من هو مكتشف عنصر الزركونيوم Zr ومتى وأين

1 إجابة واحدة
مهندسة معمارية
الهندسة المعمارية, Tishreen University

الزركون هو أقدم المعادن المعروفة والتي تنتمي لمجموعة Nesosilicates حيث عثر عليها لأوّل مرّة في الصخور الناريّة العائد تاريخها لـ4.4 مليار عام! ويعدّ الزركونيوم معدنًا انتقاليًا لا وجود له بشكله النقيّ في الطبيعة بل يتطلّب الوصول لصورته النقيّة عملياتٍ فيزيوكيميائيّة معقدة، رمزه الكيميائي Zr وهو من معادن المجموعة 4 (IVb) في الجدول الدوري للعناصر، عدده الذرّي 40 ووزنه الذري 91.22 وهو يساوي وزنه المولي، أمّا كثافته فهي 6.52 جرام لكل سم مكعّب، من خواصه الفيزيائيّة أنّه رماديٌ فضي اللون، مرن ويشكّل بسهولة مركبات مستقرّة، صلب في درجة حرارة الغرفة ونقطة انصهاره تساوي 1855 درجة مئوية في يحين أن درجة غليانه 4409 درجة مئويّة.

مكتشف عنصر الزركونيوم Zr

للزركونيوم 5 نظائر طبيعيّة أي ذرّات لنفس العنصر بعدد نيوترونات مختلفة أكثرها وفرةً في الطبيعة: النظير Zr -90 بنسبة 51.5%، يليه النظير Zr -94 بنسبة 17.38%، ثم النظير Zr -92 بنسبة 17.15%، والنظير Zr -91 بنسبة 11.2%، أقلّها وفرةً النظير Zr -96 بنسبة لا تزيد عن 2.8%، ويتمّ استخراج الزركونيوم بكثرة ليعادل إنتاجه سنويًا 7000 طن حيث تعتبر وفيرة في قشرة الأرض وليس باطنها، أبرز أماكن استخراجها هي الصين والهند والولايات المتحدة الأمريكية وأستراليا والبرازيل وجنوب أفريقيا وروسيا وسيريلانكا وإندونيسيا، كما تمّ العثور على الزركونيوم في النجوم من نوع S والنيازك والصخور القمريّة حيث تحوي الأخيرة على محتوى مرتفع للغاية مقارنةً بصخور الأرض، أمّا المفاجأة فهي تركّب أجسادنا من الزركونيوم بنسبة 0.000001%!

 

يعزى اكتشاف الزركونيوم للعالم الكيميائي الألماني مارتن هاينريش كلابروث Martin Heinrich Klaproth أثناء قيامه بتحليل التركيبة المعدنيّة لـ(ZrSiO4) عام 1789 دون أن يتمكّن من عزله والحصول عليه بشكله النقيّ، وهو الأمر الذي قام به الصيدلاني الكيميائي السويدي Jöns Jacob Berzelius عام 1824 حين عزله وقدّمه لاحقًا عام 1914 بشكله شبه النقي نظرًا لصعوبة الحصول على الزركونيوم الصافي لتشابهه الكبير مع عنصر الهافنيوم الذي يوجد بدوره مخلوطًا مع عينات الزركونيوم، أمّا أكثر أشكال الزركونيوم نقاءً فقد أنتجت لأول مرّة عام 1825 من قبل الكيمائيين الهولنديين E. van Arkel وJ.H. de Boer بواسطة التحليل الحراري لـZrI4.

يتمّ استخلاص الزركونيوم في أيامنا بشكل رئيسي من فلذات الزركون (ZrSiO4) وbaddeleyite (ZrO2) من خلال إجراءات تعرف بـ عمليّة كرول أو Kroll process المعروفة باستخدامها لإنتاج التيتانيوم، وهي العمليّة التي ابتكرها وليام جوستين كرول William Justin Kroll في بدايات 1940 في لوكسمبورغ، تعدّ أرخص الطرق للحصول على معدن الزركونيوم النقي بالاعتماد أساسًا على المغنيزيوم للتقليل من كلور الزركونيوم أثناء الحصول على المعدن.

يعرف الزركونيوم باستخدامه بشكل أساسي كمادة هندسيّة هامة لتطبيقات الطاقة النوويّة، لأنّ لديه القدرة على تحمّل درجات حرارة عالية، كما يقاول التآكل ولا يشكّل نظائر عالية الإشعاع، كما يتميّز بمقاومته للأضرار الميكانيكية الناتجة عن الاندفاع والقصف النيوتروني، لذا يتمّ إدخاله في تغطية قضبان الوقود في المفاعلات وهيكليّة نواة المفاعلات الأساسيّة، ذلك بعد فصل الهافنيوم الذي يمتصّ النيوترونات الحراريّة بقوّة ذلك بشكل نهائي ودقيق من الزركونيوم الذي قد يحتوي عليه بنسبة 1%.

إلى جانب استخدام الزركونيوم الأساسي في التطبيقات النوويّة يتمّ استخدامه في صناعة السبائك المختلفة ذات المقاومة العالية للبيئات التي تتعرّض للتآكل جرّاء القلويّات القويّة والأحماض المعدنيّة، كما يستخدم في سبائك الصلب، والزجاج الملوّن، والطوب والسيراميك، والمصابيح، والأحجار الكريمة الاصطناعيّة، وبعض مزيلات الروائح، بالإضافة لتوظيفه كحفّاز في بعض التفاعلات، وفي بوتقات المخابر والأدوات الجراحيّة وغيرها.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "من هو مكتشف عنصر الزركونيوم Zr ومتى وأين"؟