HAI zirkonium, lambang Zr, nomor atom 40, adalah unsur kimia yang termasuk golongan 5 dari Tabel periodik. Ini menonjol karena ketahanannya yang luar biasa terhadap korosi, serta stabilitas termal yang baik.
elemennya adalah secara kimiawi sangat mirip dengan hafnium, dan karena itu, setiap sampel zirkonium alami memiliki kandungan hafnium yang kecil. Ini berlimpah di kerak bumi, dengan kandungan yang jauh lebih tinggi daripada elemen yang banyak digunakan seperti tembaga, seng dan timah.
Zirkonium memiliki aplikasi luas dalam industri nuklir, karena penyerapan neutronnya yang rendah menjadikannya lapisan yang sangat baik untuk bahan bakar yang kaya uranium dioksida. Selain itu, karena dianggap tidak beracun dan sangat biokompatibel, zirkonium digunakan dalam prostesis dan implan bedah.
Baca juga: Uranium — elemen yang sangat penting untuk pembangkit energi
Ringkasan tentang zirkonium
Zirkonium adalah logam milik kelompok 5 dari Tabel Periodik.
Itu selalu muncul di alam dengan sedikit kandungan hafnium, karena unsur-unsur ini secara kimiawi sangat mirip.
Zirkonit dan baddeleyite adalah bijih zirkonium utama.
Pemisahan antara zirkonium dan hafnium sangat sulit.
Zirkonium memiliki korosi yang baik dan ketahanan suhu tinggi.
Ini dapat digunakan dalam implan gigi dan prostesis lainnya, karena tidak beracun dan memiliki biokompatibilitas tinggi.
Sebagian besar zirkonium digunakan oleh industri nuklir.
Unsur ini ditemukan pada tahun 1789 oleh ilmuwan Jerman Martin Klaproth.
Sifat zirkonium
Simbol: Zr.
nomor atom: 40.
massa atom: 91.224 cmu.
keelektronegatifan: 1,33.
Titik fusi: 1855 °C.
Titik didih: 4409°C.
Kepadatan: 6.52 g.cm-3 (pada 20°C).
konfigurasi elektronik: [Kr] 5s2 4d2.
Seri Kimia: golongan 4, logam transisi.
Fitur zirkonium
Zirkonium, dalam bentuk logamnya, adalah a logam keabu-abuan dan yang memiliki ketahanan korosi yang baik, terutama karena lapisan ZrO2 yang terbentuk di sekitarnya, melindungi massa logam internal. Namun, jika dibagi dengan halus, zirkonium sangat piroforik, yaitu, dapat menyala secara spontan jika bersentuhan dengan udara, terutama pada suhu tinggi.
Secara kimiawi, zirkonium sangat dekat dengan hafnium, paling tidak karena unsur-unsurnya terjadi bersama di alam. Oleh karena itu, seperti hafnium, zirkonium tidak menderita serangan kimia dari asam diencerkan (kecuali HF) kecuali dipanaskan. Larutan alkali tidak terlalu efisien pada zirkonium, bahkan pada suhu yang lebih tinggi.
Dalam sistem suhu yang lebih tinggi, zirkonium memiliki kemampuan untuk bereaksi dengan sebagian besar bukan logam. Ketika bereaksi, dapat dilihat bahwa senyawa zirkonium dengan bilangan oksidasi +4 adalah yang paling stabil, seperti halnya ZrO.2 atau ZrCl4. Bilangan oksidasi yang lebih rendah, seperti +3, kurang stabil, perbedaan dari titanium, elemen paling ringan di grup 4, yang memiliki stabilitas yang baik dengan beban ini.
Di mana zirkonium dapat ditemukan?
Di antara elemen blok-d dari Tabel Periodik, zirkonium adalah yang paling melimpah keempat, di belakang besi, titanium dan mangan. Mereka ada lebih dari 30 bijih yang saya milikidanm zirkonium dalam konstitusinya. Di antara yang paling terkenal dan paling penting adalah zirkonit (juga dikenal sebagai zirkon), ZrSiO4, dan baddeleyite (atau baddeleite), ZrO2. Baddeleyite bahkan ditemukan di Brasil.
