ცირკონიუმის ფაქტები საინტერესო მეტალის ფაქტები ახსნილი ბავშვებისთვის

იონს იაკობ ბერცელიუსმა, შვედი ქიმიკოსმა, პირველმა შექმნა სუფთა ცირკონიუმი, გარდამავალი ლითონი ლურჯი-ნაცრისფერი ელფერით.

ცირკონიუმის დნობის წერტილი არის 3,371 F (1,855 C). ლითონის დუღილის წერტილი არის 7,968 F (4,408.9 C).

ცირკონიუმი დამზადებულია ხუთი იზოტოპისგან, რომლებიც აერთიანებს 90Zr-ს (რომელიც ყველგან გავრცელებული ელემენტია) სავარაუდო პროპორციით 51,5%, 91Zr მოიცავს 11,2%, 7,1% 92Zr, 17,4% 94Zr და 96Zr 17,4%-ით. ადამიანის სხეულში ნაპოვნი ბუნებრივი ცირკონიუმის რაოდენობა უმნიშვნელოა და არ აქვს რაიმე ცნობილი ფუნქცია. მთელი ხორბალი, ყავისფერი ბრინჯი, ისპანახი, კვერცხი და საქონლის ხორცი ცირკონიუმის კარგი წყაროა დიეტაში. ანტიპერსპირანტები და წყლის გამწმენდი სისტემები ასევე იყენებენ ცირკონიუმს.

იმის გამო, რომ ზოგიერთ პაციენტს ჰქონდა კანის რეაქციები, ის აღარ გამოიყენება შხამიანი სუროს სამკურნალოდ. მიუხედავად იმისა, რომ ცირკონიუმი ზოგადად უსაფრთხოდ ითვლება, კანის გაღიზიანება შეიძლება მოხდეს ცირკონიუმის ფხვნილის ზემოქმედებისას. ითვლება, რომ ნივთიერება არ არის გენოტოქსიური ან კანცეროგენული. ადამიანის ჯანმრთელობაზე ცირკონიუმი გავლენას არ ახდენს. ცირკონიის კერამიკა და სამკაულები ჩვეულებრივ გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ცირკონიუმი ხშირად მოიპოვება, როგორც ტიტანის მოპოვების ქვეპროდუქტი. ის ჩვეულებრივ გვხვდება მთვარის კლდის ნიმუშებში და ასევე მზეში.

მრეწველობისთვის მასალის კიდევ ერთი წყაროა ცირკონით მდიდარი ქვიშა. ყველაზე მნიშვნელოვანი განსხვავება ცირკონიუმსა და ტიტანს შორის არის ის, რომ ტიტანს აქვს დაბალი დაჟანგვის სიჩქარე. ცირკონიუმი ძირითადად გამოიყენება როგორც შენადნობის აგენტი ტიტანთან შედარებით. ქიმიური ელემენტი, რომელიც ეკუთვნის პერიოდული ცხრილის ჯგუფი 4 (IVb) და გამოიყენება როგორც სტრუქტურული მასალა ბირთვულ რეაქტორებში. ცირკონია, უწმინდური ოქსიდი, გამოიყენება სითბოს მდგრადი ლაბორატორიული ჭურჭლის დასამზადებლად.

უწმინდური ოქსიდი ცირკონია ან ცირკონიუმის ოქსიდი გამოიყენება როგორც ცეცხლგამძლე მასალა მინის და კერამიკის მრეწველობაში, ასევე ლაბორატორიულ ჭურჭელში, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს სითბოს შოკს. ამინაციის, ჰიდროგენიზაციის, იზომერიზაციისა და დაჟანგვის პროცესები ყველა იყენებს ცირკონიუმზე დაფუძნებულ კატალიზატორებს. ნახშირორჟანგი შეიძლება შეიწოვება ლითიუმის ცირკონატის გამოყენებით. იმის გამო, რომ პროცესი შექცევადია, ნახშირორჟანგი შეიძლება განთავისუფლდეს და ლითიუმის ცირკონატი ხელახლა გამოიყენოს. ეს აპლიკაცია იწვევს ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის ემისიებით დაბინძურებას.

ცირკონიუმის აღმოჩენა

ცირკონი (ასევე ცნობილია როგორც ცირკონიუმის სილიკატი) არის ძვირფასი ქვა, რომელიც მოდის სხვადასხვა ფერებში. ცირკონიუმის აღმოჩენას ხელმძღვანელობდა მარტინ კლაპროტი 1789 წელს. ის გერმანიიდან არის.

