המשקל הסגולי של זירקוניום: תכונות, שימושים וטבלת ערכים
זירקוניום הוא יסוד מן הקבוצה הרביעית בתת־הקבוצה המשנית של המחזור החמישי בטבלה המחזורית. בצורתו היסודית הוא מתכת אפורה מבריקה בגוון כסוף, המתאפיינת בעמידות מצוינת בשיתוך ובגמישות גבוהה.
החומר קיים בשתי צורות: זירקוניום בעל סריג הקסגונלי ארוז בצפיפות, אלפא, וזירקוניום בעל סריג קובייתי ממורכז־גוף. המעבר ביניהן מתרחש ב־863°C.
טבלת המשקל הסגולי של זירקוניום
משקל החומר תלוי במשקלו הסגולי. מאחר שזהו חומר מורכב, אי אפשר לחשבו בתנאי שטח. ההליך מתבצע במעבדות כימיות מיוחדות. המשקל הסגולי הממוצע ידוע ועומד על 6,506 גרם/סמ״ק.
להקלת חישוב המשקל והמשקל הסגולי מובאת טבלה ובה ערכים אלה והמרתם ליחידות שונות.
| חומר | משקל סגולי (גרם/סמ״ק) | משקל 1 מ״ק (ק״ג) |
| זירקוניום | 6,506 | 6506 |
תכונות הזירקוניום
צפיפותו 6,506 גרם/סמ״ק, קיבול החום שלו טוב ב־25 עד 100°C והתנגדותו החשמלית גבוהה. טמפרטורת ההתכה 1855°C והרתיחה 4409°C.
בצורתו הטהורה החומר גמיש ונוח לגלגול, הטבעה, חישול ועיבוד חם וקר אחר. כאשר תכולת החמצן עולה על 0,2 אחוז הוא אינו ניתן לעיבוד בלחץ קר. חנקן, פחמן, חמצן ומימן בהרכב עלולים ליצור מבנה שביר.
זירקוניום מסיבי מתחמצן באיטיות ב־200 עד 400°C ומתכסה בשכבת דו־תחמוצת זירקוניום. מעל 800°C הוא מגיב היטב עם חמצן האוויר.
זירקוניום מסיבי עמיד במים, באדי מים ובסביבות חומציות רבות בזכות שכבת המגן. העמידות תלויה בריכוז, בטמפרטורה ובזיהומים; פלואורידים וחומצה הידרופלואורית מסוכנים במיוחד מפני שהם הורסים את השכבה. בתנאים כימיים אחראיים יש להשתמש בנתוני הסגסוגת והסביבה המסוימות.
זירקוניום הוא מתכת פרמגנטית.
שימושי זירקוניום
- באנרגיה גרעינית לייצור מכלולי דלק ורכיבים ומבנים אחרים בכורים.
- במטלורגיה כחומר לתרכובת אם, מפני שהוא מסלק חנקן וחמצן היטב. מייצרים באמצעותו גם סגסוגות עמידות בחום וחזקות, תוך אובדן קטן במוליכות החשמלית.
- אבקות ושבבים דקים משמשים בהרכבים פירוטכניים, באמצעי איתות ובמקורות אור כימיים מיוחדים. מתכת מסיבית ואבקה דקה מתנהגות אחרת; האבקה עשויה להידלק בקלות ודורשת אמצעי בטיחות מחמירים.
- בסגסוגות ובתרכובות מיוחדות להנדסת חשמל, לטכנולוגיית ריק ולציוד מדעי, שבהם חשובות עמידות בשיתוך, טוהר ויציבות התכונות.
- ברפואה לייצור תותבות וכלי ניתוח בזכות עמידות מצוינת בסביבות ביולוגיות, אף טובה משל טיטניום.
שאלות נפוצות
כמה שוקל 1 מ״ק זירקוניום?
בצפיפות של כ־6,506 גרם/סמ״ק, מטר מעוקב אחד שוקל כ־6506 ק״ג. סגסוגות ומוצרים בטוהר שונה עשויים לסטות מעט.
מדוע זירקוניום משמש באנרגיה גרעינית?
זירקוניום וסגסוגותיו מוערכים בזכות עמידות בשיתוך וחתך לכידה קטן של נייטרונים תרמיים, ולכן מתאימים לחלקי ליבת כורים.
האם זירקוניום מסוכן בעיבוד?
מתכת מסיבית יציבה בדרך כלל, אך אבקה, שבבים וחלקיקים קטנים עלולים להיות דליקים. בעיבוד מכני חשוב לפנות אבק ולהקפיד על בטיחות.