מהו זירקוניום והיכן משתמשים בו?

למתכת העתיקה ביותר תכונות ייחודיות המבוקשות בתחומי החיים השונים. עם הפיתוח של טכנולוגיות ייצור חדשות, הפופולריות של זירקוניום רק הולכת וגוברת. נתונים היסטוריים, כמו גם תכונות והרכבו של יסוד כימי, יעזרו לפענח את החידה הזו.

בטבלה המפורסמת של D.I. Mendeleev, המספר האטומי של זירקוניום מתאים ל-40, ייעודו הוא Zr. זירקוניום שייך לקבוצה ה-4, עומד בתקופה ה-5. מסת האטום היא 91.22 גרם למול. רדיוס האטום מתאים ל-160 פיקומטר. במרכז נמצא הגרעין, כמו גם נויטרונים ופרוטונים. סביב האטום יש 5 מסלולים המכילים 40 אלקטרונים. חומר טבעי קיים בצורה של תחמוצות, מלחים או סיליקטים. כלפי חוץ, המתכת נראית כמו פלדה. הרכב אלמנט המתכת עשוי לכלול זיהומים נוספים, שבגללם מתקבלים צבעים וגוונים שונים.

יש להבחין בין זירקוניום מזרקון וזירקוניום. העובדה היא שזירקוניום היא מתכת הדומה לפלדה. זירקון היא אבן טבעית המזכירה זהב. הוא מכיל אטומי זירקוניום.

לפי מדענים, זירקוניום הוא המרכיב הכימי העתיק ביותר, שנוצר לפני 3.5 מיליארד שנים. עקבותיו נמצאו בשכבות העמוקות ביותר של קרום כדור הארץ. בתהליך חקר המינרל זירקון הצליח מדען מגרמניה קלפרוט לבודד תרכיז בלתי מסיס, זירקוניום דו חמצני. אירוע זה התרחש בשנת 1789.

המדען השבדי ברזליוס הצליח לבודד זירקוניום כיסוד חופשי בשנת 1824. יסוד כימי טהור הושג רק בשנת 1925. הכימאי ההולנדי אנטון אדורארד ואן ארקל הצליח לעשות זאת. מקור שמו של היסוד הכימי עצמו עדיין לא ידוע. יש דעה שצריך למצוא את השורשים בשפה הערבית. יש נקודת מבט שהשם הגיע מהשפה הפרסית.

למתכת עם צבע כסוף יש גמישות טובה. זירקוניום עמיד בפני קורוזיה, תמיסות אלקליות, אינו מתכלה בסביבה חומצית. ניתן לעבד אותו בקלות על ידי גלגול, חישול או גלגול. בחוץ, לחומר יש ציפוי בלתי נראה המגן באופן אמין מפני השפעות של גזים, קיטור, מים. האלמנט עמיד להשפעה של אינדיקטורים לטמפרטורה גבוהה, אמוניה, חומצות, אלקליות.

במצב אבקתי, אפילו בטמפרטורת החדר הרגילה, יסוד כימי הוא חומר נפץ, הוא דליק מאוד. יש לציין שהיסוד מועיל כטומאה. זה מתווסף להרכב של סגסוגות שונות. זה מגדיל את מאפייני החוזק, עמידות ללבוש של החומר המתקבל. עם זאת, הוספה של כל זיהומים ליסוד כימי אינה מקובלת, מכיוון שהיא פוגעת באופן משמעותי בתכונותיו.

• בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס, צפיפות הזירקוניום היא 6.5 גרם/סמ"ק.
• החוזק הוא 175 MPa.
• מדד האלסטיות הוא 96 MPa.
• נקודת ההיתוך היא 1855 C.
• נקודת הרתיחה היא בערך 4350 C.
• מוליכות תרמית היא 300 K.
• זירקוניום מתמגנט בעת חימום.
• בצורתו הטהורה, האלמנט הוא פלסטיק. עם זאת, תוספת של זיהומים בצורה של חנקן, חמצן, מימן, פחמן הופכת את החומר לשביר.
• קשיות ברינל היא 640-670 MN / m2. אינדיקטור זה מושפע מאוד מנוכחות חמצן. ככל שזה יותר, כך יותר קשיות. עם קשיות גבוהה, זירקוניום לא ניתן לעיבוד בלחץ. אינטראקציה עם חמצן מתעוררת על ידי עלייה באינדיקטורים של הטמפרטורה.
• זירקוניום יציב במים בטמפרטורות של עד 300 C.
• קשיות Vickers נעה בין 600 ל-1700 MPa.

