Zirconium là gì và nó được sử dụng ở đâu?

Kim loại lâu đời nhất có những đặc tính độc đáo được yêu cầu trong các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống. Với sự phát triển của công nghệ sản xuất mới, mức độ phổ biến của zirconium ngày càng tăng. Dữ liệu lịch sử, cũng như các đặc tính và thành phần của một nguyên tố hóa học, sẽ giúp làm sáng tỏ câu đố này.

Trong bảng nổi tiếng của D.I. Mendeleev, số nguyên tử của zirconi tương ứng với 40, ký hiệu của nó là Zr. Zirconium thuộc nhóm thứ 4, đứng ở thời kỳ thứ 5. Khối lượng của nguyên tử là 91,22 g / mol. Bán kính của nguyên tử tương ứng với 160 picometers. Ở trung tâm là hạt nhân, cũng như neutron và proton. Có 5 quỹ đạo xung quanh nguyên tử, chứa 40 electron. Vật liệu tự nhiên có ở dạng oxit, muối hoặc silicat. Bề ngoài, kim loại trông giống như thép. Thành phần của nguyên tố kim loại có thể bao gồm các tạp chất bổ sung, do đó thu được các màu sắc và độ đậm nhạt khác nhau.

Zirconi cần được phân biệt với zircon và zirconi khối. Thực tế là zirconium là một kim loại tương tự như thép. Zircon là một loại đá tự nhiên giống vàng. Nó chứa các nguyên tử zirconium.

Theo các nhà khoa học, zirconium là thành phần hóa học lâu đời nhất, được hình thành cách đây 3,5 tỷ năm. Dấu vết của nó đã được tìm thấy ở những lớp sâu nhất của vỏ trái đất. Trong quá trình nghiên cứu về khoáng zircon, một nhà khoa học đến từ Đức Klaproth đã cô lập được một chất cô đặc không hòa tan là zirconium dioxide. Sự kiện này diễn ra vào năm 1789.

Nhà khoa học Thụy Điển Berzelius đã có thể phân lập zirconium như một nguyên tố tự do vào năm 1824. Một nguyên tố hóa học tinh khiết chỉ thu được vào năm 1925. Nhà hóa học người Hà Lan Anton Edurard van Arkel đã làm được điều này. Nguồn gốc tên gọi của nguyên tố hóa học vẫn chưa được biết rõ. Có ý kiến ​​cho rằng nên tìm gốc từ tiếng Ả Rập. Có quan điểm cho rằng cái tên này xuất phát từ tiếng Ba Tư.

Kim loại có màu bạc có độ dẻo tốt. Zirconium có khả năng chống ăn mòn, dung dịch kiềm, không bị phân huỷ trong môi trường axit. Nó có thể dễ dàng gia công bằng cách cán, rèn hoặc cán. Bên ngoài, vật liệu có một lớp phủ vô hình bảo vệ đáng tin cậy khỏi tác động của khí, hơi nước, nước. Yếu tố có khả năng chống lại sự ảnh hưởng của các chất chỉ thị nhiệt độ cao, amoniac, axit, kiềm.

Ở trạng thái bột, ngay cả ở nhiệt độ phòng bình thường, một nguyên tố hóa học là chất nổ, rất dễ cháy. Cần lưu ý rằng nguyên tố hữu ích như một tạp chất. Nó được thêm vào thành phần của các hợp kim khác nhau. Điều này làm tăng đặc tính sức bền, khả năng chống mài mòn của vật liệu tạo thành. Tuy nhiên, việc thêm bất kỳ tạp chất nào vào một nguyên tố hóa học là không thể chấp nhận được, vì nó làm giảm đáng kể các đặc tính của nó.

• Ở nhiệt độ 20 C, khối lượng riêng của zirconi là 6,5 g / cm3.
• Sức mạnh là 175 MPa.
• Chỉ số đàn hồi là 96 MPa.
• Nhiệt độ nóng chảy là 1855 C.
• Nhiệt độ sôi xấp xỉ 4350 C.
• Hệ số dẫn nhiệt là 300 K.
• Zirconium từ hóa khi bị nung nóng.
• Ở dạng nguyên chất, phần tử là nhựa. Tuy nhiên, việc bổ sung các tạp chất ở dạng nitơ, oxy, hydro, carbon làm cho vật liệu trở nên giòn.
• Độ cứng Brinell là 640-670 MN / m2. Chỉ số này bị ảnh hưởng rất nhiều bởi sự hiện diện của oxy. Càng nhiều thì độ cứng càng nhiều. Với độ cứng cao, zirconium không thể được xử lý bằng áp suất. Tương tác với oxy được kích thích bởi sự gia tăng các chỉ số nhiệt độ.
• Zirconi bền trong nước ở nhiệt độ lên đến 300 C.
• Độ cứng của Vickers nằm trong khoảng từ 600 đến 1700 MPa.

