சிர்க்கோனியம்

40 யிற்றியம் ← சிர்க்கோனியம் → நையோபியம் Ti ↑ Zr ↓ Hf தனிம அட்டவணை
பொது
பெயர், குறி எழுத்து, தனிம எண்	சிர்க்கோனியம், Zr, 40
வேதியியல் பொருள் வரிசை	பிறழ்வரிசை மாழைகள்
நெடுங்குழு, கிடை வரிசை, வலயம்	4, 5, d
தோற்றம்	silvery white
அணு நிறை (அணுத்திணிவு)	91.224(2) g/mol
எதிர்மின்னி அமைப்பு	[Kr] 4d2 5s2
சுற்றுப் பாதையிலுள்ள எதிர்மின்னிகள் (எலக்ட்ரான்கள்)	2, 8, 18, 10, 2
இயல்பியல் பண்புகள்
இயல் நிலை	திண்மம்
அடர்த்தி (அறை வெ.நி அருகில்)	6.52 கி/செ.மி³
உருகுநிலையில் நீர்மத்தின் அடர்த்தி	5.8 g/cm³
உருகு வெப்பநிலை	2128 K (1855 °C, 3371 °F)
கொதி நிலை	4682 K (4409 °C, 7968 °F)
நிலை மாறும் மறை வெப்பம்	14 கி.ஜூ/மோல் (kJ/mol)
வளிமமாகும் வெப்ப ஆற்றல்	573 கி.ஜூ/மோல் kJ/mol
வெப்பக் கொண்மை	(25 °C) 25.36 ஜூ/(மோல்·K) J/(mol·K)
ஆவி அழுத்தம் அழுத் / Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k வெப். நி / K 2639 2891 3197 3575 4053 4678
அணுப் பண்புகள்
படிக அமைப்பு	அறுகோணப் பட்டகம்
ஆக்ஸைடு நிலைகள்	4 (இருமுக ஆக்ஸைடு)
எதிர்மின்னியீர்ப்பு	1.33 (பௌலிங் அளவீடு)
மின்மமாக்கும் ஆற்றல்	1st: 640.1 kJ/(mol
	2nd: 1270 kJ/mol
	3rd: 2218 kJ/mol
அணு ஆரம்	155 பிமீ
அணுவின் ஆரம் (கணித்)	206 pm
கூட்டிணைப்பு ஆரம்	148 pm
வேறு பல பண்புகள்
காந்த வகை	தரவு இல்லை
மின் தடைமை	(20 °C) 421 nΩ·m
வெப்பக் கடத்துமை	(300 K) 22.6 வாட்/(மீ·கெ) W/(m·K)
வெப்ப நீட்சி	(25 °C) 5.7 மைக்.மீ/(மி.மீ·கெ) µm/(m·K)
ஒலியின் விரைவு (மெல்லிய கம்பி வடிவில்)	(20 °C) 3800 மீ/நொடி
Young's modulus	68 GPa
Shear modulus	33 GPa
பாய்சான் விகிதம்	0.34
மோவின்(Moh's) உறுதி எண்	5.0
விக்கர் உறுதிஎண் Vickers hardness	903 MPa (மெகாபாஸ்)
பிரிநெல் உறுதிஎண் Brinell hardness]]	650 MPa (மெகாபாஸ்)
CAS பதிவெண்	7440-67-7
குறிபிடத்தக்க ஓரிடத்தான்கள்
தனிக்கட்டுரை: சிர்க்கோனியம் ஓரிடத்தான்கள் ஓரி இ.கி.வ அரை வாழ்வு சி.மு சி.ஆ (MeV) சி.வி 88Zr syn 83.4 d ε - 88Y γ 0.392D - 89Zr syn 78.4 h ε - 89Y β+ 0.902 89Y γ 0.909D - 90Zr 51.45% Zr ஆனது 50 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 91Zr 11.22% Zr ஆனது 51 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 92Zr 17.15% Zr ஆனது 52 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 93Zr syn 1.53×106y β− 0.060 93Nb 94Zr 17.38% Zr ஆனது 54 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 96Zr 2.8% 2.0×1019y β−β− 3.348 96Mo
மேற்கோள்கள்

சிர்க்கோனியம் (Zirconium (IPA: /zəˈkəʊniəm, ˌzɛːˈkəʊniəm, zɜːɹ'kəʊniəm) என்பது அணுவெண் 40 கொண்ட, Zr என்னும் வேதியியல் குறியெழுத்து கொண்ட ஒரு வேதியியல் தனிமம் ஆகும். இதன் அணுக்கருவில் 51 நொதுமிகள் உள்ளன.

