Цирконий что за металл


что это такое, свойства, чем отличается от циркона и как выглядит, применение в украшениях, производство, формула, температура плавления

Цирконий – это металл, элемент в таблице Менделеева и вещество, из которого делают фианиты. Применяют в медицине, ювелирном деле, промышленности. Его часто путают с цирконом из-за созвучности названий, но это совершенно разные материалы.

Что такое цирконий

Цирконием называют элемент zirconium (Zr). В таблице Менделеева указан его атомный вес 91,22 и номер 40. Входит в состав продуктов питания, камней, руд.

Соединение циркония с кислородом – это металл серебристо-серого цвета. Напоминает нержавеющую сталь, белое золото. До очистки нередко содержит радиоактивные примеси. После удаления должен соответствовать ГОСТу 21907-76. Он непрозрачный, ковкий, вязкий, устойчив к коррозии, не намагничивается, но притягивается сильным полем.

Цирконий в украшениях используется в виде металлических вставок и оправ, для изготовления сережек.

Его также применяют для синтеза фианитов. Это прозрачные камни с бриллиантовой чистотой и сиянием. Темно-серые, графитовые или черные искусственные самоцветы называют черным цирконием.

Фианиты также бывают:

  • желтыми;
  • оранжевыми;
  • голубыми;
  • красными;
  • синими;
  • зелеными;
  • розовыми;
  • пурпурными;
  • золотистыми с коричневым оттенком.

Циркон отличается от металла тем, что это природный драгоценный камень группы силикатов. В его составе есть элемент Zr, отчего минерал используется для извлечения циркония. По окрасу бывает бесцветным (матарский алмаз), золотистым (сиамский), голубым (старлит) и бурым (малакон).

В дополнение смотрите видеообзор в продолжение описания металла:

История происхождения циркония

Похожие на название циркония натуральные самоцветы цирконы используются давно. Их называли несовершенными алмазами, а темно-красные – гиацинтами. По легенде, это отвердевшие капли крови Гиацинта, убитого богом Зефиром. В русской сказке аленьким цветочком назван цветок, выточенный из бордового циркона.

В Средневековье их называли самоцветами-убийцами. Было подмечено: владелец начинал болеть при носке темно окрашенных крупных камней, затем умирал. Это случалось из-за использования радиоактивных минералов. Такие цирконы и сейчас нельзя применять.

История синтеза циркониевого металла:

  • 1789 г. – М. Клапрот впервые выделил окисел циркона из порошка минерала;
  • 1824 г. – Й. Берцелиус образовал свободный цирконий;
  • 1925 г. – А. Аркель очистил элемент от радиоактивных примесей.

Исследователи причисляют диоксид циркония к металлу с усовершенствованными свойствами. Он подходит для изготовления пластин для костей, коронок, других медицинских конструкций. Изделия безопасны, не противопоказаны для прохождения МРТ.

Смотрите видео о циркониевом металле:

Свойства и применение циркония

Циркониевые сплавы используются в химическом, машиностроительном и других производствах, в медицине. Порошок применяют для пиротехники, снарядов. Соединение с сульфатом используют для дубления кожи.

В ювелирном деле из циркониевого сплава или окиси делают оправы, вставки и самоцветы. Но это – не драгоценные камни или металл, а их имитация.

Физико-химические свойства

Чистый металл тверже стали, гибкий. Выдерживает давление в 65 кгс на 1 мм2. Чем больше газовых примесей, тем ниже прочность.

Формула записывается как ZrO2 (диоксид циркония). Он выдерживает до 750 °С, затем начинает рекристаллизовываться. Плавиться будет при + 1855 °С, а кипеть – при температуре более 4000 °С.

В основе циркона лежит силикат циркония (ZrSiO4). Поэтому различаются химико-физические характеристики минерала и металла.

При естественной температуре циркониевый металл устойчив к коррозии:

  • водой;
  • хлором;
  • солью;
  • содой;
  • нашатырем.

У металла структура решетки похожа на шестиугольник с равными сторонами (гексагональная). Радиус атома равен 160 пикометра (10-12 м). В центре есть ядро с 51 нейтроном и 40 протонами. Вокруг него расположены пять орбит с 40 электронами.

