Zirkonium

Zirkonium adalah logam putih keabuan yang jarang dijumpai di alam bebas. Ia memiliki lambang kimia Zr, nomor atom 40, massa atom relatif 91,224.

40Zr Zirkonium
Batang kristal dan kubus zirkonium 1 cm3
Garis spektrum zirkonium
Sifat umum
Pengucapan	/zirkonium/
Penampilan	putih keperakan
Zirkonium dalam tabel periodik
40Zr Hidrogen Helium Lithium Berilium Boron Karbon Nitrogen Oksigen Fluor Neon Natrium Magnesium Aluminium Silikon Fosfor Sulfur Clor Argon Potasium Kalsium Skandium Titanium Vanadium Chromium Mangan Besi Cobalt Nikel Tembaga Seng Gallium Germanium Arsen Selen Bromin Kripton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Ti ↑ Zr ↓ Hf itrium ← zirkonium → niobium Lihat bagan navigasi yang diperbesar
Nomor atom (Z)	40
Golongan	golongan 4
Periode	periode 5
Blok	blok-d
Kategori unsur	logam transisi
Berat atom standar (Ar)	91,224±0,002 91,224±0,002 (diringkas)
Konfigurasi elektron	[Kr] 5s2 4d2
Elektron per kelopak	2, 8, 18, 10, 2
Sifat fisik
Fase pada STS (0 °C dan 101,325 kPa)	padat
Titik lebur	2125 K ​(1852 °C, ​3365 °F)
Titik didih	4650 K ​(4377 °C, ​7911 °F)
Kepadatan mendekati s.k.	6,52 g/cm3
saat cair, pada t.l.	5,8 g/cm3
Kalor peleburan	14 kJ/mol
Kalor penguapan	591 kJ/mol
Kapasitas kalor molar	25,36 J/(mol·K)
Tekanan uap P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada T (K) 2639 2891 3197 3575 4053 4678
Sifat atom
Bilangan oksidasi	−2, 0, +1, +2, +3, +4 (oksida amfoter)
Elektronegativitas	Skala Pauling: 1,33
Energi ionisasi	ke-1: 640,1 kJ/mol ke-2: 1270 kJ/mol ke-3: 2218 kJ/mol
Jari-jari atom	empiris: 160 pm
Jari-jari kovalen	175±7 pm
Lain-lain
Kelimpahan alami	primordial
Struktur kristal	​susunan padat heksagon (hcp)
Kecepatan suara batang ringan	3800 m/s (suhu 20 °C)
Ekspansi kalor	5,7 µm/(m·K) (suhu 25 °C)
Konduktivitas termal	22,6 W/(m·K)
Resistivitas listrik	421 nΩ·m (suhu 20 °C)
Arah magnet	paramagnetik
Modulus Young	88 GPa
Modulus Shear	33 GPa
Modulus curah	91,1 GPa
Rasio Poisson	0,34
Skala Mohs	5,0
Skala Vickers	820–1800 MPa
Skala Brinell	638–1880 MPa
Nomor CAS	7440-67-7
Sejarah
Penamaan	dari zircon, zargun زرگون yang berarti "berwarna emas".
Penemuan	Martin H. Klaproth (1789)
Isolasi pertama	J. Berzelius (1824)
Isotop zirkonium yang utama
Iso­top Kelim­pahan Waktu paruh (t1/2) Mode peluruhan Pro­duk 88Zr sintetis 83,4 hri ε 88Y γ – 89Zr sintetis 78,4 jam ε 89Y β+ 89Y γ – 90Zr 51,45% stabil 91Zr 11,22% stabil 92Zr 17,15% stabil 93Zr renik 1,53×106 thn β− 93Nb 94Zr 17,38% stabil 96Zr 2,80% 2,0×1019 thn β−β− 96Mo

Logam zirkonium digunakan dalam teras reaktor nuklir karena tahan korosi dan tidak menyerap neutron. Zircaloy merupakan aliase zirkonium yang penting untuk penyerapan nuklir, seperti menyalut bagian-bagian bahan bakar.

Zirkonium banyak terdapat dalam mineral seperti zirkon dan baddelyit. Baddeleyit sendiri merupakan oksida zirkonium yang tahan terhadap suhu luar biasa tinggi sehingga digunakan untuk pelapis tanur.