• Zirconium có trạng thái oxy hóa cao nhất, là +4. Tốc độ oxi hóa thấp hơn có thể được tìm thấy trong kim loại khi có lẫn tạp chất ở dạng clo và brom. Quá trình oxi hóa xảy ra ở nhiệt độ 200-400 C.
• Khi đốt nóng nguyên tố đến 250 C trở lên, hiđro bị hấp thụ, kết quả là các lai có tính chất kim loại được hình thành.
• Tương tác với các halogen thúc đẩy sự hình thành các halogenua zirconium.
• Oxi được tạo thành ở nhiệt độ 500 C trở lên.
• Độ âm điện bằng không.
• Bán kính cộng hóa trị là 145 pm.

Zirconium được khai thác từ tinh quặng. Nó thường có thể được tìm thấy ở dạng oxit, silicat. Ở nguyên tố hóa học thuần túy, nó không xảy ra trong vỏ trái đất. Trong tự nhiên, bạn có thể tìm thấy zircon, baddeleyite. Tiền gửi của một nguyên tố hóa học nằm rải rác khắp nơi trên thế giới. Số tiền gửi lớn là rất hiếm. Một số lượng lớn các mỏ quặng được tìm thấy ở Australia, Brazil, Ấn Độ, Nam Phi. V Nga được coi là nước có trữ lượng quặng dồi dào ở các vùng Murmansk, Tomsk, Tambov, Nizhny Novgorod. Bán đảo Kola chiếm vị trí đầu tiên về sự sẵn có của trữ lượng zirconium.

Thông thường, trong quặng, cùng với zirconi, hafni có mặt, có tính chất tương tự. Mỗi yếu tố riêng lẻ đều có những đặc tính có giá trị, nhưng sự kết hợp của chúng là không thể chấp nhận được, vì nó làm cho vật liệu tự nhiên không thích hợp để sử dụng. Để tách một nguyên tố hóa học này khỏi một nguyên tố hóa học khác, người ta sử dụng một hệ thống tinh chế nhiều giai đoạn. Điều này làm tăng đáng kể chi phí sản xuất zirconium. Trong công nghiệp, người ta sử dụng tinh quặng zirconi đioxit, thu được bằng cách làm giàu quặng.

Có nhiều phương pháp phục hồi kim loại.

• Clorua. Phương pháp của Krol dựa trên quá trình clo hóa zirconium dioxide. Hơn nữa, nó được làm sạch và phục hồi với magiê. Việc sử dụng thường xuyên phương pháp này là do chi phí tương đối rẻ. Có 2 cách khử trùng bằng clo. Quá trình trực tiếp được thực hiện ở nhiệt độ từ 900 C đến 1000 C. Phương pháp thứ hai bao gồm clo hóa hỗn hợp ban đầu ở nhiệt độ từ 400 C đến 900 C.
• Florua. Phương pháp này liên quan đến việc thiêu kết một hỗn hợp cô đặc của zirconi với kali ở nhiệt độ 600 đến 700 C. Phần cô đặc thu được được kiềm hóa và tinh chế. Sau đó, điện phân nóng chảy được thực hiện và thành phần kim loại được cô lập.
• Kiềm. Phương pháp này được thiết kế để cô lập zirconium dioxide. Để thu được nguyên tố kim loại, người ta tiến hành phương pháp dùng florua hoặc clorua. Thông qua quá trình kiềm hóa, zirconium được chuyển đổi thành một thành phần hòa tan. Điều này được thực hiện bằng cách thiêu kết, ví dụ, với hỗn hợp canxi cacbonat và canxi clorua ở nhiệt độ từ 1000 đến 1300 C. Sau đó, quá trình kiềm hóa, tinh chế, thủy phân và nung được thực hiện. Do đó, zirconi thu được trong điều kiện phòng thí nghiệm. Từ sản phẩm cuối cùng, các que được hình thành, được đưa đến nơi sản xuất.

Tùy thuộc vào lĩnh vực ứng dụng, nguyên tố hóa học có thể được trình bày dưới dạng hợp kim cứng có ánh bạc hoặc ở dạng bột màu xanh lam. Đá quý được tổng hợp từ một nguyên tố hóa học có thể có các sắc thái khác nhau. Mô tả về màu sắc, cường độ của nó phụ thuộc vào số lượng và loại tạp chất, ví dụ, xeri, titan, erbium, crom. Ngoài ra, zirconium silicate, là một phần của zircon, được đại diện bởi các giống sau.