У фианитов строение решетки напоминает равносторонний куб. Окрас зависит от примесей. Желтую и красную гамму дает соединение с церием. Благодаря титану получается золотистый самородок. В розовый окрашивает эрбий, а в пурпурный – неодим. Добавление хрома дает зеленый колер.

Лечебные свойства циркония

В медицине используют только циркониевые сплавы:

  • в стоматологии – штифты, коронки, импланты зуба;
  • в реконструктивной хирургии – стержни, фиксаторы, пластины, другие изделия для скрепления костей;
  • в хирургии – эндоскопические или обычные хирургические инструменты.

Циркониевые изделия биологически совместимы с тканями, не отторгаются, не окисляются, не вызывают нагноения или аллергии. Они ускоряют регенерацию поврежденных структур.

Циркониевые сережки рекомендуют носить после прокола ушей. Они быстрее заживут, не будут гноиться.

Подмечено, что браслет или пояс с металлическими вставками ускоряет выздоровление у пациентов с патологиями опорно-двигательного аппарата. Около 10 % людей отзываются об улучшении кожи при псориазе или других дерматологических болезнях.

Украшения из циркония

Для изготовления бижутерии используют диоксид циркония и кубический цирконий. Первый – это серебристо-стальной металл, а второй – синтезированный камень фианит. С ними делают кольца или перстни, кулоны, ожерелья, браслеты, серьги, колье, броши и диадемы.

Бывают циркониевые украшения:

  • без покрытия;
  • окрашенные;
  • анодированные;
  • цельные литые;
  • модели с элементами, скрепленными кожей, металлом, нитями;
  • изделия с фианитами;
  • изделия с поделочными самоцветами.

Украшения с цирконием носят с повседневной одеждой и вечерними нарядами. Дизайн подбирают под стиль образа. Изделия не подходят только к спортивной одежде.

Хранят украшения в отдельных тканевых мешочках. Циркониевые элементы чистят тканью в мыльной воде, промывают под краном, вытирают салфеткой. После сушки до блеска полируют фланелью.

В медицине и для украшений используют циркониевый металл, очищенный от радиации. Из вещества синтезируют недрагоценные камни фианиты. Имитаторы самоцветов также безопасны для здоровья.

Как вы относитесь к украшениям из циркония? С чем надеваете? Комментируйте статью, пишите интересные факты и сферы применения, делитесь с друзьями в социальных сетях. Всего хорошего.

Определение циркония, факты, символ, открытие, свойства, использование

Что такое цирконий

Цирконий (произношение: zer-KO-nee-em) - твердый серебристо-серый элемент, который принадлежит к группе переходных металлов и обозначается химическим символом Zr [1, 2, 3] . Это ковкий и пластичный металлический элемент, который может легко реагировать с другими элементами с образованием стабильных соединений [2] .

Цирконий Символ

Изотопы циркония

Цирконий

содержит четыре стабильных встречающихся в природе изотопа, включая 90 Zr, 91 Zr, 92 Zr и 94 Zr с естественным содержанием 51.45%, 11,22%, 17,15% и 17,38% соответственно [4]. Существует примерно 29 радиоизотопов, из которых два наиболее стабильных - это 96 Zr и 93 Zr с периодом полураспада около 2,0 X 10 19 лет и 1,53 миллиона лет соответственно [4] .

Где находится цирконий

Цирконий естественным образом содержится в нескольких минеральных веществах, в основном в цирконе (силикат циркония или ZrSiO 4 ) и бадделеите (диоксид циркония или диоксид циркония или ZrO 2 ) [1, 2] .Металл коммерчески выделяют из циркона, сначала превращая его в хлорид циркония, а затем восстанавливая хлорид магнием [1] . В тройку крупнейших держателей запасов циркония входят Австралия, Южная Африка и Украина, а в тройку крупнейших производителей входят Австралия, Южная Африка и Китай [1] .

Цирконий

История

Происхождение названия : Элемент назван от арабского слова «заргун», что означает «золотой цвет» [1] .

Кто его открыл : Цирконий был открыт немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом [1] .

Когда и как было обнаружено

В древние времена драгоценные камни, содержащие цирконий, были известны как циркон [1] . Мартин Клапрот в 1789 году исследовал циркон и выделил новый элемент в виде бадделеита или диоксида циркония, оксида циркония [1] .