ლითონის სახელწოდება მომდინარეობს სპარსული სიტყვიდან "ზარგუნი" რაც ნიშნავს "ოქროს ფერს". ჰოლანდიელი ისტორიკოსის თქმით, მას წლების განმავლობაში იყენებდნენ სამკაულებში და სხვა სამკაულებში. ის უფრო მეტად წააგავს ალმასს, ვიდრე ნებისმიერ სხვა ბუნებრივ ძვირფას ქვას. მრავალი რწმენა ასოცირდებოდა მინერალთან, როგორიცაა ცირკონი, შეიძლება გამოიწვიოს სიმდიდრე, ჯანმრთელობა, პატივი, ძილი, ინტელექტი, საერთო ადამიანური ეფექტურობა და ითვლებოდა, რომ ის ამცირებს ნეგატიურ ენერგიებს.

გერმანელმა მეცნიერმა მარტინ ჰაინრიხ კლაპროტმა 1789 წელს შრი-ლანკის ცირკონის ნიმუშში აღმოაჩინა ცირკონიუმი. ნიმუშების შემადგენლობა აღმოჩნდა 25% სილიციუმის დიოქსიდი, 0,5% რკინის ოქსიდი და 70% ცირკონერდი, ახალი ოქსიდი, რომელიც მან უწოდა. ცირკონერდი შემოიღო კლაპროთმა, თუმცა, მან არ იცოდა როგორ გამოეყო ლითონი იაკინთისგან.

სერ ჰამფრი დევის კიდევ ერთი წარუმატებელი მცდელობა 1808 წელს ცდილობდა სუფთა ცირკონიუმის გამოყოფას, მაგრამ ამჯერად მან გამოიყენა ელექტროლიზის პროცესი. ვან დერ კროგტის თქმით, მან შემოგვთავაზა ტერმინი ცირკონიუმი თავად ლითონისთვის. შვედი მეცნიერი ჯონს ჯ. ბერცელიუსმა ცირკონიუმი აღმოაჩინა 1824 წელს. მან სუფთა ცირკონიუმი დაამზადა რკინის მილის ტემპერატურის გადამეტებით, რომელშიც კალიუმი და კალიუმის ცირკონიუმის ფტორი იყო. 1925 წელს სუფთა ფორმა გამოავლინეს იან ჰენდრიკ დე ბურმა და ანტონ ედუარდ ვან არკელმა ZrCl4-თან (ცირკონიუმის ტეტრაქლორიდი) მუშაობისას დაშლის რეაქციის გამოყენებით. ამ პროცედურის შედეგად მიიღება სუფთა ცირკონიუმის კრისტალური ზოლი. 1945 წელს კროლის პროცესმა დახვეწა ცირკონიუმის ტეტრაქლორიდისა და მაგნიუმისგან კომერციულად წარმოებული ცირკონიუმის მიღების პროცესი, ქიმიური ნივთიერებების ერთად გაცხელებით.

ორ ქიმიკოსს, მარტინ ჰაინრიხ კლაპროტს გერმანელსა და იონს იაკობ ბერცელიუსს შვედს მიაწერენ ცირკონიუმის აღმოჩენას. ამ ორმა ქიმიკოსმა მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა ცირკონიუმის აღმოჩენაში. გერმანელმა ქიმიკოსმა მარტინ ჰაინრიხ კლაპროტმა 1789 წელს აჩვენა, რომ ცირკონი არ არის ბრილიანტი, გააქარწყლა პოპულარული მცდარი წარმოდგენები და დაადგინა იგი მინერალად. მან შენიშნა, რომ ცირკონის და რეაქტიული ქიმიური ნატრიუმის ჰიდროქსიდის გაცხელებამ გამოიწვია ოქსიდის წარმოქმნა. ეს ოქსიდი, მისი აზრით, შეიცავს ახალ ელემენტს. ამ ახალ ოქსიდს მიენიჭა სახელი ცირკონიუმის ოქსიდი, ხოლო ახალ ელემენტს დაარქვეს ცირკონიუმი. მარტინ ჰაინრიხ კლაპროტმა ვერ მიიღო სუფთა ფორმა. იონს იაკობ ბერცელიუსმა, შვედმა ქიმიკოსმა, არ შექმნა სუფთა ცირკონიუმი 1824 წლამდე, აღმოჩენიდან 35 წლის შემდეგ.

