지르코늄에 대한 정보 아이들을 위해 설명된 호기심 많은 금속 정보

스웨덴 화학자인 Jöns Jacob Berzelius는 청회색 색조의 전이 금속인 순수한 지르코늄을 처음으로 만들었습니다.

지르코늄의 융점은 3,371F(1,855C)입니다. 금속의 끓는점은 7,968F(4,408.9C)입니다.

지르코늄은 추정 비율이 51.5%인 90Zr(유비쿼터스 원소임), 11.2%를 구성하는 91Zr, 92Zr의 7.1%, 94Zr의 17.4%, 96Zr을 17.4% 포함하는 5개의 동위원소로 구성됩니다. 인체에서 발견되는 천연 지르코늄의 양은 미미하며 기능이 알려진 바가 없습니다. 통밀, 현미, 시금치, 달걀, 쇠고기는 모두 식단에서 지르코늄의 좋은 공급원입니다. 발한 억제제와 정수 시스템도 지르코늄을 사용합니다.

일부 환자는 피부 반응을 보였기 때문에 더 이상 포이즌 아이비 치료에 사용되지 않습니다. 지르코늄은 일반적으로 안전한 것으로 간주되지만 지르코늄 분말에 노출되면 피부 자극이 발생할 수 있습니다. 이 물질은 유전독성이나 발암성이 있는 것으로 생각되지 않습니다. 인간의 건강은 지르코늄에 의해 영향을 받지 않습니다. 지르코니아 세라믹과 보석은 일상 생활에서 일반적으로 사용됩니다. 지르코늄은 티타늄 채굴의 부산물로 자주 채굴됩니다. 그것은 일반적으로 달 암석 샘플과 태양에서도 발견됩니다.

산업용 재료의 또 다른 공급원은 지르콘이 풍부한 모래입니다. 지르코늄과 티타늄의 가장 중요한 차이점은 티타늄이 산화율이 ​​낮다는 것입니다. 지르코늄은 티타늄에 비해 주로 합금제로 사용된다. 에 속하는 화학 원소 주기율표 그룹 4(IVb) 원자로의 구조 재료로 사용됩니다. 불순한 산화물인 지르코니아는 내열 실험실 도가니를 만드는 데 사용됩니다.

불순한 산화 지르코니아 또는 산화 지르코늄은 열충격을 견딜 수 있는 실험실 도가니뿐만 아니라 유리 및 세라믹 산업에서 내화 재료로 사용됩니다. 아미노화, 수소화, 이성화 및 산화 공정은 모두 지르코늄 기반 촉매를 사용합니다. 이산화탄소는 리튬 지르코네이트를 사용하여 흡수될 수 있습니다. 공정이 가역적이기 때문에 이산화탄소가 방출될 수 있고 리튬 지르코네이트를 재사용할 수 있습니다. 이 응용 프로그램은 대기 중으로 이산화탄소 배출로 인한 오염을 유발합니다.

지르코늄 발견

지르콘(규산지르코늄이라고도 함)은 다양한 색상이 있는 보석입니다. 지르코늄의 발견은 1789년 Martin Klaproth에 의해 주도되었습니다. 그는 독일에서 왔습니다.

금속의 이름은 '황금색'을 의미하는 페르시아어 'zargun'에서 유래되었습니다. 네덜란드 역사가에 따르면 수년 동안 보석 및 기타 형태의 장신구에 사용되었습니다. 그것은 다른 어떤 천연 보석보다 다이아몬드와 비슷합니다. 지르콘과 같은 많은 믿음이 광물과 관련되어 부, 건강, 명예, 수면, 지능, 전반적인 인간 효능을 유발할 수 있으며 부정적인 에너지를 완화시키는 것으로 여겨졌습니다.

Martin Heinrich Klaproth라는 독일 과학자는 1789년 스리랑카의 지르콘 샘플에서 지르코늄을 발견했습니다. 샘플 구성은 25% 실리카, 0.5% 산화철 및 70% 지르코너드(그가 명명한 새로운 산화물)인 것으로 밝혀졌습니다. Zirconerde는 Klaproth에 의해 소개되었지만 그는 jacinth에서 금속을 분리하는 방법을 몰랐습니다.

