Kas ir cirkonijs un kur to izmanto?

Vecākajam metālam ir unikālas īpašības, kas ir pieprasītas dažādās dzīves jomās. Attīstoties jaunām ražošanas tehnoloģijām, cirkonija popularitāte tikai pieaug. Šo mīklu palīdzēs atšķetināt vēsturiskie dati, kā arī ķīmiskā elementa īpašības un sastāvs.

Slavenajā D.I. Mendeļejeva tabulā cirkonija atomu skaits atbilst 40, tā apzīmējums ir Zr. Cirkonijs pieder pie 4. grupas, stāv 5. periodā. Atoma masa ir 91,22 g / mol. Atoma rādiuss atbilst 160 pikometriem. Centrā atrodas kodols, kā arī neitroni un protoni. Ap atomu ir 5 orbītas, kurās ir 40 elektroni. Dabiskais materiāls ir oksīdu, sāļu vai silikātu veidā. Ārēji metāls izskatās kā tērauds. Metāla elementa sastāvā var būt papildu piemaisījumi, kuru dēļ tiek iegūtas dažādas krāsas un toņi.

Cirkonijs ir jānošķir no cirkona un kubiskā cirkonija. Fakts ir tāds, ka cirkonijs ir metāls, kas atgādina tēraudu. Cirkons ir dabīgs akmens, kas atgādina zeltu. Tas satur cirkonija atomus.

Pēc zinātnieku domām, cirkonijs ir vecākā ķīmiskā sastāvdaļa, kas veidojusies pirms 3,5 miljardiem gadu. Tās pēdas atrastas zemes garozas dziļākajos slāņos. Cirkona minerāla izpētes procesā zinātnieks no Vācijas Klaprots spēja izolēt nešķīstošu koncentrātu - cirkonija dioksīdu. Šis notikums notika 1789. gadā.

Zviedru zinātnieks Berzēliuss spēja izolēt cirkoniju kā brīvu elementu 1824. gadā. Tīrs ķīmiskais elements tika iegūts tikai 1925. gadā. Holandiešu ķīmiķim Antonam Edurardam van Arkelam tas izdevās. Paša ķīmiskā elementa nosaukuma izcelsme joprojām nav zināma. Pastāv uzskats, ka saknes jāmeklē arābu valodā. Pastāv viedoklis, ka nosaukums cēlies no persiešu valodas.

Metālam ar sudrabainu krāsu ir laba elastība. Cirkonijs ir izturīgs pret koroziju, sārmainiem šķīdumiem, nesadalās skābā vidē. To var viegli apstrādāt, velmējot, kaljot vai velmējot. Ārpusē materiālam ir neredzams pārklājums, kas droši aizsargā pret gāzu, tvaika, ūdens iedarbību. Elements ir izturīgs pret augstas temperatūras indikatoru, amonjaka, skābju, sārmu ietekmi.

Pulverveida stāvoklī pat normālā istabas temperatūrā ķīmiskais elements ir sprādzienbīstams, tas ir viegli uzliesmojošs. Jāatzīmē, ka elements ir noderīgs kā piemaisījums. Tas tiek pievienots dažādu sakausējumu sastāvam. Tas palielina iegūtā materiāla stiprības īpašības, nodilumizturību. Tomēr jebkādu piemaisījumu pievienošana ķīmiskajam elementam ir nepieņemama, jo tas būtiski pasliktina tā īpašības.

• 20 C temperatūrā cirkonija blīvums ir 6,5 g / cm3.
• Stiprums ir 175 MPa.
• Elastības indekss ir 96 MPa.
• Kušanas temperatūra ir 1855 C.
• Viršanas temperatūra ir aptuveni 4350 C.
• Siltumvadītspēja ir 300 K.
• Karsējot cirkonijs magnetizējas.
• Tīrā veidā elements ir plastmasa. Tomēr piemaisījumu pievienošana slāpekļa, skābekļa, ūdeņraža, oglekļa veidā padara materiālu trauslu.
• Brinela cietība ir 640-670 MN / m2. Šo rādītāju lielā mērā ietekmē skābekļa klātbūtne. Jo vairāk tas ir, jo lielāka cietība. Ar augstu cietību cirkoniju nevar apstrādāt ar spiedienu. Mijiedarbību ar skābekli provocē temperatūras rādītāju paaugstināšanās.
• Cirkonijs ir stabils ūdenī temperatūrā līdz 300 C.
• Vickers cietība svārstās no 600 līdz 1700 MPa.

