Son Haberler

Zirkonyum Nedir? (Özellikleri, Bileşikleri, Kullanımı)

-
Eylül 11, 2022
Zirkonyum Nedir? (Özellikleri, Bileşikleri, Kullanımı)

Zirkonyum, her geçen gün ehemmiyeti biraz daha artan ve birçok üründe kullanılan dayanıklı metaller arasında yer alıyor.

Zirkonyum Nedir? Özellikleri, Bileşikleri, Kullanımı

Zirkonyum; dayanıklılığı sebebiyle birçok sektörde seçim edilen metal elementler arasında yer alır. Bulgusundan günümüze kadar 218 yıldır değişik sektörlerdeki muhtelif ürünlerde ve uygulamalarda zirkonyum, alaşımları ve bileşiklerinin izini bulmak olası. Zirkonyumun bir bileşiği olan zirkonya ise, dişçilik başta olmak üzere ehemmiyetli ürünlerin hammaddesi konumunda. Zirkon ve zirkonya gibi mineral ve bileşikleri bulunan zirkonyumu biraz tanıyalım.

Tarihçesi

Zirkonyum; Farsça orijinli “altın gibi” anlamındaki “zargun” sözcüğünden türetilen bir kelime. 1789 senesinde Alman kimyacı Martin Heinrich Klapoth tarafından keşfedildi. İsveçli kimyacı Jöns Jakob Berzelius ise 1824 senesinde potasyum, zirkonyum ve florür karışımını ısıtarak yalıttı. 1892 senesinde Joseph Baddeley, Sri Lanka’da ehemmiyetli zirkonyum minerali olan ve soyadından esinlenerek “baddeleyit” ismi verilen minerali keşfetti. 1914 senesinde saf zirkonyum olarak elde edildi. 1925 senesinde Hollandalı kimyacılar Anton Eduard van Arkel ve Jan Hendrik de Boer tarafından uygulanan termal operasyonlarla beyaz, yumuşak, dövülebilir zirkonyum tetraiyodid metali elde edildi.

Kimyevi Özellikleri

Zirkonyum, kimyevi sembolü “Zr” olan element tablosunun 4-B grubunda yer alan metal bir element. Geçiş metalidir. Atom numarası 40, atom ağırlığı 91,224’cins. Erime noktası 1855 derece iken, 4409 derecede kaynar. Grimsi beyaz, sünek bir metaldir. Isıya ve korozyona son derece dayanıklıdır. Çelikderi hafif, bakırdan serttir. Yüzde 99 saf hali gevrektir.

Kristal yapısı hegzagonaldır. Havadaki azot ve oksijenle tesirleşmemesi için döküm operasyonlarında özel fırınlar kullanılır. Düşük sıcaklıklarda süper geçirgen özelliği gösterir. Bu sebeple zirkonyum-niobyum alaşımları mıknatıs üretiminde kullanılmaktadır. Zirkonyum, banal sıcaklıklarda reaktif değildir; yüksek sıcaklıklarda reaktif hale kazanç. Havada ve akışkanda oksitlenerek korozyona direnç kazanır.

Tabiatta saf zirkonyum seyrek bulunur. Hemen hemen bütün zirkonyum madenleri hafniyum kapsar. Zirkonyum bileşikleri dağınık halde oldukça fazladır. Bakır, nikel mermi, kalay ve çinko gibi metallerin toplamından daha fazla zirkonyum madeni bulunduğu varsayım edilmektedir.


Nerelerde Kullanılır?

Teknolojik büyümelerle doğru orantılı olarak son senelerde zirkonyum ve bileşiklerinin kullanımı giderek çoğalıyor. Zirkonyum tüketiminin takribî yüzde 95’i zirkon, zirkonyum oksit ve zirkonyum bileşikleri olarak kullanılmaktadır. Yüzde 5’lik dilim ise zirkonyum metali olarak kullanılıyor.