1808년 험프리 데이비(Humphry Davy) 경의 또 다른 시도는 순수한 지르코늄을 분리하려 했으나 이번에는 전기 분해 공정을 사용했습니다. Van der Krogt에 따르면 그는 금속 자체에 대해 지르코늄이라는 용어를 제안했습니다. 스웨덴 과학자 Jons J. Berzelius는 1824년에 지르코늄을 발견했습니다. 그는 불화지르코늄칼륨과 지르코늄칼륨을 넣은 철관의 온도를 초과하여 순수한 지르코늄을 만들었다. 1925년 Jan Hendrik de Boer와 Anton Eduard van Arkel은 분해 반응을 사용하여 ZrCl4(4염화지르코늄)로 작업하면서 순수한 형태를 나타냈습니다. 이 절차를 통해 순수한 지르코늄 수정 막대가 생성되었습니다. 1945년에 Kroll 공정은 화학 물질을 함께 가열하여 사염화 지르코늄과 마그네슘으로부터 상업적으로 생산된 지르코늄을 만드는 공정을 개선했습니다.

두 명의 화학자, 독일의 Martin Heinrich Klaproth와 스웨덴의 Jöns Jacob Berzelius는 지르코늄을 발견한 것으로 알려져 있습니다. 이 두 화학자는 지르코늄 발견에 크게 기여했습니다. 독일 화학자 Martin Heinrich Klaproth는 1789년에 지르콘이 다이아몬드가 아니라는 것을 보여줌으로써 일반적인 오해를 불식시키고 지르콘을 광물로 확립했습니다. 그는 지르콘과 반응성 화학물질인 수산화나트륨을 함께 가열하면 산화물이 형성된다는 사실을 관찰했습니다. 그는 이 산화물이 새로운 원소를 포함하고 있다고 믿고 있습니다. 이 새로운 산화물에는 산화지르코늄이라는 이름이 부여되었고 새로운 원소에는 지르코늄이라는 이름이 부여되었습니다. Martin Heinrich Klaproth는 순수한 형태를 얻을 수 없었습니다. 스웨덴 화학자인 Jöns Jacob Berzelius는 발견 후 35년 후인 1824년까지 순수한 지르코늄을 만들지 않았습니다.

지르코늄 분류 세부사항

전이성 및 가단성 금속인 지르코늄은 은회색 스펙트럼을 얻습니다. 하나의 원자에 40개의 양성자가 있는데, 이는 금속의 원자 번호가 40이라는 것을 의미합니다.

지르코늄은 원자 번호 40, 밀도 3.8oz/cubic in(6.5g/cubic cm), 용융 및 비등 온도가 각각 3,371F(1,855C) 및 7,968F(4,408.9C)입니다. 금속의 존재는 흔하지만 저항력이 높은 광물성 지르콘은 부식성 환경이 드물고 정교한 생산으로 인해 추출이 어렵습니다. 방법. 지르코늄 금속은 부식에 매우 강하며 다른 원소와 빠르게 지르코늄 화합물을 형성합니다. 지르코늄 합금은 성서 시대 이후로 보석 및 기타 여러 용도로 활용되었습니다. 지르콘과 바델레이이트는 지르코늄을 포함하는 가장 널리 퍼진 광물입니다.

지르코늄(Zr)은 항상 하프늄(Hf)과 결합되어 발견되며 둘을 분리하는 것은 매우 어렵습니다. 원자량이 91.22인 지르코늄은 반감기가 알려진 25개의 동위원소를 가지고 있습니다. 온도가 초과되면 지르코늄은 순환하는 냉각수가 있는 상태에서 부식에 참여하지 않도록 조정됩니다. 지르코늄과 그 합금은 광범위한 응용 분야에 사용되었습니다. 부식성 환경에서는 자주 사용됩니다.

지르코늄 용도

지르코늄과 그 합금은 광범위한 응용 분야에 사용되었습니다. 금속은 부식성 환경에서 사용되어 왔으며 매우 자주 사용됩니다.

