Zirkonium – sifat, kegunaan, kelimpahan, produksi

Zirkonium adalah unsur kimia yang merupakan bagian dari rangkaian kimia logam transisi. Pada tabel periodik ditemukan antara yttrium dan niobium. Ia memiliki massa atom 91.224, diwakili oleh simbol Zr dan nomor atomnya adalah 40.

Unsur kimia ini adalah salah satu logam yang paling melimpah di planet ini, ditemukan sebagai bagian dari mineral baik di kerak maupun di laut. Zirkon dan baddeleyite adalah mineral di mana proporsi zirkonium tertinggi telah ditemukan.

Zirkonium ditemukan pada tahun 1789 oleh ahli kimia Jerman Martin Kalproth yang menganalisis sampel jargon (variasi zirkon) dari Sri Lanka. Namun, ahli kimia Swedia Jöns Berzelius yang berhasil mengisolasinya dalam keadaan tidak murni pada tahun 1824, untuk pertama kalinya.

Karakteristik dan sifat

  • Zirkonium adalah logam putih keabu-abuan, mengkilap yang keras dan tahan terhadap korosi.
  • Sepintas sangat mirip dengan baja, lebih ringan dari paduan besi ini.
  • Itu milik kelompok 3 dari tabel periodik, memiliki periode 5 dan merupakan bagian dari blok-d.
  • Kekerasannya mirip dengan tembaga.
  • Ini adalah logam tahan korosi.
  • Secara kimiawi sangat mirip dengan hafnium dan, pada tingkat lebih rendah, dengan titanium.
  • Bubuk zirkonia sangat mudah terbakar, tetapi dalam keadaan padat penuh, tidak mudah terbakar.
  • Zirkonia tidak memiliki peran biologis yang diketahui.
  • Ada 5 isotop zirkonium yang berasal dari alam, semuanya stabil. Isotop 90 Zr mewakili 51,45% dari zirkonium yang ditemukan di kerak bumi. Di sisi lain, 28 isotop buatan zirkonium telah disintesis.
  • Zirkonium adalah unsur paling melimpah ke – 18 di kerak bumi, ditemukan terutama sebagai komponen zirkon (ZrSiO 4 ) dan umumnya dalam batuan silikat intrusif, seperti granit. Hal ini juga ditemukan dalam mineral baddeleyite, kosnarite, eudialite, antara lain.
  • Sebagian besar penambangan zirkon (80%) dilakukan oleh Australia dan Afrika Selatan.

Sifat fisik Zirkonium

  • Titik lelehnya adalah 1855 ° C dan titik didihnya adalah 4371 ° C.
  • Secara organoleptik, logam ini keras, berkilau, putih keperakan, dan tidak berbau.
  • Pada suhu kamar itu dalam keadaan padat.
  • Massa jenisnya adalah 6501 kg / m 3.
  • Kekerasannya pada skala Mohs adalah 5.
  • Ini adalah logam paramagnetik.
  • Zirkonium bersifat superkonduktif di bawah -272,6 ° C. Paduan sengnya bersifat magnetis di bawah -238,75 ° C. Secara khusus, ZrZn 2 menunjukkan superkonduktivitas dan feromagnetisme pada saat yang bersamaan.
  • Ini adalah konduktor termal yang relatif baik.
  • Penampang melintang rendah untuk penangkapan neutron.

Sifat kimia Zirkonium

  • Ini memiliki bilangan oksidasi -2, 0, +1, +2, +3 dan +4.
  • Dalam prakteknya tidak reaktif pada suhu kamar, karena membentuk lapisan oksida pada permukaannya, yang membuatnya pasif dan memberikan karakteristik bersinar.
  • Ini bukan logam beracun.
  • Bereaksi dengan basa berair. Merah panas bereaksi dengan oksigen dan nitrogen. Pada tekanan tinggi bereaksi dengan oksigen pada suhu kamar.
  • Ini tahan korosi basa alkali, asam, air garam dan agen korosif lainnya.
  • Ini larut dalam asam fluorida, dan dalam asam klorida dan asam sulfat, terutama jika ada fluorida.
  • Secara atom, itu terdiri dari 40 elektron, 52 neutron, dan 40 proton.
  • Awan elektroniknya berosilasi dalam 5 tingkat energi.

