Hvad er zirconium, og hvor bruges det?

Det ældste metal har unikke egenskaber, der efterspørges på forskellige områder af livet. Med udviklingen af ​​nye produktionsteknologier stiger populariteten af ​​zirconium kun. Historiske data, såvel som egenskaberne og sammensætningen af ​​et kemisk element, vil hjælpe med at optrevle denne gåde.

I den berømte tabel af D.I. Mendeleev svarer zirconiums atomnummer til 40, dets betegnelse er Zr. Zirconium tilhører 4. gruppe, står i 5. periode. Atomets masse er 91,22 g / mol. Atomets radius svarer til 160 picometer. I midten er kernen, samt neutroner og protoner. Der er 5 baner omkring atomet, som indeholder 40 elektroner. Naturmateriale er til stede i form af oxider, salte eller silikater. Udadtil ligner metallet stål. Sammensætningen af ​​metalelementet kan omfatte yderligere urenheder, på grund af hvilke forskellige farver og nuancer opnås.

Zirconium bør skelnes fra zircon og cubic zirconium. Faktum er, at zirconium er et metal, der ligner stål. Zirkon er en natursten, der minder om guld. Den indeholder zirconium atomer.

Ifølge videnskabsmænd er zirconium den ældste kemiske komponent, dannet for 3,5 milliarder år siden. Dens spor er fundet i de dybeste lag af jordskorpen. I processen med at studere zirkonmineralet var en videnskabsmand fra Tyskland Klaproth i stand til at isolere et uopløseligt koncentrat, zirconiumdioxid. Denne begivenhed fandt sted i 1789.

Den svenske videnskabsmand Berzelius var i stand til at isolere zirconium som et frit grundstof i 1824. Et rent kemisk grundstof blev først opnået i 1925. Den hollandske kemiker Anton Edurard van Arkel formåede at gøre dette. Oprindelsen af ​​navnet på selve det kemiske element er stadig ukendt. Der er en mening om, at rødderne skal findes i det arabiske sprog. Der er et synspunkt om, at navnet kom fra det persiske sprog.

Metal med en sølvfarvet farve har god duktilitet. Zirconium er modstandsdygtig over for korrosion, alkaliske opløsninger, nedbrydes ikke i et surt miljø. Det kan nemt forarbejdes ved at rulle, smed eller rulle. Udenfor har materialet en usynlig belægning, der pålideligt beskytter mod virkningerne af gasser, damp, vand. Elementet er modstandsdygtigt over for påvirkningen af ​​højtemperaturindikatorer, ammoniak, syrer, alkalier.

I pulverform, selv ved normal stuetemperatur, er et kemisk element eksplosivt, det er meget brandfarligt. Det skal bemærkes, at elementet er nyttigt som en urenhed. Det tilsættes til sammensætningen af ​​forskellige legeringer. Dette øger styrkeegenskaberne, slidstyrken af ​​det resulterende materiale. Men tilsætning af urenheder til et kemisk element er uacceptabelt, da det væsentligt forringer dets egenskaber.

• Ved en temperatur på 20 C er densiteten af ​​zirconium 6,5 g / cm3.
• Styrken er 175 MPa.
• Elasticitetsindekset er 96 MPa.
• Smeltepunktet er 1855 C.
• Kogepunktet er cirka 4350 C.
• Termisk ledningsevne er 300 K.
• Zirconium magnetiserer ved opvarmning.
• I sin rene form er elementet plastik. Tilsætning af urenheder i form af nitrogen, oxygen, brint, kulstof gør dog materialet sprødt.
• Brinell hårdhed er 640-670 MN / m2. Denne indikator er stærkt påvirket af tilstedeværelsen af ​​ilt. Jo mere det er, jo mere hårdhed. Med en høj hårdhed kan zirconium ikke behandles ved tryk. Interaktion med ilt fremkaldes af en stigning i temperaturindikatorer.
• Zirkonium er stabilt i vand ved temperaturer op til 300 C.
• Vickers hårdhed spænder fra 600 til 1700 MPa.

• Zirconium har den højeste oxidationstilstand, som er +4. En lavere oxidationshastighed kan findes i metallet i nærværelse af urenheder i form af klor og brom. Oxidation sker ved temperaturer på 200-400 C.
• Når grundstoffet opvarmes til 250 C og derover, optages brint, hvilket resulterer i, at hybrider med metalliske egenskaber dannes.
• Interaktion med halogener fremmer dannelsen af ​​zirconiumhalogenider.
• Oxider dannes ved temperaturer på 500 C og derover.
• Elektronegativitet er nul.
• Den kovalente radius er 145 pm.

Zirconium udvindes fra malmkoncentrater. Det kan ofte findes i form af oxider, silikater. I et rent kemisk grundstof forekommer det ikke i jordskorpen. I naturen kan du finde zirkon, baddeleyit. Aflejringer af et kemisk grundstof er spredt over hele verden. Store indskud er sjældne. Et stort antal malmforekomster findes i Australien, Brasilien, Indien, Sydafrika. V Rusland anses for at være rig på malmreserver i Murmansk, Tomsk, Tambov, Nizhny Novgorod-regionerne. Den første plads med hensyn til tilgængeligheden af ​​zirconiumreserver er besat af Kola-halvøen.