Клапрот не смог успешно выделить чистый металл, в то время как Хамфри Дэви также не смог расщепить диоксид циркония электролизом в 1808 г. [1, 5] .В 1824 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус выделил цирконий в черной порошкообразной форме путем нагревания гексафторцирконата калия с калием [1] .

Однако полностью чистая форма не производилась до 1925 года, когда голландские химики Ян Хендрик де Бур и Антон Эдуард ван Аркель разложили тетраиодид циркония (ZrI 4 ) [1] . Сегодня металл производят в больших объемах путем восстановления ZrI4 магнием [1] .

Цирконий Идентификация

Атомный номер 40 [1]
Номер CAS 7440-67-7 [1]
Позиция в таблице Менделеева Группа Период Блок
4 [1] 5 [1] д [1]

Где цирконий в Периодической таблице

Свойства и характеристики циркония

Общие свойства

Относительная атомная масса 91.224 [1]
Атомная масса 91,224 а.е.м. [1]
Молярная масса 91,2240 г / моль [6]

Физические свойства

Цвет Серебристый, серовато-белый [1, 5]
Точка плавления / замерзания 1854 ° C, 3369 ° F [1]
Температура кипения 4406 ° C, 7963 ° F [1]
Плотность 6.52 г см -3 [1]
Состояние вещества при комнатной температуре (твердое тело / жидкость / газ) Цельный [1, 5]
Твердость
- Бринелл 650 МПа [7]
- Моос 5 [7]
- Виккерс 904 МПа [7]
Электропроводность 2.4 X 10 6 См / м [7]
Заряд +4 [8]
Теплопроводность 23 Вт / (м · К) [7]
Удельная теплоемкость 278 Дж кг -1 К -1 [1]
Объемный модуль Неизвестно [1]
Модуль сдвига Неизвестно [1]
Модуль Юнга Неизвестно [1]
Давление пара
- Температура (К) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
- Давление (Па) 1.05 Х 10 -10 6,17 Х 10 -8 8.68 Х 10 -6 0,45 Х 10 -3 0,011 0,155

Химические свойства

Степени окисления 4 [1]
Изотопы Изотоп Масса Обилие (%) Период полураспада Форма распада
90 Zr 89.905 51,45
91 Zr 90,906 11,22
92 Zr 91,905 17,15
94 Zr 93,906 17,38 > 10 17 y β-β-
96 Zr 95.908 2,8 2.3 Х 10 19 Х β-β-
> 1,7 X 10 18 y β-

Цирконий точечная структура Льюиса

Атомные данные циркония (элемент 40)

Валентные электроны 4 [9]
Квантовые числа
- н. 4 [10]
2 [10]
- м -1 [10]
- м с +1/2 [10]
Электронная конфигурация (конфигурация благородного газа) [Kr] 4d 2 5s 2 [1]
Атомная структура
- Количество электронов 40 [5]
- Количество нейтронов 51 [5]
- Количество протонов 40 [5]
Радиус атома
- Атомный радиус 2.23 Å [1]
- Ковалентный радиус 1,64 Å [1]
Электроотрицательность (шкала Полинга) 1,33 [1]
Сродство к электрону 41.103 [1]
Энергия ионизации (кДж моль -1 ) 1-й 2-я 3-й 4-я 5-я 6-я 7-я 8-й
640.074 1264 2218,2 3313,31 7752.404

Циркониевая электронная конфигурация (модель Бора)