வரலாறு

1789 ல் ஜெர்மன் நாட்டின் கலாப் ரோத், சிர்கான் எனும் கனிமத்திலிருந்து சிர்கோனியத்தைப் பிரித்தெடுத்தார். இதன் கனிமம் பொன்னிறம், ஆரஞ்சு, கத்திரிப்பூ ஊதா போன்று பல நிறங்களுடன் காணப்பட்டதால் அதை விலை மதிப்புள்ள கற்களாகக் கருதினார். அரேபிய மொழியில் ஜார்கன் என்றால் “பொன் போன்ற” என்று பொருள் .இதிலிருந்தே சிர்கோனியம் வருவிக்கப்பட்டது. இதற்கு இலக்கியங்களில் பல பெயர்கள் காணப்படுகின்றன. ஹயா சிந்த், ஜாசிந்த், ஜார்கன் போன்ற சொற்கள் சிர்கோனியக் கனிமத்தைக் குறிப்பிடுவதாகும். பழங்காலத்தில் இதை நகை செய்யப் பயன்படுத்தினார்கள்.

சிர்கான் என்பது சிர்கோனியம் சிலிகான் ஆக்சைடாகும். சிகோனியத் தனிமங்கள் உலகில் ஓரளவு மிகுதியாகக் கிடைக்கப்பெறினும் அதிலிருந்து சிர்கோனியத்தைப் பிரித்தெடுப்பது மிகவும் சிக்கலானதாக இருக்கின்றது. இதற்குக் காரணம் உயர் உருகு நிலையும், உருகிய நிலையில் வளிமங்களை உட்கிரகித்துக் கொள்ளும் பண்பையும் சிர்கோனியம் பெற்றிருப்பதே ஆகும்.

1824 ல் சுவீடன் நாட்டு அறிவியலாளர் பெர்சியஸ் இத் தனிமத்தைப் பிரித்தெடுத்தார். சிர்கோனியம், சிர்கான் மணலாகவும் சிர்கோனியம் ஆர்த்தோ சிலிகேட்டாகவும் இயற்கையில் அதிகம் கிடைக்கின்றது. இதன் செழுமை நிக்கல், செம்பு, ஈயம், துத்தநாகம், டின் மற்றும் பாதரசத்தின் செழுமையை விட அதிகமாக இருக்கின்றது. சிர்கானில் சிர்கோனியத்தின் செறிவு 61-67 % ஆகும். சிர்கோனியம் சூரியன் மற்றும் ஐந்து வகை விண்மீன்களிலும் எரிகற்களிலும் காணப்படுகின்றது. நிலவின் மண்ணில் சிர்கோனிய ஆக்சைடின் செழுமை பூமியைக் காட்டிலும் அதிகமாக உள்ளது.

பண்புகள்

வெள்ளியொத்த நிறமுடைய இவ்வுலோகம் எஃகை விட இலேசானது என்றாலும் அதைப் போல் உறுதியானது. கம்பியாக எளிதில் நீட்டிக் கொள்ள முடிகிறது. இது டைட்டானியம் போலத் தீவிரமான ஊடங்கங்களில் அரிப்பைத் தாக்குப் பிடிக்கின்றது. ஐதரோபுளூரின் அமிலம் மட்டும் இவ்வுலோகத்தை அரிக்கின்றது. டான்டலம், டைட்டானியம், நையோபியம் போல சிர்கோனியம் அரிப்பெதிர்ப்பைக் கொடுத்தாலும் அவற்றைவிட மேலானது. ஏனெனில் சிர்கோனியம் கார உலோகங்களினாலும் அரிக்கப்படுவதில்லை. இதனால் சிர்கோனியம் அறுவைச் சிகிச்சைக் கருவிகளுக்கு ஏற்புடையதாக இருக்கின்றது.

Zr என்ற வேதிக் குறியீட்டுடன் கூடிய சிர்கோனியத்தின் அணுவெண் 40, அணு நிறை 91.22, அடர்த்தி 6490 கிகி /கமீ. இதன் உருகு நிலையும், கொதி நிலையும் முறையே 1852 oC ,4377 oC ஆகும். இதன் இணைதிறன் 4. திண்ம சிர்கோனியம் எளிதில் பற்றி எரிவதில்லை. ஆனால் பொடி செய்யப்பட்ட சிர்கோனியம் காற்று வெளியில் குறிப்பாக உயர் வெப்ப நிலையில் தானாக எரிகின்றது.

