Specifična težina cirkonijuma, svojstva, primena i tabela vrednosti

Cirkonijum je element četvrte grupe sporedne podgrupe pete periode periodnog sistema elemenata. U elementarnom obliku to je sjajan sivi metal sa srebrnastom nijansom. Odlikuju ga odlična otpornost na koroziju i velika plastičnost.

Ovaj materijal postoji u dve modifikacije: cirkonijum sa heksagonalnom gusto pakovanom rešetkom, odnosno alfa-cirkonijum, i cirkonijum sa kubnom prostorno centriranom rešetkom. Prelazi iz jedne modifikacije u drugu na 863 °C.

Tabela specifične težine cirkonijuma

Masa ovog materijala zavisi od specifične težine cirkonijuma. Pošto je materijal složen, specifičnu težinu nije moguće odrediti u terenskim uslovima. Postupak se obavlja u specijalizovanim hemijskim laboratorijama. Prosečna specifična težina je, međutim, poznata i iznosi 6,506 g/cm³.

Radi lakšeg proračuna mase i specifične težine cirkonijuma, u nastavku je data tabela ovih vrednosti u različitim mernim sistemima.

Svojstva cirkonijuma

Cirkonijum ima gustinu od 6,506 g/cm³, dobar toplotni kapacitet na temperaturama od 25 do 100 °C i veliki električni otpor. Temperatura topljenja iznosi 1855 °C, a temperatura ključanja 4409 °C.

Čist materijal je plastičan i lako se valja, presuje i kuje, kao i obrađuje drugim toplim i hladnim postupcima. Kada sadrži više od 0,2 procenta kiseonika, ne može se obrađivati hladnim pritiskom. Krta struktura može nastati zbog prisustva azota, ugljenika, kiseonika i vodonika.

Kompaktan cirkonijum polako oksidira na temperaturama od 200 do 400 °C, pri čemu se prekriva slojem cirkonijum-dioksida. Iznad 800 °C snažno reaguje sa kiseonikom iz vazduha.

Kompaktan cirkonijum postojan je u vodi, vodenoj pari i mnogim kiselim sredinama zahvaljujući zaštitnom sloju cirkonijum-dioksida. Postojanost ipak zavisi od koncentracije, temperature i primesa: naročito su opasne sredine sa fluoridima i fluorovodoničnom kiselinom, koje razaraju zaštitni sloj. Za hemijski zahtevne uslove treba koristiti podatke za konkretnu leguru i sredinu.

Cirkonijum pripada paramagnetnim metalima.

Primena cirkonijuma

Cirkonijum i njegove legure široko se koriste u različitim oblastima. Glavne primene su:

• Nuklearna energetika, za izradu gorivnih sklopova i elemenata i drugih konstrukcija u nuklearnim reaktorima.
• Metalurgija, kao materijal za predlegure jer je odličan odstranjivač azota i dezoksidator. Cirkonijum se koristi i za legure velike otpornosti na toplotu i velike čvrstoće, uz malo smanjenje električne provodljivosti.
• Prah i fina strugotina cirkonijuma u pirotehničkim sastavima, signalnim sredstvima i posebnim hemijskim izvorima svetlosti. Kompaktan metal i fini prah ponašaju se različito: prah se lako pali i zahteva stroge bezbednosne mere.
• Posebne legure i jedinjenja za elektrotehniku, vakuumsku tehniku i naučnu opremu, gde su važni otpornost na koroziju, čistoća materijala i stabilna svojstva.
• Medicina, za izradu različitih proteza i hirurških instrumenata zahvaljujući odličnoj otpornosti na biološke sredine, čak boljoj od titanijuma.