Цирконий: свойства Печать
Оценка пользователей: / 3
ПлохоОтлично 
Химические элементы

Цирконий - один из наиболее распространённых металлов, элемент с атомным номером 40 в периодической системе химических элементов таблицы Д.И. Менделеева. В земной коре его содержится 0,02%. Интересно, что сначала был получен окисел циркония. И только через 35 лет после этого удалось получить цирконий в чистом виде.

Цирконий – серебристо-белый блестящий металл. Химическая формула элемента циркония Zr.

Как был открыт цирконий


Циркон

Довольно часто цирконий путают с цирконом.

Циркон – это силикат циркония. Его химическая формула ZrSiO4. Циркон – один из самых старых минералов на Земле. Его название происходит от персидского слова «царгун», что означает «золотой камень». Благородный блеск циркона может соперничать даже  с блеском алмаза. Но алмаз бесцветен, а циркон имеет окраску. Он может быть коричневым, зелёным, жёлтым, чёрным, иногда красным. Всё зависит от примесей, которые и окрашивают его. Это могут быть железо, цинк, медь, кальций, титан, стронций, уран, некоторые редкоземельные элементы.

Ювелиры используют коричневый циркон. После того как его обжигают, он приобретает красивый голубой цвет. Циркон, имеющий оттенки от бледного жёлто-коричневого до красно-коричневого, называют гиацинтом. Этот минерал был привезен в Европу с Цейлона. В 1789 г. член Берлинской академии наук Мартин Генрих Клапрот  выделил из него вещество, которое он назвал «цирконовой землёй». Это вещество оказалось окислом нового элемента циркония. Его формула ZrO2. А сам элемент цирконий был получен только через 35 лет шведским химиком Йенсом-Якобом Берцелиусом.

Получение циркония

Йенс-Якоб Берцелиус

В 1824 г. Берцелиус восстановил фторцирконат калия металлическим натрием.

К2 ZrF6 + 4Na → Zr + 2NaF+2KF

Полученный металл цирконий имел серебристо-белый цвет. Но он содержал примеси и был хрупким.

Довольно долго учёные пытались получить цирконий без примесей. Но это удалось сделать только через 100 лет. В 1925 г. голландские учёные Антон ван Аркель и Ян де Бур изобрели иодный метод получения металлов высокой чистоты. В основе этого метода лежит способность металлов образовывать летучие соединения с йодом. Разлагая эти соединения, можно получить чистые металлы. В случае с цирконом летучий тетрайодид циркония ZrI4 подвергался термическому распаду в вакууме. Чистый цирконий откладывался на раскаленной нити вольфрама.

Очищенный цирконий оказался пластичным металлом. Его можно обрабатывать так же легко, как медь. Но пластичен цирконий только в случае, если содержание кислорода в нём не выше 0,7%. Если же содержание кислорода превышает это значение, цирконий становится хрупким. Хрупким цирконий делают и примеси азота, углерода, водорода.

Свойства циркония

Цирконий

Чистый цирконий, по внешнему виду напоминающий сталь, превосходит её по прочности. Поэтому цирконий используют как легирующий материал для стали. Он значительно улучшает свойства стали: твёрдость, прочность, свариваемость, коррозионную устойчивость. Сталь с добавлением циркония не перегревается даже при очень высоких температурах. Добавляют цирконий и к медным сплавам, и к алюминиевым, и к магниевоцинковым.

Вода, щёлочи, соляная и азотная кислоты даже при нагревании не действуют на цирконий. Растворяется цирконий только в горячей 60%-ной серной кислоте и в плавиковой кислоте.

Высокая устойчивость к коррозии делает цирконий незаменимым при изготовлении хирургических инструментов и даже нитей, используемых при нейрохирургических операциях.  Устойчив цирконий и в биологических средах. Поэтому его успешно применяют для изготовления зубных и костных протезов.

Цирконий плавится при температуре 1860°C. Кроме этого, он обладает высокой способностью задерживать и поглощать нейроны, препятствуя распространению цепной реакции. Поэтому его успешно используют для изготовления оболочек топливных элементов для ядерных реакторов.