• Cirkonija oksidācijas pakāpe ir visaugstākā, kas ir +4. Zemāku oksidācijas ātrumu var atrast metālā piemaisījumu klātbūtnē hlora un broma veidā. Oksidēšanās notiek 200-400 C temperatūrā.
• Elementu uzkarsējot līdz 250 C un augstāk, tiek absorbēts ūdeņradis, kā rezultātā veidojas hibrīdi ar metāliskām īpašībām.
• Mijiedarbība ar halogēniem veicina cirkonija halogenīdu veidošanos.
• Oksīdi veidojas 500 C un augstāka temperatūrā.
• Elektronegativitāte ir nulle.
• Kovalentais rādiuss ir 145 pm.

Cirkoniju iegūst no rūdas koncentrātiem. To bieži var atrast oksīdu, silikātu veidā. Tīrā ķīmiskā elementā tas nenotiek zemes garozā. Dabā var atrast cirkonu, baddeleyītu. Ķīmiskā elementa nogulsnes ir izkaisītas pa visu pasauli. Lieli noguldījumi ir reti. Liels skaits rūdas atradņu ir Austrālijā, Brazīlijā, Indijā, Dienvidāfrikā. V Krievija tiek uzskatīta par bagātu ar rūdas krājumiem Murmanskas, Tomskas, Tambovas, Ņižņijnovgorodas apgabalos. Pirmo vietu cirkonija rezervju pieejamības ziņā ieņem Kolas pussala.

Bieži vien rūdā kopā ar cirkoniju ir arī hafnijs, kam ir līdzīgas īpašības. Katram elementam atsevišķi ir vērtīgas īpašības, taču to kombinācija nav pieļaujama, jo padara dabisko materiālu lietošanai nepiemērotu. Lai atdalītu vienu ķīmisko elementu no cita, tiek izmantota daudzpakāpju attīrīšanas sistēma. Tas ievērojami palielina cirkonija ražošanas izmaksas. Rūpniecībā izmanto cirkonija dioksīda koncentrātus, ko iegūst, bagātinot rūdu.

Ir dažādas metāla atgūšanas metodes.

• Hlorīds. Krola metodes pamatā ir cirkonija dioksīda hlorēšana. Tālāk tiek veikta tīrīšana, restaurācija ar magnija palīdzību. Metodes bieža izmantošana ir saistīta ar tās salīdzinoši lētajām izmaksām. Ir 2 hlorēšanas veidi. Tiešo procesu veic temperatūrā no 900 C līdz 1000 C. Otrā metode sastāv no sākotnējā maisījuma hlorēšanas temperatūrā no 400 C līdz 900 C.
• Fluors. Metode ietver koncentrēta cirkonija maisījuma saķepināšanu ar kāliju 600 līdz 700 C temperatūrā. Iegūtais koncentrāts tiek sārmains un attīrīts. Pēc tam tiek veikta kausējuma elektrolīze un metāla sastāvdaļa tiek izolēta.
• Sārmains. Metode ir paredzēta cirkonija dioksīda izolēšanai. Lai iegūtu metāla elementu, tiek veikta fluorīda vai hlorīda metode. Sārmināšanas procesā cirkonijs tiek pārveidots par šķīstošu sastāvdaļu. To veic, saķepinot, piemēram, ar kalcija karbonāta un kalcija hlorīda maisījumu temperatūrā no 1000 līdz 1300 C. Pēc tam tiek veikta sārmināšana, attīrīšana, hidrolīze un kalcinēšana. Tādējādi cirkoniju iegūst laboratorijas apstākļos. No galaprodukta tiek veidoti stieņi, kas tiek nosūtīti uz ražošanu.

Atkarībā no pielietojuma jomas ķīmiskais elements var būt ciets sakausējums ar sudraba nokrāsu vai zila pulvera veidā. No ķīmiskā elementa sintezētie dārgakmeņi var būt dažādu toņu. Krāsas apraksts, tās intensitāte ir atkarīga no piemaisījumu daudzuma un veida, piemēram, cērijs, titāns, erbijs, hroms. Arī cirkonija silikātu, kas ir daļa no cirkona, pārstāv šādas šķirnes.