• Lục bình. Có màu nâu, đỏ hoặc hồng.
• Kim cương Matarskiy. Viên đá trong suốt không có màu sắc được khai thác trên đảo Matara.
• Biệt ngữ. Khác nhau ở chỗ có màu vàng rơm.
• Ánh sao. Một viên đá trong suốt với một màu xanh lam.
• Malacon. Có màu nâu sẫm.

Tùy thuộc vào loại, trạng thái của một nguyên tố hóa học, việc sử dụng nó phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống.

• Kim loại được sử dụng cho các mục đích công nghiệp, đồ trang sức, trong cuộc sống hàng ngày.
• Trong công nghiệp thường sử dụng zircon, zirconium silicate, zirconium dioxide, baddeleyite.
• Trong công nghiệp luyện kim, nguyên tố hóa học được sử dụng để tạo hợp kim cho thép. Nó được thêm vào hợp kim để cải thiện chất lượng. Nhờ có zirconi, độ bền tăng lên và quá trình cắt được tạo điều kiện thuận lợi.
• Trong sản xuất pháo hoa, zirconium được sử dụng ở dạng bột. Khi cháy hỗn hợp không có khói, do đó nó được sử dụng để tạo ra pháo hoa, chào mừng.
• Trong công nghiệp hóa chất, zirconium được sử dụng để sản xuất gốm sứ chịu mài mòn.
• Kim loại được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thiết bị quân sự, ví dụ, để sản xuất bom bắn xa, đạn, tên lửa có chiếu sáng. Hợp kim kim loại là một phần không thể thiếu trong các thiết kế lò phản ứng hạt nhân.
• Việc sản xuất men, gốm, men cũng không hoàn thiện nếu không có sự tham gia của zirconi. Trong trường hợp này, oxit zirconium được sử dụng. Nó không bị thâm đen, có vẻ ngoài trang nhã và nâng cao chất lượng sản phẩm.
• Kim loại được sử dụng trong thuộc da. Trong trường hợp này, các hợp chất với sunfat được sử dụng.
• Trong ngành kỹ thuật, kim loại được dùng trong sản xuất máy bơm, van đóng ngắt.
• Không giống như tạp dề bằng chì, ngay cả một tấm kim loại mỏng cũng có tác dụng bảo vệ chống lại sự xâm nhập của tia X.
• Do đặc tính chữa bệnh của kim loại, nó được sử dụng trong các lĩnh vực y học khác nhau.
• Các thành phần Zirconium không gây ra phản ứng dị ứng, từ chối, chống mài mòn, độ bền, độ dẻo. Chúng được sử dụng trong phẫu thuật chấn thương để điều trị các trường hợp gãy xương khác nhau.
• Việc sử dụng rộng rãi zirconium dioxide trong nha khoa là do không có yếu tố gây kích ứng khi tiếp xúc với các mô mềm hoặc cấu trúc xương. Dụng cụ, dụng cụ cấy ghép nha khoa, mão răng, kim bấm, đĩa, kẹp, chỉ khâu được làm bằng kim loại.
• Đồ trang sức làm từ zirconium dioxide và khối zirconium nổi tiếng không chỉ vì vẻ ngoài tinh tế mà còn có tác dụng hữu ích đối với toàn bộ cơ thể.
• Việc đeo vòng tay hoặc thắt lưng liên tục có tác dụng chữa các bệnh ngoài da như chàm, viêm da, vảy nến. Kim loại bình thường hóa huyết áp, tiếp thêm sinh lực, giảm chứng mất ngủ. Zirconium giúp cải thiện tình trạng của các bệnh về hệ cơ xương khớp.
• Ngoài ra, kim loại còn có tác dụng diệt khuẩn. Nó được biết đến với khả năng làm lành vết thương nhanh chóng. Nếu bạn đeo bông tai zirconium ngay sau khi xỏ lỗ tai, vết thương sẽ nhanh lành hơn.
• Có ý kiến ​​cho rằng nguyên tố hóa học giảm đau, có tác dụng có lợi cho hệ tim mạch, cải thiện hô hấp, chống nhiễm trùng đường ruột, vi rút, và có tác dụng chống ung thư.
• Nguyên tố hóa học được sử dụng tích cực trong liệu pháp quang trong điều trị các bệnh của hệ thống nội tiết.

Có ý kiến ​​cho rằng, tùy từng thang màu mà có ảnh hưởng khác nhau đến cơ thể.

• Đối với cảm lạnh, nên sử dụng kim loại màu đen.
• Nếu bạn chán ăn, một nguyên tố có màu đỏ sẽ giúp ích.
• Màu nâu được sử dụng để làm sạch cơ thể.
• Các khoáng chất trong suốt hoặc đá xanh giúp phục hồi quá trình trao đổi chất.