Что используется для

  • Поскольку он плохо поглощает нейтроны, его используют для обеспечения внешнего покрытия тепловыделяющих элементов в ядерных реакторах [1, 5]. Реакторы атомных электростанций могут иметь более 100 000 метров циркониевых труб [1] .
  • Являясь сверхпроводящим при низких температурах, сплав циркония и ниобия используется для изготовления сверхпроводящих магнитов [1, 5] .
  • Оксид циркония (IV) используется для изготовления сверхпрочной керамики, которая может быть использована для изготовления тиглей, футеровки печей, абразивов и литейных кирпичей из-за ее жаропрочных свойств [1] . Он используется в производстве антиперспирантов, косметики, микроволновых фильтров и пищевой упаковки [1] .
  • Циркон из натурального драгоценного камня доступен в различных цветах, из которых наиболее желанным является золотой, который используется для изготовления ювелирных изделий [1] .Бесцветный кубический цирконий используется как синтетический драгоценный камень, и в огранке он напоминает алмаз [1] .
  • Поскольку цирконий исключительно устойчив к коррозии, он может использоваться в агрессивных средах, а его сплавы используются в теплообменниках, трубах и фитингах [5] .
  • Силикат циркония, смешанный с празеодимом или ванадием, дает желтые и синие пигменты для росписи керамики [1] .
  • Циркониевые коронки, протезы на имплантатах и ​​мостовидные протезы с керамической облицовкой используются для замещения утраченных зубов [11] .
  • Поскольку циркониевый порошок может воспламеняться естественным образом на воздухе, он может использоваться во взрывных устройствах [2] .

Кубический цирконий

Токсичность циркония

Известно, что цирконий обладает низкой токсичностью, и при воздействии на него люди могут испытывать раздражение кожи и глаз. [12] . При вдыхании может вызвать образование опухолей в легких [12] . Неизвестно, играет ли она какую-либо биологическую роль [1] .

Интересные факты

  • Сообщается, что более 1.Ежегодно добывается 5 миллионов тонн циркона, в основном в Южной Африке и Австралии [1] .
  • Цирконий графически представлен как жук-скарабей, потому что драгоценные камни циркона использовались в ювелирных изделиях древними египтянами, которые связывали жуков-скарабеев с созданием, преобразованием и регенерацией [1] .
  • Элемент настолько прочен, что из него можно производить ножи и ножницы [1] .

Черный Цирконий

Цирконий Стоимость

Цена чистого циркония около 1 доллара.57 за грамм, а оптом он стоит примерно 0,16 доллара за грамм [5] .

Список литературы

  1. http://www.rsc.org/periodic-table/element/40/zirconium
  2. https://www.livescience.com/34610-zirconium.html
  3. https://education.jlab.org/itselemental/ele040.html
  4. https://education.jlab.org/itselemental/iso040.html
  5. https://www.chemicool.com/elements/zirconium.html
  6. https://www.webqc.org/molecular-weight-of-zirconium.html
  7. http://periodictable.com/Elements/040/data.html
  8. https://www.chemthes.com/entity_datapage.php?id=857
  9. https://zirconium2015.weebly.com/about-zirconium.html
  10. http://chemistry-reference.com/q_elements.asp?Symbol=Zr
  11. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3399177/
  12. http://metalpedia.asianmetal.com/metal/zirconium/health.shtml
.

Цирконий | химический элемент | Britannica

Свойства, возникновение и использование

Цирконий, малоизвестный до конца 1940-х годов, стал важным инженерным материалом для ядерной энергетики, поскольку он очень прозрачен для нейтронов. Элемент был идентифицирован (1789 г.) в цирконии ZrSiO 4 (ортосиликат циркония) из его оксида немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом, а металл был выделен (1824 г.) в нечистой форме шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом.Нечистый металл, даже если он чист на 99 процентов, тверд и хрупок. Белый, мягкий, ковкий и пластичный металл повышенной чистоты впервые был произведен в больших количествах (1925 г.) голландскими химиками Антоном Э. ван Аркелем и Дж. де Бура термическим разложением тетраиодида циркония, ZrI 4 . В начале 1940-х годов Уильям Джастин Кролл из Люксембурга разработал более дешевый способ получения металла, основанный на восстановлении тетрахлорида циркония ZrCl 4 магнием. В начале 21 века ведущими производителями циркония были Австралия, Южная Африка, Китай и Индонезия; Мозамбик, Индия и Шри-Ланка были дополнительными производителями.

цирконий

Циркониевый стержень.

