Цирконий

Общие сведения.

Цирконий относится к категории металлов и имеет высокую пластичность. Материал существует в двух модификациях, которые зависят от условий внешней среды: с кубической объемно-центрированной и гексагональной решёткой. Температура перехода составляет 863 градуса по Цельсию. Цирконий располагается на позиции под номером 40 в периодической таблице Менделеева. Он относится к побочной подгруппе четвёртой группы и пятому периоду. Атомная масса равняется 91,224 грамма вещества на один моль. Для символьного обозначения применяется вариант Zr, который является сокращением от латинского слова Zirconium.

История и происхождение названия.

Впервые, изучением элемента занялся немецкий химик и исследователь М. Г. Клапрот. Н проводил опыты над минералом цирконом, добытым в местных шахтах. Довольно быстро М. Г. Клапротом было определено, что руда включает в себя неизвестный ранее металл. Он получил цирконий в виде двуокиси. Точное происхождение называния, до сих пор, остается загадкой. Наиболее популярной версией считаются арабские корни, придающие схожесть по написанию с веществом киноварь. Другим вариантом считается персидское происхождение.

Нахождение в природе.

Цирконий широко представлен в природе и распространён в литосфере. Усреднённая концентрация данного металла составляет 170-250 грамм на одну тонну грунта. Отличительной особенностью залегания циркония в земной коре является его литофильность. Он образует соединения только с кислородом: оксиды и силикаты. В природе можно встретить цирконий в составе сорока типов минералов. Наиболее распространёнными являются бадделеит, циркон и эвдиалит.

Месторождения элемента присутствуют практически во всём мире, но далеко не все из них являются рентабельными. Самые крупные запасы находятся на территории США и Австралии. Третье место, с показателем в 10 процентов от всего циркония, занимает Россия.

Получение.

Чтобы начать процесс промышленного получения циркония, необходимо использовать его концентраты. Это составы, в которых присутствует 60-65 процентов диоксида данного металла. Они обрабатываются хлоридным, фторидным и щелочным методом. Каждый из этих процессов оптимально подходит для конкретных случаев, при обработке определённого состава. Следует отметить, что получение циркония является весьма трудоёмким и энергозатратным процессом.

Физические и химические свойства.

Цирконий является металлом серебристо-белого цвета и обладает высокой устойчивостью к воздействию коррозийных факторов. Это отличительная черта определяет его широкое применение. Данный металл имеет температуру плавления в 2125 градуса по Кельвину. Плотность элемента составляет 6,5 грамма на один кубический сантиметр.

Как уже говорилось, окислительные процессы при обычной температуре не начинаются. Цирконий активно взаимодействует с хлором и фтором. Для реакции с бромом и йодом следует поднять температуру до 200 градусов по Цельсию. При этом, будет образован галоген. Цирконий не взаимодействует с серной и соляной кислотами, а также некоторыми растворами щелочей. Даже с царской водкой реакция начинается только в том случае, если довести температуру до ста градусов.

Применение.

Цирконий нашёл применение в самых разных областях, поскольку обладает особыми качествами. Следует рассмотреть этот момент тщательнее:

1. Легирование. Введение в состав сталей всего 0,8 % циркония позволяет обеспечить повышение механических характеристик. Для меди элемент используется в целях увеличения жаростойкости, но за счёт некоторой малой потери свойств электропроводности.
2. Ядерная энергетика. Из циркония изготавливаются тепловыделяющие элементы, сборки и многие другие элементы, относящиеся к конструкции ядерных реакторов.
3. Пиротехника, фейерверки и салюты. Цирконий сгорает с выделением большого количества теплоты и в ярком пламени. При этом, достигается отсутствие дыма и минимальный период времени горения.
4. Сверхпроводник есть 25% циркония сплавить с 75% ниобия. Дополнительно, подобный сплав способен выдержать нагрузку вплоть до значения в 100 000 А/см².