Mitä zirkonium on ja missä sitä käytetään?

Vanhimmalla metallilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, joille on kysyntää eri elämänaloilla. Uusien tuotantotekniikoiden kehittyessä zirkoniumin suosio vain kasvaa. Historialliset tiedot sekä kemiallisen alkuaineen ominaisuudet ja koostumus auttavat ratkaisemaan tämän arvoituksen.

Kuuluisassa D.I. Mendelejevin taulukossa zirkoniumin atomiluku vastaa 40, sen nimitys on Zr. Zirkonium kuuluu 4. ryhmään, seisoo 5. jaksossa. Atomin massa on 91,22 g / mol. Atomin säde vastaa 160 pikometriä. Keskellä on ydin sekä neutronit ja protonit. Atomin ympärillä on 5 kiertorataa, jotka sisältävät 40 elektronia. Luonnonmateriaalia on oksidien, suolojen tai silikaattien muodossa. Ulkoisesti metalli näyttää teräkseltä. Metallielementin koostumus voi sisältää lisäepäpuhtauksia, joiden vuoksi saadaan erilaisia ​​värejä ja sävyjä.

Zirkonium tulee erottaa zirkonista ja kuutiosirkoniumista. Tosiasia on, että zirkonium on metalli, joka muistuttaa terästä. Zirkoni on kultaa muistuttava luonnonkivi. Se sisältää zirkoniumatomeja.

Tiedemiesten mukaan zirkonium on vanhin kemiallinen komponentti, joka muodostui 3,5 miljardia vuotta sitten. Sen jälkiä on löydetty maankuoren syvimmistä kerroksista. Tutkiessaan zirkonimineraalia saksalainen tiedemies Klaproth pystyi eristämään liukenemattoman rikasteen, zirkoniumdioksidin. Tämä tapahtuma tapahtui vuonna 1789.

Ruotsalainen tiedemies Berzelius onnistui eristämään zirkoniumin vapaana alkuaineena vuonna 1824. Puhdas kemiallinen alkuaine saatiin vasta vuonna 1925. Hollantilainen kemisti Anton Edurard van Arkel onnistui tekemään tämän. Itse kemiallisen alkuaineen nimen alkuperää ei vielä tunneta. On olemassa mielipide, että juuret pitäisi löytää arabian kielestä. On näkökulma, että nimi tulee persian kielestä.

Hopeanvärisellä metallilla on hyvä sitkeys. Zirkonium kestää korroosiota, emäksisiä liuoksia, ei hajoa happamassa ympäristössä. Sitä voidaan helposti käsitellä valssaamalla, takomalla tai valssaamalla. Ulkopuolella materiaalissa on näkymätön pinnoite, joka suojaa luotettavasti kaasujen, höyryn ja veden vaikutuksilta. Elementti kestää korkeiden lämpötila-indikaattoreiden, ammoniakin, happojen, alkalien vaikutuksen.

Jauhemaisessa tilassa, jopa normaalissa huoneenlämmössä, kemiallinen alkuaine on räjähdysherkkä, se on erittäin syttyvää. On huomattava, että elementti on hyödyllinen epäpuhtaudena. Sitä lisätään erilaisten metalliseosten koostumukseen. Tämä lisää tuloksena olevan materiaalin lujuusominaisuuksia, kulutuskestävyyttä. Epäpuhtauksien lisäämistä kemialliseen alkuaineeseen ei kuitenkaan voida hyväksyä, koska se heikentää merkittävästi sen ominaisuuksia.

• 20 C lämpötilassa zirkoniumin tiheys on 6,5 g / cm3.
• Vahvuus on 175 MPa.
• Joustoindeksi on 96 MPa.
• Sulamispiste on 1855 C.
• Kiehumispiste on noin 4350 C.
• Lämmönjohtavuus on 300 K.
• Zirkonium magnetisoituu kuumennettaessa.
• Puhtaassa muodossaan elementti on muovia. Kuitenkin typen, hapen, vedyn ja hiilen muodossa olevien epäpuhtauksien lisääminen tekee materiaalista hauraan.
• Brinell-kovuus on 640-670 MN / m2. Tähän indikaattoriin vaikuttaa suuresti hapen läsnäolo. Mitä enemmän sitä on, sitä kovempaa. Suuren kovuuden vuoksi zirkoniumia ei voida käsitellä paineella. Vuorovaikutus hapen kanssa aiheutuu lämpötila-indikaattoreiden noususta.
• Zirkonium on stabiili vedessä jopa 300 C lämpötilassa.
• Vickers-kovuus vaihtelee 600 - 1700 MPa.