Dschwen

Цирконий относительно широко присутствует в земной коре, но не в концентрированных отложениях, и обычно наблюдается у звезд S-типа. Минеральный циркон, который обычно находится в аллювиальных отложениях в руслах ручьев, океанских пляжах или старых озерах, является единственным коммерческим источником циркония. Бадделеит, который представляет собой по существу чистый диоксид циркония, ZrO 2 , является единственным другим важным минералом циркония, но коммерческий продукт дешевле извлекается из циркона.Цирконий производится тем же способом, что и титан. Эти минералы циркония обычно имеют содержание гафния, которое варьируется от нескольких десятых долей процента до нескольких процентов. Для некоторых целей разделение двух элементов не важно: цирконий, содержащий около 1 процента гафния, так же приемлем, как и чистый цирконий.

Цирконий наиболее часто используется в ядерных реакторах для покрытия топливных стержней, для легирования ураном и для конструкций активной зоны реактора из-за его уникального сочетания свойств.Цирконий обладает хорошей прочностью при повышенных температурах, устойчив к коррозии от быстро циркулирующих хладагентов, не образует высокорадиоактивных изотопов и выдерживает механические повреждения от нейтронной бомбардировки. Гафний, присутствующий во всех циркониевых рудах, должен быть тщательно удален из металла, предназначенного для использования в реакторах, поскольку гафний сильно поглощает тепловые нейтроны.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Разделение гафния и циркония обычно осуществляется методом противоточной экстракции жидкость-жидкость.В этой методике неочищенный тетрахлорид циркония растворяют в водном растворе тиоцианата аммония, а метилизобутилкетон пропускают противотоком к водной смеси, в результате чего предпочтительно экстрагируется тетрахлорид гафния.

Атомные радиусы циркония и гафния составляют 1,45 и 1,44 Å соответственно, а радиусы ионов Zr 4+ 0,74 Å и Hf 4+ 0,75 Å. Фактическая идентичность атомных и ионных размеров, возникающая в результате сокращения лантаноидов, делает химическое поведение этих двух элементов более похожим, чем для любой другой известной пары элементов.Хотя химия гафния изучена меньше, чем циркония, они настолько похожи, что можно ожидать лишь очень небольших количественных различий - например, в растворимости и летучести соединений - в случаях, которые фактически не исследовались.

Цирконий поглощает кислород, азот и водород в удивительных количествах. При температуре около 800 ° C (1500 ° F) он химически соединяется с кислородом с образованием оксида ZrO 2 . Цирконий восстанавливает такие тугоплавкие материалы для тиглей, как оксиды магния, бериллия и тория.Это сильное сродство к кислороду и другим газам объясняет его использование в качестве геттера для удаления остаточных газов в электронных лампах. При нормальной температуре воздуха цирконий пассивен из-за образования защитной пленки из оксида или нитрида. Даже без этой пленки металл устойчив к действию слабых кислот и кислых солей. Лучше всего его растворять в фтористоводородной кислоте, при которой образование анионных фторокомплексов важно для стабилизации раствора. При нормальных температурах он не особенно реакционноспособен, но при повышенных температурах становится весьма реактивным с множеством неметаллов.Из-за своей высокой коррозионной стойкости цирконий нашел широкое применение при производстве насосов, клапанов и теплообменников. Цирконий также используется в качестве легирующего агента при производстве некоторых магниевых сплавов и в качестве добавки при производстве некоторых сталей.

Цирконий природный представляет собой смесь пяти стабильных изотопов: цирконий-90 (51,46 процента), цирконий-91 (11,23 процента), цирконий-92 (17,11 процента), цирконий-94 (17,40 процента), цирконий-96 (2,80 процента). . Существует два аллотропа: ниже 862 ° C (1584 ° F) гексагональная плотноупакованная структура, выше этой температуры объемно-центрированная кубическая.

Соединения

Цирконий преимущественно находится в степени окисления +4 в своих соединениях. Однако известны некоторые менее стабильные соединения со степенью окисления +3. (Наиболее важным аспектом, в котором цирконий отличается от титана, является то, что более низкие степени окисления имеют второстепенное значение.) Увеличенный размер атомов делает оксиды более основными, а химический состав воды несколько более обширным и позволяет достичь координационных чисел 7 и, довольно часто 8 в ряде соединений циркония.

Различные соединения циркония находят важное применение в промышленности. Среди них диоксид циркония (также называемый диоксидом циркония), ZrO 2 , твердое белое или желто-коричневое твердое вещество с высокой температурой плавления - около 2700 ° C (4892 ° F). Он широко используются в качестве ювелирного алмаза, имитирующего абразива, огнеупорного материала, и компонента кислото- и щелочестойких стекол и керамики, используемой в топливных элементах.