ცირკონიუმის კლასიფიკაციის დეტალები

როგორც გარდამავალი და მოქნილი ლითონი, ცირკონიუმი იძენს ვერცხლისფერ-ნაცრისფერ ფერთა სპექტრს. მას აქვს 40 პროტონი თავის ერთ ატომში, რაც ნიშნავს, რომ ლითონის ატომური ნომერია 40.

ცირკონიუმს აქვს ატომური ნომერი 40, სიმკვრივე 3,8 უნცია/კუბური ინში (6,5 გ/კუბურ სმ) და დნობისა და დუღილის ტემპერატურა 3,371 F (1,855 C) და 7,968 F (4,408.9 C), შესაბამისად. ლითონის არსებობა ხშირია, თუმცა მინერალური ცირკონი, რომელსაც აქვს მაღალი წინააღმდეგობის ძალა კოროზიული გარემო იშვიათია და ძნელია მისი ამოღება მისი დახვეწილი წარმოების გამო მეთოდი. ლითონი ცირკონიუმი უკიდურესად მდგრადია კოროზიის მიმართ და სწრაფად აყალიბებს ცირკონიუმის ნაერთებს სხვა ელემენტებთან ერთად. ცირკონიუმის შენადნობები გამოიყენება როგორც ძვირფასი ქვები და მრავალი სხვა გამოყენება ბიბლიური დროიდან. ცირკონი და ბადდელიტი ყველაზე გავრცელებული მინერალებია, რომლებიც შეიცავს ცირკონიუმს.

ცირკონიუმი (Zr) ყოველთვის გვხვდება ჰაფნიუმთან (Hf) ერთად და ამ ორის გამიჯვნა ძალიან რთულია. 91,22 ატომური მასით, ცირკონიუმს აქვს 25 იზოტოპი ცნობილი ნახევარგამოყოფის პერიოდით. როდესაც ტემპერატურა აღემატება, ცირკონიუმი ადაპტირდება ისე, რომ არ მიიღოს მონაწილეობა კოროზიაში მოცირკულირე გამაგრილებლების არსებობისას. ცირკონიუმი და მისი შენადნობები გამოიყენება ფართო სპექტრში. კოროზიულ გარემოში, ის ხშირად გამოიყენება.

ცირკონიუმის გამოყენება

ცირკონიუმი და მისი შენადნობები გამოიყენება ფართო სპექტრში. ლითონი გამოიყენება კოროზიულ გარემოში, საკმაოდ ხშირად გამოიყენება.

ცირკონიუმს აქვს მრავალი გამოყენება სამრეწველო სექტორში, კერძოდ ქიმიურ ინდუსტრიაში. როგორც ჩანს, ის გამოიყენება სითბოს გადამცვლელებში, კატალიზატორებში, ხელოვნურ ძვირფას ქვებში, ლაბორატორიულ აპარატებში და ქირურგიულ ინსტრუმენტებში. ისინი გამოიყენებოდა ნათურის ძაფის დამზადებისას, როგორც შენადნობის აგენტი ფოლადში, აბრაზიულ საშუალებებში, მილებსა და ფიტინგებში, თუნდაც დეოდორანტში. კვლევებმა აჩვენა ცირკონიუმის ეფექტურობა, რომ იმოქმედოს როგორც დამჭერი ვაკუუმურ მილებში ნარჩენი გაზების მოსაშორებლად და მათი კარბონატული ფორმა პასუხისმგებელია შხამიანი სუროს სამკურნალოზე. გამოყენება შეწყდა კანის გაღიზიანების შესახებ შეტყობინებების შემდეგ.

ბირთვული გამოყენებისთვის ცირკალოი (R) მნიშვნელოვანი შენადნობაა. იმის გამო, რომ ცირკონიუმს აქვს დაბალი ნეიტრონის შთანთქმის განივი, იგი გამოიყენება ბირთვული ენერგიის გამოყენებაში, როგორიცაა საწვავის კომპონენტების მოპირკეთება. იმის გამო, რომ ცირკონიუმი უკიდურესად მდგრადია კოროზიის მიმართ ზღვის წყლის, ისევე როგორც მრავალი ჩვეულებრივი მჟავისა და ტუტეების მიმართ, იგი ფართოდ გამოიყენება ქიმიურ სექტორში, სადაც გამოიყენება კოროზიული ნივთიერებები.