பயன்கள்

சிர்கோனியம் சிறிதும் துர்ப்பிடிக்கக் கூடாத கருவிகளான அறுவைச் சிகிச்சைக் கருவிகள்,வேதிப் பொருள் உற்பத்திக் கலங்கள் ,நுட்பமான இயந்திரப் பொறிகள் போன்றவற்றைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகின்றது .அறுவைச் சிகிச்சைக்குப் பின் உடம்பில் தையல் போடுவதற்கு சிர்கோனிய இழைகள் நன்மை தருகின்றன ..அணு உலைகளில் நீர் ஒரு குளிர்விப்பானாகப் (coolant ) பயன்படுத்தப்படுகின்றது.இதன் அரிப்பிலிருந்து அணு உலையின் கட்டுமானத்தைக் காக்க சிர்கோனியப் பூச்சிடுவார்கள் .இதற்குத் தூய சிர்கோனியத்தைவிட சிர்கோனியக் கலப்பு உலோகங்கள் - சிர்கலாய் (zircalloy ) மற்றும் சிர்கோனியம் .செம்பு ,நையோபியக் கலப்பு உலோகம் பயனுறு திறம் கொண்டதாய் விளங்குகின்றன .

சிர்கோனியத்தின் மற்றொரு முக்கியமான பண்பு குறைவேக நியூட்ரான்களை உட்கிரகித்துக் கொள்ளப்படுவதைத் தவிர்க்கின்றது .

சிர்கோனியத்தின் இப் பண்பும் அணு உலைகளில் பயன்படுத்திக் கொள்ளப்படுகின்றது அணு உலைகளில் சிர்கோனியம் அணு எரிபொருளான யுரேனியத் தண்டிற்கு உலோகக் காப்புப் பொருளாக (Cladding ) பயன்படுத்தப் படுகின்றது .ஏனெனில் சிர்கோனியம் நீரால் ஏற்படக் கூடிய அரிப்பைத் தடுத்தாலும் நியூட்ரான்கள் உட்புகுந்து செல்ல அனுமதிக்கின்றது .இத்தகைய பண்பு மக்னீசியம்,அலுமினியம் ,டின் போன்ற உலோகங்களில் காணப்பட்டாலும் அவை யாவும் தாழ்ந்த உருகு நிலை உடையவை .

இயற்கைச் சிர்கோனியத்தில் குடும்பத்தைச் சார்ந்த அணு எண் 72 யைக் கொண்டுள்ள ஹாப்னியம் 2 % கலந்துள்ளது . சிர்கோனியமும் ஹாப்னியமும் ஒத்த வேதியியல் பண்புகளைப் பெற்றிருந்த பெற்றிருந்த போதும் ஹாப்னியம் மிக அதிகமாகக் குறைவேக நியூட்ரான்களை உட்கிரகித்துக் கொள்கிறது(சிர்கோனியத்தை விட 700 மடங்கு )

எனவே சிர்கோனியத்தை அணு உலைகளில் பயன்படுத்த வேண்டுமானால் அதில் உள்ள ஹாப்னியத்தின் செழுமையைப் பெரிதும் குறைக்க வேண்டும் . பற்றி எரியும் பொருளுடன் சிர்கோனியப் பொடியைக் கலந்து மிகவும் பிரகாசமான ஒளி தரக் கூடிய வெடிகளை உற்பத்தி செய்கின்றார்கள் .தூய சிர்கோனியப் பொடி எளிதில் தீப்பற்றிக் கொள்ளக் கூடியது

சிர்கோனியம் சில சிறப்புக் கலப்பின உலோகங்களை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுகின்றது.எஃகில் சிறிதளவு சேர்க்க அதன் பண்புகள் மேம்படுகின்றன எஃகின் வலிமையையும் ,கடினத் தன்மையும் அதிகரிப்பதுடன் அதன் பட்டறைப் பயனும் உறுதியும் ,பற்றவைப்புத் தன்மையும் சிறப்படைகின்றன ..சிர்கோனிய எஃகை உயர் வெப்பநிலையில் சிறிதும் பாதிப்பின்றிப் பயன்படுத்த முடிகிறது .சிர்கோனிய எஃகால் பொருட்களை வார்க்கும் போது அதன் சிறுமத் தடிப்பைத் குறைத்துக் கொள்ள முடிவதால் மூலப் பொருள் ஆதாயம் கிடைக்கின்றது