• לזירקוניום יש את מצב החמצון הגבוה ביותר, שהוא +4. ניתן למצוא קצב חמצון נמוך יותר במתכת בנוכחות זיהומים בצורת כלור וברום. חמצון מתרחש בטמפרטורות של 200-400 C.
• כאשר היסוד מחומם ל-250 מעלות צלזיוס ומעלה, מימן נספג, וכתוצאה מכך נוצרים כלאיים בעלי תכונות מתכתיות.
• אינטראקציה עם הלוגנים מקדמת יצירת הלידים זירקוניום.
• תחמוצות נוצרות בטמפרטורות של 500 מעלות צלזיוס ומעלה.
• האלקטרונליליות היא אפס.
• הרדיוס הקוולנטי הוא 145 pm.

זירקוניום נכרה מתרכיזי עפרות. לעתים קרובות ניתן למצוא אותו בצורה של תחמוצות, סיליקטים. ביסוד כימי טהור, הוא אינו מופיע בקרום כדור הארץ. בטבע, אתה יכול למצוא זירקון, baddeleyite. משקעים של יסוד כימי מפוזרים בכל העולם. פיקדונות גדולים הם נדירים. מספר רב של מרבצי עפרות נמצאים באוסטרליה, ברזיל, הודו, דרום אפריקה. V רוסיה נחשבת לעשירה במאגרי עפרות באזורי מורמנסק, טומסק, טמבוב, ניז'ני נובגורוד. המקום הראשון מבחינת הזמינות של עתודות זירקוניום תופס על ידי חצי האי קולה.

לעתים קרובות, בעפרה, יחד עם זירקוניום, קיים חפניום, בעל תכונות דומות. לכל אלמנט בנפרד יש מאפיינים יקרי ערך, אך השילוב שלהם אינו מקובל, מכיוון שהוא הופך את החומר הטבעי לבלתי מתאים לשימוש. על מנת להפריד בין יסוד כימי אחד למשנהו, נעשה שימוש במערכת טיהור רב-שלבית. זה מגדיל באופן משמעותי את העלות של ייצור זירקוניום. בתעשייה משתמשים בתרכיזי זירקוניום דו חמצני, המתקבלים על ידי העשרת עפרות.

ישנן שיטות שונות לשחזור מתכות.

• כלוריד. השיטה של ​​קרול מבוססת על הכלרה של זירקוניום דו חמצני. יתר על כן, מתבצע ניקוי, שיקום בעזרת מגנזיום. השימוש התכוף בשיטה נובע מהעלות הזולה יחסית. ישנן 2 דרכים להכלה. התהליך הישיר מתבצע בטמפרטורות שבין 900 C עד 1000 C. השיטה השנייה מורכבת מהכלרה של התערובת הראשונית בטמפרטורות שבין 400 C עד 900 C.
• פלוּאוֹרִיד. השיטה כוללת סינון של תערובת מרוכזת של זירקוניום עם אשלגן בטמפרטורה של 600 עד 700 C. התרכיז המתקבל עובר בסיס בסיסי ומטוהר. לאחר מכן מתבצעת אלקטרוליזה של ההיתוך ומרכיב המתכת מבודד.
• בְּסִיסִי. השיטה נועדה לבודד זירקוניום דו חמצני. כדי להשיג יסוד מתכת, מתבצעת שיטת פלואוריד או כלוריד. באמצעות תהליך האלקליזציה, הזירקוניום הופך לרכיב מסיס. זה נעשה על ידי סינטר, למשל, עם תערובת של סידן פחמתי וסידן כלורי בטמפרטורות שבין 1000 ל-1300 C. לאחר מכן מתבצעים אלקליניזציה, טיהור, הידרוליזה וסילוק. לפיכך, זירקוניום מתקבל בתנאי מעבדה. מהתוצר הסופי נוצרים מוטות הנשלחים לייצור.