• Zirkoniumilla on korkein hapetusaste, joka on +4. Alhaisempi hapetusnopeus löytyy metallista, kun läsnä on epäpuhtauksia kloorin ja bromin muodossa. Hapetus tapahtuu 200-400 C lämpötiloissa.
• Kun elementti kuumennetaan 250 C:een tai sitä korkeampaan lämpötilaan, vety imeytyy, minkä seurauksena muodostuu metallisia ominaisuuksia omaavia hybridejä.
• Vuorovaikutus halogeenien kanssa edistää zirkoniumhalogenidien muodostumista.
• Oksideja muodostuu 500 C:n ja sitä korkeammissa lämpötiloissa.
• Elektronegatiivisuus on nolla.
• Kovalenttinen säde on 145 pm.

Zirkoniumia louhitaan malmirikasteista. Se löytyy usein oksidien, silikaattien muodossa. Puhtaassa kemiallisessa alkuaineessa sitä ei esiinny maankuoressa. Luonnosta löytyy zirkonia, baddeleyiittiä. Alkuaineesiintymät ovat hajallaan ympäri maailmaa. Suuret talletukset ovat harvinaisia. Suuri määrä malmiesiintymiä löytyy Australiasta, Brasiliasta, Intiasta ja Etelä-Afrikasta. V Venäjää pidetään rikkaana malmivaroista Murmanskin, Tomskin, Tambovin ja Nižni Novgorodin alueilla. Ensimmäisellä sijalla zirkoniumvarantojen saatavuudessa on Kuolan niemimaa.

Malmissa on usein zirkoniumin ohella hafniumia, jolla on samanlaiset ominaisuudet. Jokaisella elementillä on yksittäin arvokkaita ominaisuuksia, mutta niiden yhdistelmää ei voida hyväksyä, koska se tekee luonnonmateriaalista käyttökelvottoman. Kemiallisen alkuaineen erottamiseksi toisesta käytetään monivaiheista puhdistusjärjestelmää. Tämä lisää merkittävästi zirkoniumin tuotantokustannuksia. Teollisuudessa käytetään zirkoniumdioksidirikasteita, joita saadaan rikastamalla malmia.

Metallin talteenottomenetelmiä on useita.

• Kloridi. Krolin menetelmä perustuu zirkoniumdioksidin klooraukseen. Lisäksi suoritetaan puhdistus, restaurointi magnesiumin avulla. Menetelmän yleinen käyttö johtuu sen suhteellisen edullisista kustannuksista. Klooraukseen on kaksi tapaa. Suora prosessi suoritetaan lämpötiloissa 900 - 1000 C. Toinen menetelmä koostuu alkuseoksen kloorauksesta 400 - 900 C lämpötiloissa.
• Fluori. Menetelmässä sintrataan konsentroitu zirkoniumin seos kaliumin kanssa lämpötilassa 600 - 700 °C. Saatu konsentraatti tehdään alkaliseksi ja puhdistetaan. Sitten suoritetaan sulatteen elektrolyysi ja metallikomponentti eristetään.
• Emäksinen. Menetelmä on suunniteltu eristämään zirkoniumdioksidia. Metallielementin saamiseksi suoritetaan fluori- tai kloridimenetelmä. Alkalisointiprosessin kautta zirkonium muunnetaan liukoiseksi komponentiksi. Tämä tehdään sintraamalla esimerkiksi kalsiumkarbonaatin ja kalsiumkloridin seoksella lämpötiloissa 1000 - 1300 C. Sitten suoritetaan alkalisointi, puhdistus, hydrolyysi ja kalsinointi. Siten zirkoniumia saadaan laboratorio-olosuhteissa. Lopputuotteesta muodostetaan tangot, jotka lähetetään tuotantoon.

Käyttöalueesta riippuen kemiallinen alkuaine voidaan esittää kovametallina hopeanvärisenä tai sinisenä jauheena. Kemiallisista alkuaineista syntetisoidut jalokivet voivat olla eri sävyisiä. Värin kuvaus, sen intensiteetti riippuu epäpuhtauksien määrästä ja tyypistä, esimerkiksi cerium, titaani, erbium, kromi. Myös zirkoniumsilikaattia, joka on osa zirkonia, edustavat seuraavat lajikkeet.