Zirkonium merupakan salah satu unsur di alam yang memiliki sifat tahan terhadap temperatur tinggi. Zirkonium tidak terdapat dalam bentuk bebas di alam melainkan dalam bentuk zirkonium silikat pada zircon (ZrSiO4) dan zirkonium oksida pada badelleyit (ZrO2). Zirkonium banyak didapatkan dalam batuan vulkanik, basalt, dan batuan granit. Mineral baddeleyit atau ZrO2 adalah bentuk zirkonium dioksida alam. Kristalnya mempunyai densitas antara 5.4 – 6.02 dan kekerasannya 6.5 skala mesh yang mengandung zirkonium dioksida 80% – 90%. Zirkonium terdapat pada banyak mineral zircon bervariasi dari 61% – 67%. Secara teoristik zirkonium di dalam silikat normal sebesar 67.2%. Dalam jumlah sedikit zirkonium terdapat pada banyak mineral seperti mineral titanat, tantolo niobat, tanah jarang, silikat, dan sebagainya. Dalam jumlah agak besar, zirkonium terdapat pada mineral baddeleyit dan mineral zircon atau campuran dari zircon dioksida dan zircon silikat (ZrSiO4). Zirkonium mempunyai dua bentuk allotropi yaitu α dengan struktur hexagonal, stabil pada temperatur 863 °C ke bawah dan bentuk β dengan struktur kubik berkisi-kisi yang stabil pada temperatur 863 °C ke atas. Logam zirkonium tahan terhadap korosi, tidak bereaksi dengan air, asam (nitrat, sulfat sebagai pelarut) meskipun dengan pemanasan. Pada suhu tinggi, zirkonium dapat bereaksi dengan oksigen, nitrogen, halogen, sulfur, hidrogen maupun karbon. Zirkonium hasil pengolahan dari pasir zircon dalam pemanfaatannya dapat dipadukan dengan unsur-unsur logam lain, yang disebut zircaloy. Logam yang biasa ditambahkan tersebut Antara lain Krom (Cr), besi (Fe), nikel (Ni), timah putih (Sn), dan tembaga (Cu).

Zirkonium banyak digunakan dalam industri High-tech karena sifat mekanik, termal, elektrik, kimia, dan optiknya yang mendukung. Unsur ini banyak digunakan dalam produksi keramik dan reactor nuklir sebagai pelapis bahan bakar nuklir. Zirkonium juga digunakan untuk pembuatan pompa, katup, dan penukar panas. Berdasarkan sifat ketahanan terhadap api, zirkonium sering digunakan sebagai komposisi utama peralatan perang, kotak sekring, dan terdapat pada peluru pyrophoric pembuka vakum, serta sebagai eksitasi laser pada photografi. Penerapan perpaduan zirkonium murni, seoerti perpaduannya dengan niobium akan menghasilkan super konduktor, perpaduannya dengan titanium digunakan pada pesawat terbang, dan perpaduannya dengan tembaga akan memperbaiki sifat zirkonium tersebut.

Berdasarkan ketahanannya terhadap korosi, logam zircon digunakan sebagai bahan tembahan pada pabrik pembuatan pompa, kran, pipa, alat penukar panas, dan tangki bahan kimia, terutama asam sulfat dan asam hidroklorida. Penggunaan logam zirkonum ini juga digunakan oleh pabrik penghasil urea, hidrogen peroksida, metil metaklirat dan asam asetat. Zirkonium merupakan bahan yang mempunyai peran yang sangat strategis dalam berbagai industri karena keunggulannya jika dibandingkan dengan bahan lain. Reaktor nuklir memerlukan material tahan korosi, daya serap neutron yang rendah, sifat mekanik yang sesuai, dapat digunakan sebagai bahan pendukung struktur, serta permukaan untuk perpindahan panas yang baik. Berilium (Be) merupakan salah satu mineral yang dapat bertahan pada suhu tinggi, tetapi mineral ini jarang didapat, selain harganya mahal, sifat mekaniknya juga tidak baik dan fabrikasinya sulit. Berbeda sekali dengan zirkonium yang sangat banyak terdapat dalam mineral zircon. Selain berilium (Be), mineral lain yang dapat digunakan dalam industri nuklir adalah alumunium (Al) dan magnesium (Mg), tetapi mineral-mineral ini tidak tahan pada suhu tinggi, sehingga hanya digunakan untuk reaktor riset.