;°C, 7911 &nbsp;°F</td></tr>

'''Tsirkoonium''' on [[keemiline element]], mille sümbol on Zr ja järjenumber 40. Tsirkooniumi nimetus tuleb selle tähtsaima allika [[tsirkoon]]i nimetusest. 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 ja [[titaan]]i omadega. Tsirkooniumi [[tihedus]] on 6,49 g/cm³, sulamistemperatuur 1852 &nbsp;°C ja keemistemperatuur 4377 &nbsp;°C. See [[Oksüdatsioon|oksüdeerub]] õhus, mille tulemusena moodustub pinnale [[tsirkooniumdioksiid]]i (ZrO₂) kiht, mis muudab tahke metalli väga [[korrosioon]]ikindlaks ja 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]]ides.<ref name="Truus" /><ref name="Past" />

Reageerimine sulatatud [[naatriumhüdroksiid|naatriumhüdroksiidiga]]iga:

Kõrgematel temperatuuridel (esimesed reaktsioonid halogeenidega 150 &nbsp;°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" />

Tsirkoonium on pehme, hõbehall, läikiv ja [[Plastsus|plastne]] metall, kuid juba vähesed lisandid muudavad selle [[kõvadus|kõvaks]] ja [[haprus|hapraks]]. Kui keemiliste omaduste puhul esineb suur sarnasus [[hafnium|hafniumiga]], siis füüsikalistelt omadustelt erinevad nad suuresti. Tsirkooniumi tihedus on 6,49 g/cm³, sulamistemperatuur on 1852 &nbsp;°C ja keemistemperatuur 4377 &nbsp;°C. Sellel on väga hea [[elektrijuhtivus]]. Väga tähtsaks omaduseks tuumatööstuse jaoks on ka elemendi ülimadal neutronite neelamisvõime.

[[Normaaltingimus]]tel on tsirkooniumi aatomstruktuur heksagonaalne tihepakend, α-Zr, mis temperatuuril 863 &nbsp;°C muutub tahktsentreeritud kuubilise võrega β-faasi. Nimetatud võretüüpi omab Zr kuni sulamiseni.<ref name="Wc8tTTruus" /><ref name="TruusWc8tT" />

Tsirkooniumi nimetus tuleneb selle tähtsaima allika, tsirkooni nimest. Tsirkooni tunti juba antiikajal. Selle kollasest erimist pärineb ka nimetus ''zargun'', mis [[pärsia keel|pärsia keeles]]es 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" />

Tsirkoon on titaani tootmise kaassaadus, mida saadakse selle põhiliste mineraalide [[ilmeniit|ilmeniidi]] ja [[rutiil|rutiili]]i 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" />

[[Pilt:CZ brilliant.jpg|thumbpisi|Briljandilõikes kuubiline tsirkooniumdioksiid]]

[[FilePilt:National Museum of Natural History Zircon.JPG|thumbpisi|leftvasakul|Erinevad tsirkooni kristallid]]

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 &nbsp;kg vaba vesinikku.<ref name="OECD" /><ref name="HYER" /><ref name="IAEA" />

Zr kasutatakse ka tehisliigeste ja proteeside valmistamiseks. Sulamit [[nioobium|nioobiumiga]]iga 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="PastTruus" /><ref name="TruusPast" />

Tsirkoonium ja selle soolad on üldiselt [[Mürgisus|vähetoksilised]] ning ka nende tarbimine üpris madal (4–5 &nbsp;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="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=26.02.2008}}</ref>