• Hyasintti. Siinä on ruskea, punainen tai vaaleanpunainen sävy.
• Matarskin timantti. Läpinäkyvällä kivellä ei ole väriä, se louhitaan Mataran saarella.
• Jargon. Eroaa oljen, kultaisen sävyn läsnä ollessa.
• Tähtikirkas. Läpinäkyvä kivi sinisellä sävyllä.
• Malacon. Väriltään tummanruskea.

Kemiallisen alkuaineen tyypistä, tilasta riippuen sen käyttö on laajalle levinnyttä elämän eri aloilla.

• Metallia käytetään teollisiin tarkoituksiin, koruissa, jokapäiväisessä elämässä.
• Teollisuudessa käytetään usein zirkonia, zirkoniumsilikaattia, zirkoniumdioksidia, baddeleyiittiä.
• Metallurgisessa teollisuudessa kemiallista alkuainetta käytetään terästen seostukseen. Sitä lisätään seokseen laadun parantamiseksi. Zirkoniumin ansiosta lujuus kasvaa ja leikkausprosessi helpottuu.
• Pyrotekniikan valmistuksessa zirkoniumia käytetään jauheen muodossa. Kun seos palaa, savua ei esiinny, joten sitä käytetään ilotulitteiden luomiseen, tervehdyttämiseen.
• Kemianteollisuudessa zirkoniumia käytetään kulutusta kestävän keramiikan valmistuksessa.
• Metallia käytetään laajalti sotilasvarusteiden valmistuksessa, esimerkiksi etäisyyspommien, luotien, valaistusrakettien valmistukseen. Metalliseokset ovat olennainen osa ydinreaktorien suunnittelua.
• Emalin, keramiikan ja lasitteen tuotanto ei myöskään ole täydellistä ilman zirkoniumia. Tässä tapauksessa käytetään zirkoniumoksidia. Se ei tummu, sillä on edustava ulkonäkö ja se parantaa tuotteen laatua.
• Metallia käytetään nahan parkitsemiseen. Tässä tapauksessa käytetään yhdisteitä, joissa on sulfaattia.
• Konepajateollisuudessa metallia käytetään pumppujen, sulkuventtiilien valmistuksessa.
• Toisin kuin lyijyesiliinat, ohutkin metallilevy suojaa paljon tehokkaammin röntgensäteiden tunkeutumiselta.
• Metallin parantavien ominaisuuksien vuoksi sitä käytetään useilla lääketieteen aloilla.
• Zirkoniumkomponentit eivät aiheuta allergista reaktiota, hylkäämistä, kulutuskestävyyttä, lujuutta, plastisuutta. Niitä käytetään traumatologiassa erilaisten murtumien hoidossa.
• Zirkoniumdioksidin laaja käyttö hammaslääketieteessä johtuu ärsyttävän tekijän puuttumisesta, kun se altistuu pehmytkudoksille tai luurakenteelle. Työkalut, hammasimplantit, kruunut, niitit, levyt, puristimet, ompeleet valmistetaan metallista.
• Zirkoniumdioksidista ja kuutiosirkoniumista valmistetut korut ovat kuuluisia paitsi upeasta ulkonäöstään, myös hyödyllisestä vaikutuksestaan ​​koko kehoon.
• Jatkuvalla rannekorujen tai vöiden käyttämisellä on parantava vaikutus ihosairauksiin, kuten ihottumaan, ihottumaan, psoriasikseen. Metalli normalisoi verenpainetta, energisoi, lievittää unettomuutta. Zirkonium auttaa parantamaan tilaa tuki- ja liikuntaelinten sairauksissa.
• Lisäksi metallilla on bakterisidinen vaikutus. Se tunnetaan kyvystään parantaa nopeasti haavoja. Jos laitat zirkoniumkorvakorut jalkaan heti korvalehtien lävistyksen jälkeen, paraneminen on nopeampaa.
• On olemassa mielipide, että kemiallinen alkuaine lievittää kipua, vaikuttaa suotuisasti sydän- ja verisuonijärjestelmään, parantaa hengitystä, taistelee suolistoinfektioita, viruksia vastaan ​​ja sillä on syöpää estävä vaikutus.
• Kemiallista alkuainetta käytetään aktiivisesti litoterapiassa endokriinisen järjestelmän sairauksien hoidossa.

On olemassa mielipide, että väriasteikosta riippuen on erilainen vaikutus kehoon.