Другие важные промышленные соединения циркония включают тетрахлорид ZrCl 4 и сульфат Zr (SO 4 ) 2 ∙ 4H 2 O.Полученный путем хлорирования карбида или оксида циркония, тетрахлорид циркония используется для получения органических соединений циркония и в качестве катализатора в таких реакциях, как крекинг нефти и полимеризация этилена. Сульфат циркония, полученный действием серной кислоты на гидроксид циркония, Zr (OH) 4 , используется в качестве смазки, химического реагента и при дублении белой кожи.

.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Цирконий - это химический элементарный металл. Это серовато-белый цвет. Это атомный номер 40 в периодической таблице. Его символ - Zr. И это в семье из четырех (4) человек. Сплавы циркония используются в качестве оболочки для стержней ядерного топлива.

  • Циркон
Цирконий, кристаллический стержень
  • v
  • t
  • e
Периодическая таблица
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H He
2 Li Be B С N O F Ne
3 Na мг Al Si P S Cl Ar
4 К Ca сбн Ti В Кр млн Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge Как Se руб. кр
5 руб. Sr Y Zr Nb Пн Tc Ru Rh Pd Ag Кд В Sn Сб Te I Xe
6 Cs Ba Ла Ce пр. Nd вечера см Eu Gd Тб Dy Хо Er Тм Yb Лю Hf Ta Вт Re Ос Ir Pt Au рт. тл Pb Bi Po в р-н
7 пт. Ra Ac Чт Па U Np Pu Am см Bk Cf Es Fm мкр Нет Lr Rf Дб Sg Bh Hs тонн Ds Rg Cn Nh эт. Mc Ур. Ц Ог
Щелочной металл Щелочноземельный металл лантаноид Актинид Переходный металл Пост переходный металл Металлоид Реактивный неметалл Благородный газ Неизвестно
химические
свойств
Эту короткую статью о химии можно сделать длиннее.Вы можете помочь Википедии, добавив к ней .
Орган контроля
  • BNF: cb119820825 (данные)
  • Земля: 4190943-4
  • LCCN: sh85149899
  • NDL: 00574852
.

Цирконий - Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: цирконий

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам журналом Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Привет и добро пожаловать в наш тур по необычным, захватывающим и смертоносным аспектам элементов, из которых состоит мир вокруг нас.Мы начинаем наше путешествие по Периодической таблице с химического вещества, которое иногда маскируется под алмаз, но одинаково хорошо работает в ядре ядерного реактора или даже на металлургическом заводе. Чтобы рассказать историю этой таинственной сущности, которая также известна как цирконий, вот химик и отмеченный наградами писатель Джон Эмсли.

Джон Эмсли

Цирконий. Носите его мигающим на пальце или незаметно для вас в кадре, он содержит ключ к ядерной энергии, и его имя похоже на драгоценный камень.Это цирконий.

Название цирконий происходит от арабского слова zargun , которое относится к драгоценному камню золотистого цвета, известному с библейских времен и называемому цирконом. Сегодня искусственные драгоценные камни делают из оксида циркония, известного как кубический цирконий, и они сверкают ярче, чем алмаз, хотя и не такие твердые. Что отличает их от настоящих алмазов, так это их более высокая плотность 6,0 г / см -3 по сравнению с 3,52 г алмазов.

Цирконий изобилует звездами S-типа, в которых более тяжелые элементы образуются в результате захвата нейтронов.Следы присутствуют и на Солнце. Было обнаружено, что камень, привезенный с Луны, имеет удивительно высокое содержание циркония. Здесь, на Земле, цирконы показали, что жизнь могла зародиться намного раньше, чем считалось ранее. Они были обнаружены в Австралии в 2000 году, им было 4,4 миллиарда лет, и их соотношение изотопов кислорода O 16 / O 18 показало, что они могли образоваться только тогда, когда на поверхности Земли была жидкая вода, и это было почти на 500 миллионов лет раньше, чем предполагалось ранее.

