يشتق اسم هذا العنصر منالزركون، وهو أكثرمعادنه شهرة وانتشاراً، وبدوره يشتق اسم المعدن من كلمةزرقون التي تعود جذورها إلىالفارسية بمعنىشبيه الذهب. هناك خمسةنظائر للزركونيوم في الطبيعة، أربعة منها مستقرة. كما يشكل الزركونيوم عدداً منالمركبات الكيميائيةاللاعضوية.
يعد معدنالزركون الخام الرئيسي لعنصر الزركونيوم، وهو ينتشر غالباً في أنحاء مختلفة من العالم على شكل توضعات رسوبية صغيرة على هيئةبلورات دقيقة. أما التوضعات الكبيرة فتنتشر في دول مثلأسترالياوالبرازيلوالهندوروسياوالصينوجنوب إفريقياوالولايات المتحدة؛ وفي سنة 2013 كان ثلثا التعدين العالمي للزركون متركزاً في أستراليا وجنوب إفريقيا.[14] وفق تقديرات مسح جيولوجية فإن الاحتياطي العالمي من الزركون يفوق 60 مليون طن،[15] أما الإنتاج العالمي من الزركونيوم فهو يقارب 900 ألف طن.[10]
يستحصل على الزركونيوم على هيئة منتج ثانوي من عمليات تعدين ومعالجة خاماتالتيتانيوم، من معدنيالإلمينيت[ط 18]والروتيل[ط 19]، وكذلك خاماتالقصدير.[16] ويكون بعد التعدين على هيئة زركون (سيليكات الزركونيوم الرباعي)، والذي يكون سعره أقل بشكل واضح من فلز الزركونيوم بسبب عمليات المعالجة والتنقية.[15] غالباً ما يستخدم الزركون بشكل مباشر في التطبيقات التجارية والاستهلاكية، في حين أن نسبة قليلة (حوالي 5%) منه تحول إلى الفلز.[17]
يحوي الزركونيوم التجاري في أغلب الأحيان على شوائب من عنصرالهافنيوم بنسبة تتراوح بين 1–3%.[20] ويتعلق الأمر بنوعية التطبيق من أجل تحديد النقاوة المرجوة، فمن أجل التطبيقات فيالمفاعلات النووية، يتطلب الأمر أن تكون نقاوة الزركونيوم مرتفعة جداً،[4] وأن يزال الهافنيوم بسبب اختلاف خواص امتصاصالنيوترونات؛فالمقطع النيوتروني[ط 24] للهافنيوم أكبر بمقدار 600 ضعف من الزركونيوم.[21] لذلك يستخدم الهافنيوم المفصول من عمليات تنقية الزركونيوم في تصنيعقضبان التحكم[ط 25] في المفاعلات النووية.[22]
يعد أسلوب التنقية وفقعملية فان أركل-دي بوير[ط 31] من الأساليب الصناعية المعروفة من أجل الحصول على الزركونيوم النقي.[23] في هذه العملية يعالج الزركونيوم حرارياً تحت الفراغ معاليود، حيث يستحصل علىيوديد الزركونيوم الرباعي (رباعي يوديد الزركونيوم):
يتشكل رباعي يوديد الزركونيوم عند درجة حرارة تقارب 200 °س؛ ثم يتفكك عند درجة حرارة حوالي 1300 °س.
يتألف الزركونيوم طبيعياً من خمسةنظائر: زركونيوم-9090Zr وزركونيوم-9191Zr وزركونيوم-9292Zr وزركونيوم-9494Zr، وهذه النظائر الأربعة هينظائر مستقرة، رغم وجود شكوك بخضوع زركونيوم-9494Zrلاضمحلال بيتا المضاعف[ط 32]بعمر نصف[ط 33] بأكثر من 1.10×1017 سنة؛ أما النظير الخامس فهو زركونيوم-9696Zr فهونظير مشع طويل العمر، إذ يبلغ عمر النصف له مقدار 2.4×1019 سنة، ويتحول وفقاضمحلال بيتا المضاعف إلى النظيرموليبدنوم-9696Mo. للنظير زركونيوم-9090Zr الوفرة الأكبر من بين هذه النظائر الخمسة، إذ يشكل 51.45% من الزركونيوم في الطبيعة، أما أقلها وفرة فهو النظير96Zr بوفرة مقدارها 2.80% فقط.[24]
يعدأكسيد الزركونيوم الرباعي (المعروف أيضاً باسم ثنائي أكسيد الزركونيوم أو الزركونيا) ZrO2 الأكسيد الشائع لهذا العنصر، ويتميز ببنيتهالمكعبة[ط 51]، كما يتميز بارتفاعحد المتانة[ط 52] ضد الكسر، وبمقاومة مرتفعة ضد الكيماويات.[31] ولهذا الأكسيد العديد من التطبيقات، مثل دخوله في مجالالعزل الحراري؛[32] كما يستخدم بديلاً عنالألماس.[31] للزركونيوم أكسيد آخر، وهوأحادي أكسيد الزركونيوم (أو أكسيد الزركونيوم الثنائي) ZrO، وهو يوجد طبيعياً فيالنجوم، ويمكن الاستدلال على وجوده منخطوط الانبعاث الطيفية[ط 53].[33]
