علم سرامیک

زيرکن فلزي نادر به رنگ سفيد متمايل به خاکستري با نماد Zr ، عدد اتمي 40 ، وزن مخصوص 51/6 گرم بر سانتي متر مکعب ، وزن اتمي 224/91 ، سختي 5 در مقياس موس، مقاوم ، داراي جلا ، نقطه جوش 4377 درجه سانتي گراد و نقطه ذوب 1852 درجه سانتي گراد مي باشد. زيرکن در گروه 4 ، سري فلز انتقالي Transition Metals و در دوره 5 قرار دارد .
زيرکونيم نوزدهمين عنصر فراوان در پوسته زمين است که در حدود 026/0% پوسته زمين را مي سازد.
اين عنصر عمدتاً به همراه تيتانيوم بوده و از زيرکن بدست مي آيد و در برابر خوردگي بسيار مقاوم است.
زيركونيم عمدتاً راكتورهاي هسته اي براي جذب نوترون استفاده مي شود و آلياژهاي مقاوم در برابر خوردگي را مي سازد. اين عنصر سبكتر از فولاد است و سختي آن مانند مس مي باشد. زماني كه به صورت بسيار ريز تقسيم مي شود، فلز مي تواند بلافاصله در هوا بخصوص در دماهاي بالا آتش بگيرد.
جدول 1- برخي خواص فيزيكي ، شيميايي ، ژئوشيميايي و ... عنصر زيرکونيم

Atomic Number: 40
Group: 4
Period: 5
Series: Transition Metals
Zirconium's Name in Other Languages
•Latin: Zirkonium
•Czech: Zirkonium
•Croatian: Cirkonij
•French: Zirkonium
•German: Zirkonium - s
•Italian: Zirconio
•Norwegian: Zirkonium
•Portuguese: Xircônio
•Spanish: Circonio
•Swedish: Zirkonium
Atomic Structure of Zirconium
•Atomic Radius: 2.16Å
•Atomic Volume: 14.1cm3/mol
•Covalent Radius: 1.45Å
•Cross Section: 0.182barns ±0.005
•Crystal Structure: Hexagonal


•Electron Configuration:


•Electrons per Energy Level: 2,8,18,10,2
Shell Model


•Ionic Radius: 0.72Å
•Filling Orbital: 4d 2
•Number of Electrons (with no charge): 40
•Number of Neutrons (most common/stable nuclide): 51
•Number of Protons: 40
•Oxidation States: 4
•Valance Electrons: 4d 2 5s 2
Electron Dot Model


Chemical Properties of Zirconium
•Electrochemical Equivalent: 0.8509g/amp-hr
•Electron Work Function: 4.05eV
•Electronegativity (Pauling): 1.33
•Heat of Fusion: 16.9kJ/mol
•Incompatiblities:
Potassium nitrate, oxidizers
•Ionization Potential
First: 6.84
Second: 13.13
Third: 22.99
•Valance Electron Potential (-eV): 80
Physical Properties of Zirconium
•Atomic Mass Average: 91.224
•Boiling Point: 4650K 4377°C 7911°F
•Coefficient of lineal thermal expansion:
5.85E-06cm/cm/°C (0°C)
•Conductivity
Electrical: 0.0236 106/cm
Thermal: 0.227 W/cmK
•Density: 6.51g/cc @ 300K
•Description:
Rare grayish-white metal.
•Elastic Modulus:
Rigidity: 33/GPa
Youngs: 68/GPa
•Enthalpy of Atomization: 598 kJ/mole @ 25°C
•Enthalpy of Fusion: 20.9 kJ/mole
•Enthalpy of Vaporization: 581.6 kJ/mole
•Flammablity Class: Combustible
•Freezing Point: see melting point
•Hardness Scale
Brinell: 650 MN m-2
Mohs: 5
Vickers: 903 MN m-2
•Heat of Vaporization: 58.2kJ/mol
•Melting Point: 2125K 1852°C 3366°F
•Molar Volume: 14.06 cm3/mole
•Pysical State (at 20°C & 1atm): Solid
•Specific Heat: 0.27J/gK
•Vapor Pressure = 0.00168Pa@1852°C
Regulatory / Health
•CAS Number
7440-67-7 powder, wet
•UN/NA ID and ERG Guide Number
1358 / 170 powder, wet
1932 / 135 scrap
2008 / 135 powder, dry
•RTECS: ZH7070000
•OSHA Permissible Exposure Limit (PEL)
TWA: 5 mg/m3
•OSHA PEL Vacated 1989
TWA: 5 mg/m3
STEL: 10 mg/m3
•NIOSH Recommended Exposure Limit (REL)
TWA: 5 mg/m3
STEL: 10 mg/m3
IDLH: 50 mg