• Hiacinte. Ir brūns, sarkans vai rozā nokrāsa.
• Matarska dimants. Caurspīdīgajam akmenim nav krāsas, tas tiek iegūts Mataras salā.
• Žargons. Atšķiras ar salmu klātbūtni, zeltainu nokrāsu.
• Starlit. Caurspīdīgs akmens ar zilu nokrāsu.
• Malacon. Ir tumši brūna krāsa.

Atkarībā no ķīmiskā elementa veida, stāvokļa, tā izmantošana ir plaši izplatīta dažādās dzīves jomās.

• Metālu izmanto rūpnieciskiem nolūkiem, juvelierizstrādājumos, sadzīvē.
• Rūpniecībā bieži tiek izmantots cirkons, cirkonija silikāts, cirkonija dioksīds, baddeleyīts.
• Metalurģijas rūpniecībā ķīmisko elementu izmanto tēraudu leģēšanai. To pievieno sakausējumiem, lai uzlabotu kvalitāti. Pateicoties cirkonim, palielinās izturība un tiek atvieglots griešanas process.
• Pirotehnikas ražošanā cirkoniju izmanto pulvera veidā. Maisījumam degot nav dūmu, tāpēc to izmanto salūtu, salūtu veidošanai.
• Ķīmiskajā rūpniecībā cirkoniju izmanto nodilumizturīgas keramikas ražošanā.
• Metālu plaši izmanto militārā aprīkojuma ražošanā, piemēram, tālbumbu, ložu, raķešu ar apgaismojumu ražošanai. Metālu sakausējumi ir kodolreaktoru konstrukcijas neatņemama sastāvdaļa.
• Arī emaljas, keramikas, glazūras ražošana neiztiek bez cirkonija līdzdalības. Šajā gadījumā tiek izmantots cirkonija oksīds. Tas nekļūst tumšāks, tam ir reprezentabls izskats un tas uzlabo produkta kvalitāti.
• Metālu izmanto ādas miecēšanai. Šajā gadījumā tiek izmantoti savienojumi ar sulfātu.
• Mašīnbūves nozarē metālu izmanto sūkņu, slēgvārstu ražošanā.
• Atšķirībā no svina priekšautiem, pat plāna metāla loksne daudz efektīvāk aizsargā pret rentgenstaru iespiešanos.
• Pateicoties metāla ārstnieciskajām īpašībām, to izmanto dažādās medicīnas jomās.
• Cirkonija sastāvdaļas neizraisa alerģisku reakciju, noraidīšanu, nodilumizturību, izturību, plastiskumu. Tos izmanto traumatoloģijā dažādu lūzumu ārstēšanai.
• Plašā cirkonija dioksīda izmantošana zobārstniecībā ir saistīta ar kairinoša faktora neesamību, ja tas tiek pakļauts mīksto audu vai kaulu struktūrai. Instrumenti, zobu implanti, kroņi, skavas, plāksnes, skavas, šuves ir izgatavotas no metāla.
• Rotaslietas no cirkonija dioksīda un kubiskā cirkonija ir slavenas ne tikai ar savu izsmalcināto izskatu, bet arī ar labvēlīgo ietekmi uz visu ķermeni.
• Pastāvīgai rokassprādžu vai jostu nēsāšanai ir ārstnieciska iedarbība uz tādām ādas slimībām kā ekzēma, dermatīts, psoriāze. Metāls normalizē asinsspiedienu, dod enerģiju, mazina bezmiegu. Cirkonijs palīdz uzlabot stāvokli muskuļu un skeleta sistēmas slimību gadījumā.
• Arī metālam ir baktericīda iedarbība. Tas ir pazīstams ar savu spēju ātri dziedēt brūces. Ja uzliksiet cirkonija auskarus uzreiz pēc ausu ļipiņu caurduršanas, dzīšana būs ātrāka.
• Pastāv viedoklis, ka ķīmiskais elements mazina sāpes, labvēlīgi iedarbojas uz sirds un asinsvadu sistēmu, uzlabo elpošanu, cīnās ar zarnu infekcijām, vīrusiem, ir pretvēža iedarbība.
• Ķīmisko elementu aktīvi izmanto litoterapijā endokrīnās sistēmas slimību ārstēšanā.

Pastāv viedoklis, ka atkarībā no krāsu skalas ir atšķirīga ietekme uz ķermeni.

• Pret saaukstēšanos ieteicams lietot melno metālu.
• Ja apetīte ir slikta, palīdzēs elements ar sarkanu nokrāsu.
• Brūns tiek izmantots ķermeņa attīrīšanai.
• Caurspīdīgie minerāli vai zilie akmeņi palīdz atjaunot vielmaiņu.