В средние века бесцветные драгоценные камни циркона считались менее качественными алмазами, но это оказалось неверным, когда немецкий химик Мартин Клапрот (1743-1817) проанализировал один из них в 1789 году и открыл цирконий. Клапрот не смог изолировать сам металл. Это было достигнуто в 1824 году шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом, но ни от него, ни от его химических соединений было мало толку, и поэтому он томился столетие или больше.

Сегодня этот элемент широко используется как циркон, как оксид циркония и как сам металл.Цирконий содержится в керамике, литейном оборудовании, стекле, химикатах и ​​металлических сплавах.

Цирконовый песок используется для изготовления жаропрочной футеровки печей, гигантских ковшей для расплавленного металла и изготовления литейных форм. Смешанный с ванадием или празеодимом циркон дает синие и желтые пигменты для глазурования керамики и плитки.

Оксид циркония используется для изготовления термостойких тиглей, керамики и абразивов. Сделанный из него раскаленный тигель можно без трещин погрузить в холодную воду.Оксид циркония можно найти в сверхпрочной керамике, которая прочнее и острее, чем закаленная сталь, и используется для изготовления ножей, ножниц и утюгов для гольфа. Производство чистого оксида циркония составляет почти 25 000 тонн в год, и он также идет на различные химические вещества, которые в конечном итоге используются в косметике, антиперспирантах, упаковке для пищевых продуктов и даже в поддельных драгоценных камнях. Бумажная и упаковочная промышленность обнаруживает, что соединения циркония являются хорошими покрытиями поверхности, поскольку они обладают превосходной водостойкостью и прочностью. Не менее важна их низкая токсичность.

Металлический цирконий имеет окисленную поверхность, которая является твердой и непроницаемой для химического воздействия, что делает его идеальным не только для химических заводов, но и для имплантатов тела, таких как суставы для замены тазобедренного сустава. Цирконий-алюминиевый сплав используется для изготовления велосипедных рам высшего класса, поскольку он сочетает в себе прочность и легкость.

Металлический цирконий имел некоторые скрытые активы, которые внезапно сделали его известным в конце 1940-х годов; Было обнаружено, что это идеальный металл для внутренних ядерных реакторов и атомных подводных лодок.Он не подвергается коррозии при высоких температурах и не поглощает нейтроны с образованием радиоактивных изотопов. Даже сегодня атомная промышленность закупает почти весь производимый металл, а некоторые ядерные реакторы имеют более 100 километров циркониевых труб. Цирконий используется для изготовления оболочек твэлов из оксида урана. При добыче цирконий содержит 1-3% гафния, который химически очень похож, и хотя трудно разделить два элемента, это необходимо сделать для металла, используемого в ядерной промышленности, потому что гафний очень сильно поглощает нейтроны.

Наконец, у нас есть два циркониевых материала с экстремальными свойствами: один проявляется при очень низких температурах, а другой - при нагревании до высоких температур. Первый - это цирконий-ниобиевый сплав, который становится сверхпроводящим при температурах ниже 35 Кельвинов (-238 o C), другими словами, он будет проводить электричество без потерь энергии. Второй - вольфрамат циркония (ZrW 2 O 8 ), который фактически сжимается при нагревании, по крайней мере, до тех пор, пока не достигнет температуры 700 o C, когда он разлагается на два оксида металла.

Крис Смит

Джон Эмсли раскрывает секреты элемента номер 40, циркония. И вы можете узнать больше о любимых элементах Джона из серии, которую он написал для RSC's Education in Chemistry, которая находится на сайте rsc.org/education. В следующий раз, когда мы расскажем о химии в ее стихии, жизнь станет как газ с Марком Пеплоу.

Марк Пеплоу

Эти скромные цианобактерии мало понимали, что они делают, когда два с половиной миллиарда лет назад они начали накапливать свои собственные запасы богатых энергией химикатов, комбинируя воду и углекислый газ.С помощью солнечного света они провели следующие два миллиарда лет, терраформируя всю нашу планету с помощью отходов фотосинтеза, довольно токсичного газа, называемого кислородом.

Крис Смит

Так что присоединяйтесь к нам на следующей неделе, чтобы подышать свежим воздухом и рассказать историю о кислороде. Я Крис Смит, спасибо за внимание, увидимся в следующий раз.

(промо)

(конец промо)

.

Смотрите также