Ofte er der i malmen sammen med zirconium hafnium til stede, som har lignende egenskaber. Hvert element har individuelt værdifulde egenskaber, men deres kombination er uacceptabel, da det gør det naturlige materiale uegnet til brug. For at adskille et kemisk element fra et andet, anvendes et flertrins rensningssystem. Dette øger omkostningerne ved zirconiumproduktion betydeligt. I industrien anvendes zirconiumdioxidkoncentrater, som opnås ved at berige malm.

Der er forskellige metoder til metalgenvinding.

• Chlorid. Krols metode er baseret på chlorering af zirconiumdioxid. Yderligere er det renset og genoprettet med magnesium. Den hyppige brug af metoden skyldes dens relativt billige omkostninger. Der er 2 måder at klorere på. Den direkte proces udføres ved temperaturer fra 900 C til 1000 C. Den anden metode består i chlorering af den oprindelige blanding ved temperaturer fra 400 C til 900 C.
• Fluorid. Metoden involverer sintring af en koncentreret blanding af zirconium med kalium ved en temperatur på 600 til 700 C. Det resulterende koncentrat alkaliseres og renses. Derefter udføres elektrolyse af smelten, og metalkomponenten isoleres.
• Alkalisk. Metoden er designet til at isolere zirconiumdioxid. For at opnå et metalelement udføres en fluorid- eller chloridmetode. Gennem alkaliseringsprocessen omdannes zirconium til en opløselig komponent. Dette gøres ved at sintre fx med en blanding af calciumcarbonat og calciumchlorid ved temperaturer fra 1000 til 1300 C. Derefter udføres alkalinisering, oprensning, hydrolyse og kalcinering. Således opnås zirconium under laboratorieforhold. Fra slutproduktet dannes stænger, som sendes til produktion.

Afhængigt af anvendelsesområdet kan det kemiske element præsenteres som en hård legering med en sølvfarve eller i form af et blåt pulver. Ædelstene syntetiseret fra et kemisk element kan have forskellige nuancer. Beskrivelsen af ​​farven, dens intensitet afhænger af mængden og typen af ​​urenheder, for eksempel cerium, titanium, erbium, krom. Også zirconiumsilikat, som er en del af zircon, er repræsenteret af følgende sorter.

• Hyacint. Har en brun, rød eller pink nuance.
• Matarskiy diamant. Den gennemsigtige sten har ingen farve, den er udvundet på øen Matara.
• Jargon. Adskiller sig i nærvær af et strå, gylden nuance.
• Stjernebelyst. En gennemsigtig sten med en blå farvetone.
• Malacon. Har en mørkebrun farve.

Afhængigt af typen, tilstanden af ​​et kemisk grundstof, er dets anvendelse udbredt i forskellige livssfærer.

• Metallet bruges til industrielle formål, i smykker, i hverdagen.
• I industrien anvendes ofte zirkon, zirconiumsilikat, zirconiumdioxid, baddeleyit.
• I den metallurgiske industri bruges det kemiske element til legering af stål. Det tilsættes legeringer for at forbedre kvaliteten. Takket være zirconium øges styrken og skæreprocessen lettes.
• Ved fremstilling af pyroteknik bruges zirconium i form af et pulver. Når blandingen brænder, er der ingen røg, derfor bruges den til at skabe fyrværkeri, hilser.
• I den kemiske industri bruges zirconium til fremstilling af slidstærkt keramik.
• Metallet er meget udbredt i produktionen af ​​militært udstyr, for eksempel til fremstilling af afstandsbomber, kugler, raketter med belysning. Metallegeringer er en integreret del af atomreaktordesign.
• Produktionen af ​​emalje, keramik, glasur er heller ikke komplet uden deltagelse af zirconium. I dette tilfælde anvendes zirconiumoxid. Det bliver ikke mørkere, har et præsentabelt udseende og forbedrer produktkvaliteten.
• Metallet bruges til garvning af læder. I dette tilfælde anvendes forbindelser med sulfat.
• I ingeniørindustrien bruges metal til fremstilling af pumper, afspærringsventiler.
• I modsætning til blyforklæder er selv en tynd metalplade meget mere effektiv til at beskytte mod indtrængen af ​​røntgenstråler.
• På grund af metallets helbredende egenskaber bruges det inden for forskellige medicinske områder.
• Zirkoniumkomponenter forårsager ikke en allergisk reaktion, afvisning, slidstyrke, styrke, plasticitet. De bruges i traumatologi til behandling af forskellige frakturer.
• Den udbredte brug af zirconiumdioxid i tandplejen skyldes fraværet af en irriterende faktor, når den udsættes for blødt væv eller knoglestruktur. Værktøj, tandimplantater, kroner, hæfteklammer, plader, klemmer, suturer er lavet af metal.
• Smykker lavet af zirconiumdioxid og cubic zirconium er berømt ikke kun for sit udsøgte udseende, men også for dets gavnlige virkning på hele kroppen.
• Konstant brug af armbånd eller bælter har en helbredende effekt for hudsygdomme som eksem, dermatitis, psoriasis. Metal normaliserer blodtrykket, giver energi, lindrer søvnløshed. Zirkonium hjælper med at forbedre tilstanden ved sygdomme i bevægeapparatet.
• Desuden har metallet en bakteriedræbende effekt. Den er kendt for sin evne til hurtigt at hele sår. Hvis du tager zirkoniumøreringe på lige efter du har piercet dine øreflipper, vil helingen være hurtigere.
• Der er en opfattelse af, at det kemiske element lindrer smerte, har en gavnlig effekt på det kardiovaskulære system, forbedrer vejrtrækningen, bekæmper tarminfektioner, vira og har en anti-cancer effekt.
• Det kemiske element bruges aktivt i litoterapi til behandling af sygdomme i det endokrine system.