მათ მიიღეს ღირებულების სამართლიანი წილი ფეთქებადი პრაიმერების, რაიონის სპინერების ინდუსტრიაში და ჰაერში ყოფნამ შეიძლება გამოიწვიოს ის აალებული. შხამიანი სუროს კრემებში ცირკონიუმის კარბონატი შერწყმულია ურუშიოლთან. -396,67 F (-238,15 C) დაბალ ტემპერატურაზე თუთიით შენადნობი ცირკონიუმი ხდება მაგნიტური. დაბალი ტემპერატურის ზეგამტარი მაგნიტები დამზადებულია ცირკონიუმისა და ნიობიუმისგან. ამ მაგნიტების მეშვეობით ელექტროენერგიის წარმოქმნის შესაძლებლობა მუდმივად შესწავლილია. ცირკონიუმი მისი დაჟანგული სახით იძენს გარდატეხის მაღალ მაჩვენებელს და ხდება ძვირფასი ქვა ცირკონის სახელით.

ცირკონიუმის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები

ცირკონიუმი არის ულამაზესი ნაცრისფერ-თეთრი ლითონი მაღალი ბზინვარებით. როდესაც ელემენტი სუფთაა, ის ელასტიური და ელასტიურია, მაგრამ მინარევების არსებობისას ლითონი ხდება მყარი და მტვრევადი. სიხისტის მხრივ მას აქვს 8,5 ქულა მოჰსის სკალაზე.

მჟავები, ტუტეები, წყალი და მარილი არ ახდენს ცირკონიუმის კოროზიას, მაგრამ ის იხსნება მარილმჟავაში ან გოგირდის მჟავაში. წვრილად გამოყოფილი ლითონი შეიძლება მყისიერად დაიწვას ჰაერში, განსაკუთრებით მაღალ ტემპერატურაზე, თუმცა ამ მინერალის მყარი ლითონები საკმაოდ სტაბილური ნაერთებია. ცირკონიუმის მადნები შეიცავს ჰაფნიუმს, რომლის ამოღება ცირკონიუმისგან რთულია. ჰაფნიუმი გვხვდება კომერციული ხარისხის ცირკონიუმში მცირე კონცენტრაციით. ჰაფნიუმი არ არის რეაქტორული კლასის ცირკონიუმში. ცირკონიუმი ზოგადად კოროზიისადმი მდგრადი მეტალია.

ჰიდროფთორმჟავა მას სწრაფად უტევს, მაშინაც კი, როდესაც მჟავას კონცენტრაცია დაბალია. დაფიქსირდა, რომ ცირკონიუმის წვრილი ნაწილაკი იწვის უმაღლეს დაფიქსირებულ ტემპერატურაზე ლითონის ალი ატმოსფეროში ჟანგბადის მაღალი კონცენტრაციით. ჰაერის თანდასწრებით, ცირკონიუმის ფხვნილი ძალიან აალებადია. ცირკონიუმის ღია ზედაპირებზე წარმოიქმნება ოქსიდის ფენა. როდესაც ცირკონიუმის ვოლფრამი თბება ტემპერატურის ყველაზე დაბალი წერტილიდან უმაღლესამდე, ის იკუმშება. ცირკონიუმს აქვს ნეიტრონების შთანთქმის სუსტი უნარი. შედეგად, ის სასარგებლოა ბირთვული ენერგიის გამოყენებაში, როგორიცაა საწვავის ღეროების მოპირკეთება, სადაც ნეიტრონების თავისუფლად გადაადგილება სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია. ცირკონიუმი ასევე ძალიან რადიოაქტიურია და აქვს დაბალი ტოქსიკურობის დონე.

ცირკონიუმი გამოიყენება ქირურგიული ინსტრუმენტების შესაქმნელად და როგორც ლითონები, რომლებიც გამოიყენება ფოლადის შენადნობების გასამაგრებლად ან გასამაგრებლად. ცირკონიუმი ფართოდ გამოიყენება ქიმიურ ქარხნებში, სადაც გარემო სხვა ლითონებს ადვილად კოროზიის საშუალებას აძლევს. ცირკონიუმის შენადნობები გამოიყენება სითბოს გადამცვლელების, მილების და სხვა ფიტინგების დასამზადებლად, მისი შესანიშნავი კოროზიის წინააღმდეგობის გამო. სუპერგამტარი მაგნიტები ასევე მზადდება ცირკონიუმისგან. ბუნებრივი ცირკონი (ცირკონიუმის სილიკატი, ZrSiO4) არის ძვირფასი ქვა, ხოლო სინთეზური კუბური ცირკონია (ცირკონიუმის დიოქსიდი, ZrO2) არის ალმასის იაფი ალტერნატივა.