Galda trauki ir izgatavoti no cirkonija, piemēram, krūzes, karotes, glāzes un citi trauki. Tāpat metāls tiek izmantots optikā, kas paredzēta darbam ekstremālos apstākļos, piemēram, augstā temperatūrā vai krasās tās izmaiņām. Kubiskā cirkonija oksīdam ir liels refrakcijas leņķis, to izmanto lēcu ražošanā. Atsevišķi jāpiemin metāla izmantošana juvelierizstrādājumos. Senatnē cirkonu sauca par "nepilnīgo dimantu", jo pēc griešanas to spīdums bija vairāk izbalējis nekā dabīgie akmeņi.

Jāpiebilst, ka rotaslietās tiek izmantoti mazi akmeņi, jo tie ir drošāki radiācijas starojuma ziņā. Tie ir vāji krāsoti un tiem ir maz caurspīdīguma. Lieliem akmeņiem raksturīga pārmērīga radioaktivitāte. Tie ir necaurspīdīgi un spilgtas krāsas. Šādus akmeņus nevar uzglabāt mājās, griezt vai transportēt. Cirkoniju izmanto gredzenu, auskaru, diadēmu, kulonu, kulonu ražošanā. Bieži izgatavojiet metāla ieliktņus izstrādājumos, izsmidzinot.

Pareiza kopšana un uzglabāšana saglabās rotaslietas neskartas. Tīrīšanu ieteicams veikt ar ziepjūdenī samērcētu drānu. Pēc tam produktu mazgā zem ūdens, noslauka sausā veidā, pulē ar flaneli. Akmeņus vislabāk glabāt atsevišķi no citām rotaslietām. Tas ļaus izvairīties no mehāniskiem bojājumiem.

Lai nemaldītos ar produkta autentiskumu, jums jāpievērš uzmanība šādiem punktiem.

• Gaismas staru refrakcijas struktūra. Tam jābūt daudzpusīgam.
• Metāla spīduma klātbūtne. To raksturo viendabīgums.
• Dzeltenīgu plankumu klātbūtne.

Viduslaikos spāņu juvelieri izgatavoja unikālas rotaslietas no cirkona, kas bija ļoti radioaktīvs. Pēc izskata tie ļoti atgādināja dārgakmeņus. Valkāt šādas rotaslietas bija ārkārtīgi bīstami. Pat senos laikos tika atzīmēts, ka lielu tumšas krāsas akmeņu ilgstoša valkāšana noveda pie to īpašnieka nenovēršamas nāves. Hiacinte tika nosaukta zieda vārdā. Saskaņā ar mitoloģiju Apollons izaudzēja ziedu no jauna vīrieša, vārdā Hiacinte, asinīm, kuru Apollons ļoti mīlēja.

Pateicoties spožumam, dažādu krāsu klātbūtnei, akmeni var viegli sajaukt ar dimantu, safīru, turmalīnu vai topāzu. To bieži izmantoja krāpnieki, nododot rotaslietas kā rotaslietas. Āzijas iedzīvotāji dievināja akmeni un apveltīja to ar maģiskām īpašībām. Viņiem viņš bija talismans. No tā tika izgatavoti amuleti un kuloni.

Indijā akmens bija apveltīts ar spēju kontrolēt sauli, mēnesi. Tika uzskatīts, ka talismans palīdz zinātniekiem, uzņēmējiem, klejotājiem un arī mīļotājiem biznesā. Astrologi pievērsa uzmanību arī akmens unikālajām īpašībām. Pēc viņu domām, cirkonijs ir piemērots Auniem, Mežāžiem, Ūdensvīriem. Tā nēsāšana būtu jāierobežo vai pat vispār jāizvairās no Vēršiem, Svariem, Strēlniekiem, Vēžiem.

Tātad, dzelteni vai zili minerāli ar metālisku mirdzumu ir ideāli piemēroti Ūdensvīram. Produkta nēsāšana veicina intuīcijas attīstību, analītiskās prasmes un izsmalcinātas garšas rašanos. Bet Mežāžiem piemērots zilas krāsas akmens, kuru ieteicams nēsāt kreisajā pusē. Tas uzlabo maģisko savienojumu. Aunam vairāk piemēroti salmi vai sarkani akmeņi. Produkta nēsāšana veicina maģisko spēju, vērīguma, piesardzības attīstību.