지르코늄은 산업 분야, 즉 화학 산업에서 많이 사용됩니다. 열교환기, 촉매변환기, 인조보석, 실험기구, 수술기구 등에 사용되는 것으로 보인다. 그들은 섬광 전구 필라멘트를 만드는 동안 강철, 연마재, 파이프 및 피팅 부착물, 심지어 탈취제의 합금제로 사용되었습니다. 연구에 따르면 진공관에서 잔류 가스를 제거하기 위한 게터(getter) 역할을 하는 지르코늄의 효과가 반영되었으며 탄산염 형태는 포이즌 아이비를 치유하는 역할을 합니다. 피부 자극이 보고된 후 사용을 중단했습니다.

원자력 분야에서 지르칼로이(R)는 중요한 합금입니다. 지르코늄은 중성자 흡수 단면적이 낮기 때문에 클래딩 연료 구성 요소와 같은 원자력 응용 분야에 사용됩니다. 지르코늄은 해수 및 많은 일반적인 산 및 알칼리에 의한 부식에 매우 강하기 때문에 부식성 물질이 사용되는 화학 분야에서 광범위하게 사용됩니다.

그들은 폭발성 프라이머, 레이온 방사구 산업에서 상당한 가치를 얻었으며 공기 중에 있으면 화염에 휩싸일 수 있습니다. 포이즌 아이비 크림에서 탄산 지르코늄은 우루시올과 결합됩니다. -396.67F(-238.15C) 미만의 온도에서 아연과 합금된 지르코늄은 자성이 됩니다. 저온 초전도 자석은 지르코늄과 니오븀으로 만들어집니다. 이러한 자석을 통한 전기 생성 가능성은 지속적으로 연구되고 있습니다. 산화된 형태의 지르코늄은 높은 굴절률을 획득하여 지르콘이라는 이름을 가진 보석이 됩니다.

지르코늄 물리적 및 화학적 특성

지르코늄은 광택이 높은 아름다운 회백색 금속입니다. 원소가 순수하면 가단하고 연성이 있지만 불순물이 있으면 금속이 단단하고 부서지기 쉽습니다. 경도면에서 Mohs Scale에서 8.5의 점수를 받았습니다.

산, 알칼리, 물 및 염은 지르코늄을 부식시키지 않지만 염산 또는 황산에는 용해됩니다. 미세하게 분리된 금속은 특히 고온에서 공기 중에서 즉시 탈 수 있지만 이 광물의 고체 금속은 다소 안정적인 화합물입니다. 지르코늄 광석에는 지르코늄에서 추출하기 어려운 하프늄이 포함되어 있습니다. 하프늄은 소량의 상업용 등급 지르코늄에서 발견됩니다. 하프늄은 원자로급 지르코늄에 없습니다. 지르코늄은 일반적으로 부식에 강한 금속입니다.

불화수소산은 산의 농도가 낮을 ​​때에도 빠르게 공격합니다. 지르코늄 미립자는 산소 농도가 높은 대기에서 금속 화염에 대해 기록된 최고 온도에서 연소하는 것이 관찰됩니다. 공기가 있는 상태에서 지르코늄 분말은 매우 가연성입니다. 노출된 지르코늄 표면에 산화물 층이 형성됩니다. 텅스텐산 지르코늄은 가장 낮은 온도에서 가장 높은 온도로 가열하면 수축합니다. 지르코늄은 중성자를 흡수하는 능력이 약합니다. 결과적으로 중성자가 자유롭게 움직이는 것이 중요한 연료봉 클래딩과 같은 원자력 응용 분야에 유용합니다. 지르코늄은 또한 방사성이 높고 독성 수준이 낮습니다.

지르코늄은 수술 도구를 만드는 데 사용되며 강철 합금을 강화하거나 강화하는 데 사용되는 금속으로 사용됩니다. 지르코늄은 다른 금속이 쉽게 부식되는 환경이 있는 화학 공장에서 널리 사용됩니다. 지르코늄 합금은 뛰어난 내식성으로 인해 열교환기, 파이프 및 기타 부속품을 만드는 데 사용됩니다. 초전도 자석도 지르코늄으로 만들어집니다. 천연 지르콘(규산지르코늄, ZrSiO4)은 원석인 반면 합성 큐빅 지르코니아(이산화지르코늄, ZrO2)는 저렴한 다이아몬드 대체품입니다.