• Vilustumiseen suositellaan mustaa metallia.
• Jos sinulla on huono ruokahalu, punaisen sävyinen elementti auttaa.
• Ruskeaa käytetään kehon puhdistamiseen.
• Läpinäkyvät mineraalit tai siniset kivet auttavat palauttamaan aineenvaihdunnan.

Astiasto on valmistettu zirkoniumista, esimerkiksi mukit, lusikat, lasit ja muut ruokailuvälineet. Myös metallia käytetään optiikassa, joka on suunniteltu toimimaan äärimmäisissä olosuhteissa, esimerkiksi korkeissa lämpötiloissa tai jyrkässä muutoksissa. Kuutiozirkonialla on suuri taitekulma, jota käytetään linssien valmistuksessa. Erikseen on syytä mainita metallin käyttö koruissa. Muinaisina aikoina zirkonia kutsuttiin "epätäydelliseksi timantiksi", koska leikkauksen jälkeen niiden kiilto oli haalistunut enemmän kuin luonnonkivet.

On huomattava, että pieniä kiviä käytetään koruissa, koska ne ovat säteilysäteilyn kannalta turvallisempia. Ne ovat heikosti värillisiä ja niissä on vähän läpinäkyvyyttä. Suurille kiville on ominaista liiallinen radioaktiivisuus. Ne ovat läpinäkymättömiä ja kirkkaanvärisiä. Tällaisia ​​kiviä ei voi säilyttää kotona, leikata tai kuljettaa. Zirkoniumia käytetään sormusten, korvakorujen, tiaarojen, riipuksien ja riipuksien valmistukseen. Tee usein metalliosia tuotteisiin ruiskuttamalla.

Oikea hoito ja säilytys pitävät korut ehjinä. Puhdistusta suositellaan saippuaveteen kostutetulla liinalla. Sitten tuote pestään veden alla, pyyhitään kuivaksi, kiillotetaan flanelilla. Kivet on parasta pitää erillään muista koruista. Näin vältytään mekaanisilta vaurioilta.

Jotta et erehtyisi tuotteen aitoudessa, sinun tulee kiinnittää huomiota seuraaviin kohtiin.

• Valosäteiden taiterakenne. Sen pitäisi olla monipuolinen.
• Metallisen kiillon läsnäolo. Sille on ominaista sen yhtenäisyys.
• Kellertävien läikkien esiintyminen.

Keskiajalla espanjalaiset jalokivikauppiaat valmistivat ainutlaatuisia koruja zirkonista, joka oli erittäin radioaktiivista. Ulkonäöltään ne muistuttivat suuresti jalokiviä. Tällaisten korujen käyttäminen oli erittäin vaarallista. Jo muinaisina aikoina huomattiin, että suurten tummien kivien pitkäaikainen käyttö johti niiden omistajan välittömään kuolemaan. Hyasintti on nimetty kukan mukaan. Mytologian mukaan Apollo kasvatti kukan nuoren miehen, Hyasintti, verestä, jota Apollo rakasti kovasti.

Kirkkauden, eri värien läsnäolon ansiosta kivi voidaan helposti sekoittaa timanttiin, safiiriin, turmaliiniin tai topaasiin. Huijarit käyttivät tätä usein ja luovuttivat koruja koruina. Aasian asukkaat jumaloivat kiveä ja antoivat sille maagisia ominaisuuksia. Heille hän oli talisman. Siitä tehtiin amuletteja ja riipuksia.

Intiassa kivellä oli kyky hallita aurinkoa, kuuta. Uskottiin, että talisman auttaa tutkijoita, liikemiehiä, vaeltajia ja myös rakastajia liiketoiminnassa. Astrologit kiinnittivät huomiota myös kiven ainutlaatuisiin ominaisuuksiin. Heidän mielestään zirkonium sopii Oinasille, Kaurisille, Vesimiehille. Härkä, Vaaka, Jousimies, Syöpä tulisi rajoittaa sen käyttöä tai jopa välttää sitä kokonaan.

Niin, keltaiset tai siniset metallinhohtoiset mineraalit ovat ihanteellisia Vesimiehille. Tuotteen käyttäminen edistää intuition, analyyttisten taitojen kehittymistä ja hienon maun syntymistä. Mutta Kaurisille sopii sininen kivi, jota suositellaan käytettäväksi vasemmalla puolella. Tämä vahvistaa maagista yhteyttä. Olki tai punaiset kivet sopivat paremmin Oinaalle. Tuotteen käyttö edistää maagisten kykyjen, tarkkaavaisuuden ja varovaisuuden kehittymistä.