Negara-negara dengan cadangan zirkonium terbesar adalah Australia, Afrika Selatan dan Mozambik. Namun, produsen terbesar adalah China, Prancis, India, Rusia, Jerman, dan Amerika Serikat.
Menariknya, zirkonium Ini banyak ditemukan di beberapa bintang. Elemen itu bahkan diidentifikasi dalam matahari dan di meteorit. Sampel bulan yang diperoleh melalui misi Apollo membuktikan kandungan ZrO. yang tinggi2 di batuan ini jika dibandingkan dengan yang terestrial.
Lihat juga: Emas — logam mulia yang menonjol karena konduktivitas listriknya yang baik
Mendapatkan zirkonium
zirkonium secara alami terjadi dengan hafnium, selalu dengan kandungan elemen kedua yang bervariasi dari 1 hingga 3% berdasarkan massa. Meskipun kandungannya rendah, pemisahan antara keduanya sangat sulit.
Umumnya, proses Kroll digunakan untuk ekstraksi zirkonium. Dalam proses ini, ZrO2 terkandung dalam bijih diubah, pada suhu tinggi, menjadi ZrCl4. Dengan cara ini, zirkonium dapat diperoleh dengan menggunakan magnesium sebagai reduktor. Reaksi berikut menunjukkan prosesnya.
ZrO2 → ZrCl4 (menggunakan CCl4 pada suhu 770 K)
ZrCl4 → Zr (menggunakan Mg dalam atmosfer Ar pada suhu 1420 K)
Namun, kesamaan kimia yang besar antara Zr dan Hf berarti bahwa hafnium tetap berada di sistem akhir sebagai pengotor yang persisten. Dengan demikian, perlu untuk penggunaan teknik metalurgi untuk pemisahan antara Zr dan Hf. Industri telah mengembangkan rute hidrometalurgi (yaitu, yang terjadi dalam larutan berair) dan pirometalurgi (tanpa adanya air).
Teknik hidrometalurgi adalah kristalisasi fraksional dari garam K2ZrF6 dan K2HfF6, yang tidak memiliki kelarutan yang sama dalam air. Teknik larutan lainnya adalah ekstraksi pelarut, dimana senyawa Zr dan Hf dilarutkan. dalam air dan kemudian diekstraksi secara selektif dengan pelarut organik seperti metil isobutil keton dan upeti. Mengingat sulitnya pemisahan, zirkonium komersial umumnya dipasarkan dengan kandungan 1 hingga 3% massa Hf.
aplikasi zirkonium
Zirkonium metalik adalah bekerja di liga, terutama dalam baja, untuk membuatnya lebih baik dalam hal ketahanan mekanis dan korosif. Stabilitas logam pada suhu tinggi juga memungkinkannya untuk menjadi digunakan di pesawat luar angkasa, yang mengalami banyak kerusakan karena kondisi ekstrim yang dihadapi saat masuk kembali ke atmosfer bumi.
Karena zirkonium dikenal sebagai elemen yang tidak beracun dan sangat tahan korosi, selain memiliki biokompatibilitas yang baik, sifat-sifatnya digunakan dalam aplikasi bedah juga dieksplorasi, seperti pada prostesis dan implan gigi.
Zirkonium dioksida, ZrO2, memiliki titik leleh yang sangat tinggi, di kisaran 2500 °C. Dengan demikian, digunakan dalam pembuatan wadah dengan ketahanan panas tinggi, selain keramik yang sangat tahan. Keramik ini bahkan telah dieksploitasi dalam mesin pemotong untuk alasan ini. ZrO2 Ini juga dapat digunakan dalam kosmetik, antiperspiran, kemasan makanan dan bahkan batu permata palsu.