Bộ đồ ăn được làm bằng zirconium, ví dụ như cốc, thìa, ly và các đồ dùng khác. Ngoài ra, kim loại được sử dụng trong quang học, được thiết kế để hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như ở nhiệt độ cao hoặc những thay đổi lớn trong đó. Zirconia khối có góc khúc xạ lớn, được sử dụng trong sản xuất thấu kính. Riêng biệt, nên đề cập đến việc sử dụng kim loại trong đồ trang sức. Vào thời cổ đại, zircon được gọi là "viên kim cương không hoàn hảo" vì sau khi được cắt, độ sáng bóng của chúng mờ hơn so với đá tự nhiên.

Cần lưu ý rằng những viên đá nhỏ được sử dụng làm đồ trang sức, vì chúng an toàn hơn về mặt bức xạ bức xạ. Chúng có màu yếu và ít trong suốt. Đá lớn có đặc điểm là phóng xạ quá mức. Chúng có màu đục và sáng. Những viên đá như vậy không thể được lưu trữ ở nhà, cắt hoặc vận chuyển. Zirconium được sử dụng trong sản xuất nhẫn, bông tai, vương miện, mặt dây chuyền, mặt dây chuyền. Thường làm kim loại chèn vào sản phẩm, phun.

Việc chăm sóc và bảo quản đúng cách sẽ giúp trang sức luôn nguyên vẹn. Nên lau sạch bằng vải ngâm trong nước xà phòng. Sau đó, sản phẩm được rửa dưới nước, lau khô, đánh bóng bằng vải nỉ. Tốt nhất nên để đá riêng biệt với các đồ trang sức khác. Điều này sẽ tránh hư hỏng cơ học.

Để không bị nhầm lẫn về độ thật của sản phẩm, bạn nên chú ý những điểm sau.

• Cấu trúc khúc xạ của tia sáng. Nó nên được nhiều mặt.
• Sự hiện diện của ánh kim loại. Nó được đặc trưng bởi tính đồng nhất của nó.
• Sự hiện diện của các đốm màu vàng.

Vào thời trung cổ, các thợ kim hoàn Tây Ban Nha đã làm đồ trang sức độc đáo từ zircon, chất có tính phóng xạ cao. Về ngoại hình, chúng rất giống đá quý. Đeo đồ trang sức như vậy là cực kỳ nguy hiểm. Ngay cả trong thời cổ đại, người ta đã ghi nhận rằng việc đeo những viên đá lớn có màu sẫm trong thời gian dài đã dẫn đến cái chết sắp xảy ra cho chủ nhân của chúng. Lục bình được đặt tên theo loài hoa. Theo thần thoại, Apollo đã trồng một bông hoa từ máu của một chàng trai trẻ tên là Hyacinth, người mà Apollo rất yêu quý.

Do độ sáng, sự hiện diện của các màu sắc khác nhau, đá có thể dễ bị nhầm lẫn với kim cương, sapphire, tourmaline hoặc topaz. Điều này thường được sử dụng bởi những kẻ lừa đảo, biến đồ trang sức thành đồ trang sức. Cư dân châu Á thần tượng viên đá và ban tặng cho nó những đặc tính kỳ diệu. Đối với họ, anh là một lá bùa hộ mệnh. Bùa hộ mệnh và mặt dây chuyền được làm từ nó.

Ở Ấn Độ, đá được ban tặng với khả năng điều khiển mặt trời, mặt trăng. Người ta tin rằng lá bùa giúp các nhà khoa học, doanh nhân, người lang thang và cả những người yêu thích kinh doanh. Các nhà chiêm tinh cũng chú ý đến các đặc tính độc đáo của viên đá. Theo ý kiến ​​của họ, zirconium thích hợp với Bạch Dương, Ma Kết, Bảo Bình. Kim Ngưu, Thiên Bình, Nhân Mã, Cự Giải nên hạn chế hoặc thậm chí tránh hoàn toàn việc mặc nó.

Vì thế, các khoáng chất màu vàng hoặc xanh lam có ánh kim là lý tưởng cho Bảo Bình. Mặc sản phẩm góp phần phát triển trực giác, kỹ năng phân tích và xuất hiện gu thẩm mỹ tinh tế. Nhưng đối với những người thuộc cung Ma Kết, một viên đá có màu xanh lam là phù hợp, nên đeo ở bên trái. Điều này tăng cường kết nối kỳ diệu. Đá rơm hoặc đá đỏ phù hợp hơn với Bạch Dương. Mặc sản phẩm góp phần phát triển khả năng kỳ diệu, sự chú ý, cẩn trọng.