لا يوجد لعنصر الزركونيوم أي دور حيوي معروف، ولكن بالرغم من ذلك، فإنجسم الإنسان يحوي وسطياً على حوالي 250 ميليغرام منه، ويعود مصدر ذلك المحتوى إلى الغذاء؛ إذ يبلغ متوسط المدخول اليومي[ط 76] من الزركونيوم حوالي 4.15 ميليغرام (تقريباً 3.5 مغ منالطعام و0.65 مغ منماء الشرب).[38] إن الزركونيوم واسع الانتشار نسبياً في الطبيعة، وهو موجود في عديد من الأنظمة الحيوية ليصل إلى الغذاء، فعلى سبيل المثال تبلغ نسبة الزركونيوم 2.86 ميكروغرام/الغرام فيالقمحالكامل، و 3.09 ميكروغرام/الغرام فيالأرز الكامل، و 0.55 ميكروغرام/الغرام فيالسبانخ، و 1.23 ميكروغرام/الغرام فيالبيض، و 0.86 ميكروغرام/الغرام فياللحم البقري.[38] بالإضافة إلى المصادر الطبيعية، فهناك مصادربشرية المنشأ للزركونيوم والتي تصب بالنهاية في الطبيعة، بسبب احتواء بعض المنتجات الاستهلالكية على الزركونيوم مثلمزيل الروائح وموادتنقية المياه[ط 77].[39]
يستخدم الزركونيوم وسبائكه في تلبيسوقود المفاعلات النووية[ط 106]، وهذا التطبيق يستهلك حوالي 1% من حاجة الزركونيوم السوقية،[20] إذ يتميز الزركونيوم النقي، إضافة إلى مقاومته للتآكل، بانخفاض قيمةالمقطع النيوتروني، وتلك خواص مرغوبة في هذه التطبيقات.[5][18] لذا استخدم الزركونيوم فيمفاعل فوكوشيما[ط 107]ومفاعل تريغا[ط 108]. من جهة أخرى، من الخواص غير المرغوبة أن يخشى من حدوث تفاعلتحلل مائي (حلمهة[ط 109]) للزركونيوم معالماء منتجاًالهيدروجين، ويكونمعدل تفاعل الحلمهة بطيئاً جداً دون 100 °س، ولكنه يتسارع عند درجات حرارة تتجاوز فوق 900 °س؛ وذلك يؤدي إلى تدهور أداء قضبان الوقود النووي وعدم استقرارها عند درجات حرارة مرتفعة.[50]
^ابجدهوزحطيياLide، David R.، المحرر (2007–2008). "Zirconium".CRC Handbook of Chemistry and Physics. New York: CRC Press. ج. 4. ص. 42.ISBN:978-0-8493-0488-0.
^ابجEmsley، John (2001).Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. ص. 506–510.ISBN:978-0-19-850341-5.
^O. Hönigschmied, E. Zintl, F. Gonzalez:Über das Atomgewicht des Zirconiums. In:Zeitschrift für allgemeine und anorganische Chemie. 139, 1924, S. 293–309.
^Hans Breuer:dtv-Atlas Chemie. Band 1, 9. Auflage. dtv-Verlag, 2000,ISBN 3-423-03217-0.
^ابجدهNielsen, Ralph (2005) "Zirconium and Zirconium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim.دُوِي:10.1002/14356007.a28_543
^Van Arkel, A. E.; De Boer, J. H. (1925). "Darstellung von reinem Titanium-, Zirkonium-, Hafnium- und Thoriummetall".Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (بالألمانية).148 (1): 345–350.DOI:10.1002/zaac.19251480133.
^ابGordon B. Skinner, Herrick L. Johnston:Thermal Expansion of Zirconium between 298°K and 1600°K. In:J. Chem. Phys. 21, 1953, S. 1383–1284,doi:10.1063/1.1699227.
^Wailes, P. C. & Weigold, H. (1970). "Hydrido complexes of zirconium I. Preparation".Journal of Organometallic Chemistry. ج. 24 ع. 2: 405–411.DOI:10.1016/S0022-328X(00)80281-8.
^Hart, D. W. & Schwartz, J. (1974). "Hydrozirconation. Organic Synthesis via Organozirconium Intermediates. Synthesis and Rearrangement of Alkylzirconium(IV) Complexes and Their Reaction with Electrophiles".Journal of the American Chemical Society. ج. 96 ع. 26: 8115–8116.DOI:10.1021/ja00833a048.
^Gerhard Jander, Ewald Blasius:Einführung in das anorganisch chemische Praktikum (qualitative Analyse). 13. Auflage. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1990, S. 130.
^ابSchroeder، Henry A.؛ Balassa، Joseph J. (مايو 1966). "Abnormal trace metals in man: zirconium".Journal of Chronic Diseases. ج. 19 ع. 5: 573–586.DOI:10.1016/0021-9681(66)90095-6.PMID:5338082.
^ابجدLee DBN, Roberts M, Bluchel CG, Odell RA. (2010) Zirconium: Biomedical and nephrological applications. ASAIO J 56(6):550–556.