Zirkonyum, yüksek performanslı vana ve pompalarda korozyona dayanıklı metal olarak kullanılır. Aynı zamanda nükleer reaktörlerin de ehemmiyetli bir elementi. Her sene zirkonyum yapımının yüzde 90’ı nükleer enerji sanayisinde harcanmaktadır. Nükleer enerjide kullanılan zirkonyumun hafniyumdan tamamen temizletilmesi gerekiyor. Bunun sebebi, hafniyumun termal nötronları absorbe etmesidir. Nükleer reaktörlerde kaplama olarak uranyumla benzersiz kombinasyon oluşturur. Bazı gazların birleştirilmesi veya uzaklaştırılması için de zirkonyumdan yararlanılır.

Alaşım maddesi, bomba yapımı, seramik ve refraktör bileşiği de olabilen zirkonyumun kullanıldığı bazı ürün ve alanları şöyle sıralayabiliriz: Çelik imali, vakum tüpleri, tıptaki cerrahi uygulamalar, patlayıcılar, suni ipek, flaş, mıknatıs, losyonlar, deodorantlar, ter önleyiciler, ateşe dayanıklı askeri malzemeler, lamba, takı ve mücevherler…

Zirkon ve Zirkonya Nedir?

Zirkon ve zirkonya benzer sözcüklerden türetilmiş kelimeler olsa da kimyevi yapıları değişik mineral ve bileşiklerdir.

Zirkon, pek çok değişik formda olabilen zirkonyum bileşiği bir mineraldir. Başka bir deyişle elementer zirkon metaline “zirkonyum” ismi verilir. Kristal sistemi tetragonaldır. Renksiz, kahverengi tonları, gri, yeşil, sarı ve kırmızı renkte olabilir. Saydam, elmas parıltılı ve sırçasıdır. Kum, öğütülmüş veya mikronize edilmiş toz olarak kullanılabilir.

Zirkon; hafniyum elementinin primer kaynağıdır. Zirkon minerali takribî 50’de 1 oranında hafniyum kapsar. Sahil kumlarından metal elde edilen plaser firmalarda yan ürün olarak üretilir. Granit, siyenit, nefelin siyenit gibi magmatik kayalarda yaygın olarak bulunan aksesuar minerallerinden bkocamandır. Zirkon, toryum içeriği sebebiyle radyoaktiftir. Genellikle refraktör sanayisinde kullanılır. Yüksek ısıya dayanıklı özel refraktör tuğlalarının imalinde ehemmiyetli bir maddedir. Porselen ve buji gibi ürünlerde de kullanılır. Metal alaşımlarında ve döküm kumu olarak da kullanılabilmektedir. Kimya sanayisinde korozyona karşı dayanıklılığı sebebiyle seçim edilir. Seramik sanayisinde renk ayarlayıcı, beyazlatıcı veya matlaştırıcı özelliğinden yararlanılır.

Zirkonya ise; zirkon silikattan ZrSiO4 yapay elde edilen zirkonyum dioksit ZrO2 bileşiğine verilen isimdir. Piyasada kullanımı yaygın zirkonyum bileşiklerinin başında kazanç. Zirkonyumun beyaz kristal oksididir. Natürel hali monoklinal bir kristal yapıya sahiptir. Bileşiminde silikatlar, alüminatlar, metal oksitler, su, alkali bileşikler bulunur. Çok yüksek sıcaklıklarda çalıştırılan fırınlar ve potalarda zirkonya seçim edilir. Diş sektöründe çok kullanılan seramik kaplamalar ve diş altı materyalleri de zirkonya kapsar. Estetik diş uygulamalarının ehemmiyetli bir materyalidir. Yüksek performans polikristalin seramiğidir. Seramikler arasında üzerinde en çok çalışma yapılmış metal oksididir. Beyaz fildişi rengindedir. Işık iletkenliği yüksektir.