காந்தமற்ற உலோகங்களுடன் சிர்கோனியத்தைச் சேர்த்து தயாரிக்கப்பட்ட செம்பு-சிர்கோனியம், காட்மியம் -சிர்கோனியக் கலப்பு உலோகத்தில் மின் கடத்தும் திறன் சிறுதும் பாதிக்கப்படாமல் வலிமை மட்டும் அதிகரிக்கின்றது .அலுமினியத்தோடு சிர்கோனியத்தைச் சேர்க்க நீட்சித் திறன்,வலிமை,அரிப்பெதிர்ப்பு ,வெப்பத் தடை ஆகியவை அதிகரிக்கின்றன. குண்டு துளைக்காத எஃகுத் தகடுகளை உறபத்தி செய்ய இதனாலான கலப்பு உலோகம் பயன் தருகின்றது

சிர்கோனிய உப்புக்கள் வண்ணவண்ண அச்சுப் பதிப்புகளில் பயன் தருகின்றன .சிர்கோனிய சேர்மங்கள் உயர் திறனுடன் கூடிய இயந்திர எரிபொருளான ஆக்டேனை (Octane ) உற்பத்தி செய்யும் வழிமுறையில் ஒரு வினையூக்கியாகச் செயல்படுகின்றது .தோல் பதனிடும் முறையில் பயன்படுத்தப்பட்டு தோலின் தோற்றப் பொலிவை அதிகரிக்கப் உதவுகின்றது .

சிர்கோனியம் டெட்ரா குளோரைடின் மின் கடத்தும் திறன் அதன் மீது செயல்படும் அழுத்தத்திற்கு ஏற்ப மாறுபடுகின்றது .இப்பண்பு ஆற்றல் வகை மாற்றிகளில் பயன்படுத்திக் கொள்ளப்படுகின்றது

ஈய சிர்கோனேட் ஒரு பீசோ(pizo) படிகமாகும்.கேளா ஒலிகளை (Ultrasonic) உற்பத்தி செய்ய இது பயன்படுகின்றது .இப் படிகம் 300o C வெப்பநிலையில் கூட பாதிக்கப் படுவதில்லை .

சிர்கோனியம் போரைடு மற்றும் சிர்கோனியம் டை ஆக்சைடு போன்றவைகள் உயர் வெப்பநிலையைத் தாங்கக் கூடிய கூட்டுப் பொருளாகும் .இதன் உருகு நிலை 2700 C .இது உயர் வெப்ப நிலைகளைத் தாக்குப்பிடிக்கக் கூடிய கண்ணாடி மற்றும் எனாமல்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகின்றது .காந்தப் புலவிடைப் பாய்ம இயக்கமுறையில் (Magneto Hydro dynamics )சிர்கோனியத்தாலான உலோகத் தண்டுகள் மின் முனையாகக் கொள்கின்றார்கள் .சிர்கோனியா கால்சியம் ஆக்சைடு வெப்ப அதிர்வுகளைத் தாக்குப் பிடிக்கின்றது .இதனால் உலோகங்களை உருக்கி வார்க்கப் பயன்படும் வார்ப்பச்சுக்களைத் தயாரிக்க இது பயன்படுகின்றது . சிர்கோனிய ஆக்சைடுகள் ,டைட்டானிய ஆக்சைடு போல வெள்ளை நிறமிகளாகக் கொள்ளப் படுகின்றன .இது நீரில் கரைவதில்லை .சிர்கான் மணல் சில இரத்தினங்களுக்குரிய மூலப் பொருளாக விளங்குகின்றது .செயற்கை இரத்தினங்களைத் தயாரிக்க இது பயனுள்ளதாக இருக்கின்றது .பீங்கான் தொழிலில் சிர்கான் மணல் பயன்தருகின்றது .அலுமினா -சிர்கோனியத் தேய்ப்புப் பொருளை உற்பத்தி செய்து உலோகப் பரப்புக்களைத் தேய்த்து மெருகேற்றவும் ,மென்மையூட்டவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றது .

நயோபியம் சிர்கோனியம் கலப்பு உலோகம் ஒரு மீக்கடத்தியாகும் .இது மீக் கடத்து காந்தங்களில் பயன்படுகின்றது.