Der er en opfattelse af, at der afhængigt af farveskalaen er en anden effekt på kroppen.

• Ved forkølelse anbefales det at bruge sort metal.
• Hvis du har en dårlig appetit, vil et element med en rød nuance hjælpe.
• Brun bruges til at rense kroppen.
• Gennemsigtige mineraler eller blå sten hjælper med at genoprette stofskiftet.

Service er lavet af zirkonium, for eksempel krus, skeer, glas og andre redskaber. Metallet bruges også i optik, som er designet til at fungere under ekstreme forhold, for eksempel ved høje temperaturer eller skarpe ændringer i det. Cubic zirconia har en stor brydningsvinkel, dette bruges til fremstilling af linser. Separat skal nævnes brugen af ​​metal i smykker. I oldtiden blev zirkon kaldt en "uperfekt diamant", fordi efter at være blevet skåret, var deres glans falmet sammenlignet med natursten.

Det skal bemærkes, at små sten bruges til smykker, da de er sikrere med hensyn til strålingsstråling. De er svagt farvede og har ringe gennemsigtighed. Store sten er karakteriseret ved overdreven radioaktivitet. De er uigennemsigtige og farvestrålende. Sådanne sten kan ikke opbevares derhjemme, skæres eller transporteres. Zirkonium bruges til fremstilling af ringe, øreringe, tiaraer, vedhæng, vedhæng. Lav ofte metalindsatser til produkter, sprøjtning.

Korrekt pleje og opbevaring vil holde smykkerne intakte. Rengøring anbefales med en klud dyppet i sæbevand. Derefter vaskes produktet under vand, tørres tørt, poleres med flannel. Sten holdes bedst adskilt fra andre smykker. Dette vil undgå mekanisk skade.

For ikke at tage fejl af produktets ægthed, bør du være opmærksom på følgende punkter.

• Brydningsstruktur af lysstråler. Det skal være mangefacetteret.
• Tilstedeværelsen af ​​en metallisk glans. Det er kendetegnet ved dets ensartethed.
• Tilstedeværelsen af ​​gullige pletter.

I middelalderen lavede spanske juvelerer unikke smykker af zirkon, som var meget radioaktivt. I udseende lignede de meget ædelsten. Det var ekstremt farligt at bære sådanne smykker. Selv i oldtiden blev det bemærket, at langvarig brug af store mørkfarvede sten førte til deres ejers forestående død. Hyacinten blev opkaldt efter blomsten. Ifølge mytologien dyrkede Apollo en blomst fra blodet af en ung mand ved navn Hyacinth, som Apollo elskede meget.

På grund af glansen, tilstedeværelsen af ​​forskellige farver, kan stenen let forveksles med diamant, safir, turmalin eller topas. Dette blev ofte brugt af svindlere, og henviste til smykker som smykker. Indbyggerne i Asien idoliserede stenen og gav den magiske egenskaber. For dem var han en talisman. Amuletter og vedhæng blev lavet af det.

I Indien var stenen udstyret med evnen til at kontrollere solen, månen. Det blev antaget, at talismanen hjælper videnskabsmænd, forretningsmænd, vandrere og også elskere i erhvervslivet. Astrologer var også opmærksomme på stenens unikke egenskaber. Efter deres mening, zirkonium er velegnet til Vædderen, Stenbukken, Vandmanden. Dens brug bør begrænses eller endda helt undgås af Tyren, Vægten, Skytten, Kræften.

Så, gule eller blå mineraler med en metallisk glød er ideelle til Vandmanden. At bære produktet bidrager til udviklingen af ​​intuition, analytiske færdigheder og fremkomsten af ​​udsøgt smag. Men til Stenbukken er en blåfarvet sten velegnet, som anbefales at bære på venstre side. Dette forstærker den magiske forbindelse. Halm eller røde sten er mere velegnede til Vædderen. At bære produktet bidrager til udviklingen af ​​magiske evner, opmærksomhed, forsigtighed.