Sifat mekanik Zirkonium

  • Dalam keadaan murni itu adalah logam ulet dan lunak, sehingga dapat dengan mudah digulung dan ditempa.

Kegunaan

Sebagian besar zirkonium yang dihasilkan digunakan dalam proses suhu tinggi di industri kimia, digunakan untuk memberikan warna putih buram pada keramik. Bahan ini juga digunakan sebagai komponen cetakan pengecoran, antara lain bahan abrasif.

Zirkonia logam digunakan untuk menghasilkan paduan yang tahan terhadap lingkungan yang agresif. Paduan zircaloy digunakan dalam reaktor nuklir. Bahkan digunakan sebagai bahan bakar nuklir di reaktor TRIGA, karena merupakan bagian dari uranium zirkonium hidrida.

Zircaloy

Zircaloy (Paduan Zirkonium)

Dalam industri kedirgantaraan, zirkonia logam dan zirkonia digunakan untuk membuat kendaraan yang sangat tahan panas. Selain itu, turbin gas stasioner dan komponen mesin jet dilapisi dengan lapisan keramik zirkonia (ZrO 2 ) dan yttria (Y 2 O 3 ).

Selain itu, zirkonium digunakan dalam bentuk paduan dengan nikel, dengan seng dan dengan niobium. Paduan zirkonium-nikel digunakan dalam katup, pompa, pipa, dan penukar panas.

Paduan niobium bersifat superkonduktor pada suhu rendah, digunakan untuk membuat magnet superkonduktor.

Zirkonia juga digunakan dalam tabung vakum, sebagai komponen bahan peledak, dalam lampu kilat, dalam filamen lampu, sebagai batu permata buatan, dalam losion, dalam bahan antiperspiran, dll.

Dalam pengobatan, senyawa zirkonium digunakan dalam implan gigi, prostesis pinggul dan kaki, rekonstruksi rantai tulang pendengaran telinga tengah, dan lain-lain.

Mahkota zirkonia

Mahkota zirkonia

Kelimpahan

Zirkon adalah logam yang telah ditemukan menjadi bagian dari 140 mineral, di antaranya zirkon, baddeleyite, kosnorite dan eudialite menonjol.

Zirkon

Zirkon

Zirkon adalah sumber komersial utama zirkonium, dan deposit terbesarnya ada di Australia, Brasil, India, Rusia, dan Amerika Serikat.

Selain ditemukan di kerak bumi, ada sekitar 0,026 mg/L zirkonium dalam air laut.

Di alam semesta, bintang tipe S relatif kaya akan zirkonium. Selain itu, zirkonium telah terdeteksi di Matahari dan di meteorit. Selain itu, oksida zirkonium telah terdeteksi di batuan bulan yang dibawa kembali oleh misi Apollo.

Mendapatkan

Zirkonium diperoleh sebagai residu dari penambangan titanium (ilmenit dan rutil) dan mineral timah, dari mana zirkon diekstraksi.

Zirkon dikumpulkan dari perairan pantai dalam bentuk pasir, untuk kemudian dimurnikan dengan menggunakan spiral konsentrator. Konsentrator ini menghilangkan komponen yang lebih ringan, yang dikembalikan ke laut.

Selanjutnya, melalui proses pemisahan magnetik, mineral titanium dihilangkan.

Sekarang, untuk menghasilkan zirkonia logam, proses Kroll terutama dilakukan untuk mereduksi zirkonium (IV) klorida dengan magnesium logam. Proses sintesis ini berakhir setelah logam memperoleh keuletan dan kelenturan yang cukup.

Siapa yang menemukannya?

Zirkon dan variasi mineralnya dikenal luas di zaman kuno, disebutkan dalam beberapa bagian Alkit
ab. Namun, tidak ada bukti bahwa yang pertama telah menghipotesiskan adanya unsur baru.

Related Posts