Zirconium

1 skal 2
2 skal 8
3 skal 18
4 skal 10
5 skal 2
6 skal  
7 skal  
Navn på Engelsk
Zirconium
Navn på Tysk
Zirconium
Navn på Fransk
Zirconium
Navn
Zirconium
Symbol
Zr
Atomnummer
40
Atommasse
91,22
Smeltepunkt
1852°C
Kogepunkt
4377°C
Massefylde
6,51 g/cm3
Elektronnegativitet
1,3
Oxidationstrin
+4
Isotopmasseområde
79 - 110
Klassifikation
Metal
 

Opdagelse
Da den tyske kemiker M. H. Klaproth i 1789 analyserede mineralet (ædelstenen) zircon fra Ceylon (nuværende Sri Lanka), fandt han ud af, at det måtte indeholde en ny jordart, som han gav navnet Zirkonerde. Otte år senere i 1797 kunne den franske kemiker L. B. G. de Morveau bekræfte Klaproths resultat, idet franskmanden fandt den samme jordart i den rødbrune ædelsten hyacinth, som også kaldes jacinth. Det kan undre, at ingen før Klaproth havde fundet den nye jordart, da zirconiummineraler har været kendt længe før 1789. Grunden hertil er sikkert den, at Zirkonerde kemisk set minder meget om mineralet aluminiumoxid. Det viste sig, at mineralet zircon bestod af zirconiumsilikat, ZrSiO4. Ikke før i 1824 lykkedes det den svenske kemiker J. J. Berzelius at fremstille lidt urent zirconium fra fluoridet K2ZrF6. I 1914 fremstilledes næsten helt rent zirconium ved reduktion af zirconiumtetrachlorid med natrium:

ZrCl
4 + 4Na —> Zr + 4NaCl

Navn
Zirconium har fået sit navn efter mineralet zircon, hvori Klaproth først fandt det. Man mener, at navnet kommer af det arabiske ord 'zerk', som betyder 'ædelsten' eller måske af ordet 'zargun', som betyder 'guldfarvet'på arabisk.

Egenskaber
Zirconium er et blødt, sølvglinsende metal, som står i 4.undergruppe i Det Periodiske System. Metallet lader sig valse og kan trækkes til tråd. Små forureninger af nitrogen eller oxygen øger zirconiums hårdhed betragteligt, men gør det samtidigt sprødt. Ved opvarmning brænder zirconium ved hvidglødhede til oxidet ZrO2; dette sker under varmeudvikling og lysudsendelse. Zirconium er ret modstandsdygtigt over for mange kemikalier. I luft overtrækkes det af en tynd beskyttende oxidhinde. Vand, fortyndede stærke syrer, phosphorsyre, alkalier samt organiske syrer reagerer ikke med grundstoffet. I 'kongevand' (aqua regia) og i flussyre opløses det dog.

Forekomst
Zirconium er ikke et sjældent grundstof, men de mange forekomster af det er små og spredte. Det vigtigste zirconiummineral er zircon, ZrSiO4. Et andet vigtigt mineral er baddeleyit, ZrO2. Spektra fra røde kæmpestjerner har vist, at der her er forekomster af zirconiumoxid.

Udvinding
Efter opkoncentrering af zircon omdannes dets indhold af zirconium til chloridet ZrCl4, som herefter reduceres ved ca. 1150°C med magnesium eller natrium i en nitrogen- og oxygenfri atmosfære:

ZrCl
4 + 2Mg —> Zr + 2MgCl2

Anvendelse
Zirconium anvendes i fremstillingen af ildfaste materialer, emalje og glas. Siden 1950'erne har metallet fået en voksende anvendelse i konstruktionen af atomreaktorer og som legeringskomponent. Zirconiumlegeringer udmærker sig ved at væremeget korrosionsbestandige, og er derfor velegnede til fremstilling af rørledninger, ventiler, pumper, varmevekslere m.m. Det naturligt forekommende zircon findes i mange smukke varianter med forskellig farve og hårdhed. Disse varianter bruges meget som smykkesten. Det var i øvrigt i et zirconiummineral fra Norge, at den hollandske fysiker
D. Coster og den ungarske kemiker G. C. de Hevesy fandt grundstoffet hafnium i 1922.

Miljø og Helse
Zirconium og de fleste af dets kemiske forbindelser anses ikke for at være særligt giftige. Forbindelsen ZrCl4 giver dog stærkt ætsende saltsyre, HCl med vand.