Perlu dicatat bahwa sebagian besar zirkonium digunakan oleh industri nuklir. Ada, misalnya, liga Zircaloy®, paduan logam zirkonium dan timah yang dikembangkan secara eksklusif untuk tujuan nuklir.
Dalam industri nuklir, zirkonium adalah digunakan dalam kemasan yang mengandungêm uranium oksida, bahan bakar dari pembangkit listrik. Karena sangat tahan terhadap air dan dengan penangkapan yang rendah neutron, ternyata menjadi bahan yang bagus untuk tujuan ini. Perlu diingat bahwa neutron digunakan selama pembelahan, dan oleh karena itu penting agar zirkonium tidak menangkapnya. Non-capture juga menyebabkan zirkonium tidak muncul radioaktivitas. Itulah sebabnya, dalam hal ini, zirkonium tidak dapat memiliki jejak hafnium, logam yang memiliki kemampuan besar untuk menangkap neutron.
Lihat di podcast kami:Bagaimana cara kerja pembangkit listrik tenaga nuklir?
sejarah zirkonium
Nama zirkonium mungkin berasal dari sargone, sebuah kata dari bahasa Syriac yang digunakan untuk menggambarkan warna batu permata yang sekarang dikenal sebagai zirkonia. Meskipun mineral sudah diketahui, tidak diketahui bahwa mereka mengandung unsur baru sampai Martin Heirinch Klaproth, pada tahun 1789, berhasil mendeteksi elemen tersebut di Berlin. Ilmuwan Jerman memutuskan untuk menamai elemen tersebut zirkhorn.
Tahun 1789 sangat penting bagi Klaproth, karena pada tahun yang sama ilmuwan menemukan unsur uranium.
Latihan yang diselesaikan pada zirkonium
pertanyaan 1
(FGV SP/2014 - diadaptasi) Kelas bahan superkonduktor baru dan menjanjikan didasarkan pada senyawa vanadium zirkonium diborida. Senyawa ini disintesis dari garam zirkonium (IV).
(Majalah Cari Fapesp, Juni 2013. Diadaptasi)
Jumlah proton dan elektron dalam ion Zr4+ masing-masing sama dengan:
A) 36; 40
B) 40; 40
C) 40; 44
D) 40; 36
E) 36; 36
Membalas
Huruf D
Seperti yang dimiliki zirkonium nomor atom sama dengan 40, kita dapat menyimpulkan bahwa jumlah proton juga 40, karena nomor atom secara numerik sama dengan jumlah proton.
Menyajikan muatan yang sama dengan +4, kita tahu bahwa zirkonium dalam bentuk ini memiliki empat elektron kecuali dalam bentuk netral.
Ketika netral, jumlah proton sama dengan jumlah elektron, yaitu zirkonium awalnya memiliki 40 proton dan 40 elektron. Kehilangan empat elektron, zirkonium yang tersisa hanya 36.
pertanyaan 2
(Uerj 2013 —disesuaikan) Zirkonium dioksida menyerupai berlian, suatu bentuk karbon alotropik, yang dapat menggantikan perhiasan murah.
Tandai alternatif yang mengandung rumus kimia zirkonium dioksida, serta jenis ikatan interatomik zat ini.
A) ZrO4, kovalen.
B) ZrO2, ionik.
C) ZrO2, kovalen.
D) ZrO4, ionik.
E) ZrO2, logam.
Membalas
Huruf b
Zirkonium dioksida, seperti namanya, harus mengandung hanya dua atom oksigen. Jadi, rumus yang diharapkan adalah ZrO2. Selain itu, zirkonium umumnya memperoleh keadaan oksidasi sama dengan +4.
Jenis ikatan antar atom adalah ionik, karena dua alasan:
zirkonium adalah logam, dan oksigen bukan logam;
perbedaan dari keelektronegatifan antara keduanya lebih besar dari 1,7 (3,5 – 1,3 = 2,2).
Oleh Stefano Araújo Novais
guru kimia
