الوزن النوعي للزركونيوم وخصائصه واستخداماته وجدول القيم

الزركونيوم عنصر من المجموعة الرابعة الفرعية والدورة الخامسة في الجدول الدوري. وهو في صورته البسيطة معدن رمادي لامع مائل إلى الفضي، يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل ولدونة عالية.

يوجد في صورتين: ألفا زركونيوم بشبكة سداسية متراصة، وصورة ذات شبكة مكعبة مركزية الجسم. ويتحول من صورة إلى أخرى عند 863 °C.

جدول الوزن النوعي للزركونيوم

يعتمد الوزن على الوزن النوعي. ولأن المادة معقدة، لا يمكن حسابه ميدانيًا بل يُقاس في مختبرات كيميائية. ويبلغ المتوسط المعروف 6,506 غ/سم³.

يعرض الجدول التالي الوزن والوزن النوعي لتسهيل الحساب بوحدات مختلفة.

خصائص الزركونيوم

تبلغ كثافته 6,506 غ/سم³، وله سعة حرارية جيدة عند 25 إلى 100 °C ومقاومة كهربائية مرتفعة. وينصهر عند 1855 °C ويغلي عند 4409 °C.

هو نقيًا لدن وسهل الدرفلة والكبس والطرق وغيرها من عمليات التشغيل الساخن والبارد. وإذا تجاوز الأكسجين 0,2% تعذر تشكيله بالضغط البارد. وقد تسبب شوائب النيتروجين والكربون والأكسجين والهيدروجين بنية هشة.

يتأكسد الزركونيوم الصلب ببطء عند 200 إلى 400 °C مكوّنًا غشاء ثاني أكسيد الزركونيوم، ويتفاعل بقوة مع أكسجين الهواء فوق 800 °C.

وهو مقاوم للماء والبخار وبيئات حمضية كثيرة بفضل الغشاء الواقي. لكن المقاومة تعتمد على التركيز والحرارة والشوائب؛ وتكون البيئات المحتوية على الفلوريدات وحمض الهيدروفلوريك خطرة لأنها تدمر الغشاء. وتُستخدم بيانات السبيكة والوسط المحددين في الظروف الكيميائية المهمة.

يُعد الزركونيوم معدنًا بارامغناطيسيًا.

استخدامات الزركونيوم

• في الطاقة النووية لصنع تجميعات وعناصر الوقود وغيرها من منشآت المفاعلات.
• في علم المعادن مادةً للسبيكة الأم، فهو مزيل ممتاز للنيتروجين والأكسجين، ويساعد على صنع سبائك عالية المقاومة للحرارة والمتانة مع فقد صغير للموصلية.
• تُستخدم مساحيقه ورايشه الدقيق في الألعاب النارية والإشارات ومصادر الضوء الكيميائية الخاصة. ويختلف سلوك المعدن الصلب عن المسحوق الدقيق سريع الاشتعال الذي يتطلب إجراءات صارمة.
• في سبائك ومركبات خاصة للهندسة الكهربائية وتقنية الفراغ والمعدات العلمية، حيث تهم مقاومة التآكل والنقاوة وثبات الخصائص.
• في الطب لصنع أنواع مختلفة من الأطراف الاصطناعية والأدوات الجراحية بفضل مقاومته الممتازة للأوساط الحيوية، التي تفوق التيتانيوم.