Kuyumculukta kullanılan formuna “kübik zirkonya” da denilmektedir. Zirkonyanın en popüler formu; mücevherlerde ve takılarda da kullanılan ve “sahte elmas” olarak belirlenen elmas görünümlü, berrak, saydam bir taştır. Mücevher sektöründe “zirkon” olarak bilinen ürünler de gerçeğinde zirkonyadır.

Ayrıca; ilaç, boya, tekstil, elektrotlar, yalıtım, resimcilik, diş kaplamaları ve uygulamaları, seramik borular, kesiciler, otomotiv rulmanları, muhtelif pompalar, sızdırmazlık halkaları, tel apartları, tüpler, valfler, ten sanayisi, uzay sanayisi gibi alanlarda da kullanılır.

Baddeleyit Nedir?

Tabiatta ekonomik kıymeti bulunan zirkonyum, “baddeleyit” ismi verilen mineralden elde edilir. Zirkonya, zirkonyum oksit ve zirkonyum dioksit olarak da bilinir. Baddeleyit minerali, ehemmiyetli bir zirkonyum bileşiğidir ve ateşe çok dayanıklıdır. 2700 derecede eriyebilir, beyaz renkte katıdır. Bu mineral Hafniyum da kapsar. Bazı vaziyetlerde yüzde 1 hafniyum kapsayan zirkonyum saf olarak kabul edilir.

Zirkonya ve Dişçilik

Bedenle geçimli yapısı sebebiyle özellikle diş uygulamalarında kullanılan bazı ürünler zirkonyum kapsar. Zirkon, zirkonya ve zirkonyum; porselen kron ve köprü, metal dayanaksız kron ve porselenler, kaplamalar ve implantlarda kullanılabiliyor. Biyouyumluluğu oldukça yüksek materyallerdir. Zirkonya kapsayan implantlar, altyapı materyalleri ve kaplamalar natürel diş görünümü sağladığı için de seçim sebebi olabiliyor. Yüzde surat beyaz olması, transparanlığı ve saydamlığı sayesinde estetik bir görüntü elde edilebiliyor. Banal dişlere hasar vermiyor.

Kaplama malzemesi olarak dişin görünümünü iyileştirmek için kullanılan en popüler seramik kron ürünüdür. Kir yakalamayan, uzun ömürlü ve dayanıklı kristal yapısı sebebiyle dişçilikte kullanılan birçok kimyevi madde ile de alaşımlar oluşturulabilir veya birlikte kullanılabiliyor. Misalin zirkonya takmalara titanyum vidalar kombine edilebiliyor. Ayrıca insan anatomisi, diş uygulamalarında kullanılan zirkonyum içerikli ürünleri yalanlamaz ve metal alerjisi gibi vaziyetlere yol açmaz. Altın, metal ve porselen kronlardan daha dayanıklıdır.

Zirkonyum malzemelerin dezavantajı ise, sert olması sebebiyle diş kökünde ve öbür banal dişlerde sürtünmeyle deforme ve yıpranmalara yol açabiliyor.

Nerelerde Bulunur?

Dünyada senelik zirkonyum imali vasati 1,5 milyon ton etrafındadır. Dünya zirkonyum gereksiniminin takribî yüzde 50’si Avustralya tarafından karşılanıyor. Güney Afrika yüzde 25, Çin ise yüzde 10 oranında dünya imalinde hisse sahibi. Yüzde 15’lik dilimi de şu ülkeler paylaşıyor; Endonezya, Mozambik, Sri Lanka, Rusya, ABD, Hindistan, Brezilya…

Türkiye’de de sahil kumlarında konsantre zirkona tesadüfülmektedir. Ancak henüz zirkon madenciliği ekonomik ehemmiyete sahip değil. Bu yüzden Türkiye’de yapım yapılmıyor ve zirkon veya zirkonyum gereksinimi ithalat yoluyla karşılanıyor. Türkiye’deki senelik zirkonyum tüketimi 2-3 bin ton etrafındadır.