בהתאם לתחום היישום ניתן להציג את היסוד הכימי כסגסוגת קשה בגוון כסף או בצורה של אבקה כחולה. אבני חן המסונתזות מיסוד כימי יכולות להיות בגוונים שונים. תיאור הצבע, עוצמתו תלוי בכמות ובסוג הזיהומים, למשל, צריום, טיטניום, ארביום, כרום. כמו כן, סיליקט זירקוניום, שהוא חלק מזירקון, מיוצג על ידי הזנים הבאים.

• יַקִינתוֹן. בעל גוון חום, אדום או ורוד.
• יהלום מטארסקי. לאבן השקופה אין צבע, היא נכרה באי מטרה.
• ז'רגון. שונה בנוכחות קש, גוון זהוב.
• מואר כוכבים. אבן שקופה בגוון כחול.
• מלאקון. בעל צבע חום כהה.

בהתאם לסוג, מצבו של יסוד כימי, השימוש בו נפוץ בתחומי חיים שונים.

• המתכת משמשת למטרות תעשייתיות, בתכשיטים, בחיי היומיום.
• בתעשייה, זירקון, זירקוניום סיליקט, זירקוניום דו חמצני, baddeleyite משמשים לעתים קרובות.
• בתעשייה המטלורגית, היסוד הכימי משמש לסגסוגת פלדות. זה מתווסף לסגסוגות כדי לשפר את האיכות. הודות לזירקוניום, החוזק עולה, ותהליך החיתוך מקל.
• בייצור פירוטכניקה משתמשים בזירקוניום בצורה של אבקה. כאשר התערובת נשרפת, אין עשן, ולכן הוא משמש ליצירת זיקוקים, מצדיע.
• בתעשייה הכימית, זירקוניום משמש לייצור קרמיקה עמידה בפני שחיקה.
• המתכת נמצאת בשימוש נרחב בייצור ציוד צבאי, למשל, לייצור פצצות מרחק, כדורים, רקטות עם תאורה. סגסוגות מתכת הן חלק בלתי נפרד מתכנוני כורים גרעיניים.
• הייצור של אמייל, קרמיקה, זיגוג אינו שלם גם ללא השתתפות של זירקוניום. במקרה זה, תחמוצת זירקוניום משמש. הוא אינו מתכהה, בעל מראה ייצוגי ומשפר את איכות המוצר.
• המתכת משמשת בשיזוף עור. במקרה זה, תרכובות עם סולפט משמשים.
• בתעשיית ההנדסה, מתכת משמשת לייצור משאבות, שסתומי סגירה.
• שלא כמו סינרי עופרת, אפילו יריעת מתכת דקה יעילה הרבה יותר בהגנה מפני חדירת קרני רנטגן.
• בשל סגולות הריפוי של המתכת, משתמשים בה בתחומי הרפואה השונים.
• רכיבי זירקוניום אינם גורמים לתגובה אלרגית, דחייה, עמידות בפני שחיקה, חוזק, פלסטיות. הם משמשים בטראומטולוגיה בטיפול בשברים שונים.
• השימוש הנרחב בזירקוניום דו חמצני ברפואת שיניים נובע מהיעדר גורם מעצבן בחשיפה לרקמות רכות או למבנה העצם. כלים, השתלות שיניים, כתרים, סיכות, צלחות, מלחציים, תפרים עשויים מתכת.
• תכשיטים העשויים מזרקוניום דו חמצני וזירקוניום מעוקב מפורסמים לא רק בזכות המראה המעולה שלהם, אלא גם בהשפעתם המיטיבה על הגוף כולו.
• לבישה מתמדת של צמידים או חגורות יש אפקט מרפא למחלות עור כמו אקזמה, דרמטיטיס, פסוריאזיס. מתכת מנרמל את לחץ הדם, ממריץ, מקל על נדודי שינה. זירקוניום עוזר לשפר את המצב במחלות של מערכת השרירים והשלד.
• כמו כן, למתכת יש השפעה חיידקית. הוא ידוע ביכולתו לרפא במהירות פצעים. אם תלבש עגילי זירקוניום מיד לאחר פירור תנוכי האוזניים, הריפוי יהיה מהיר יותר.
• קיימת דעה כי היסוד הכימי מקל על כאבים, משפיע לטובה על מערכת הלב וכלי הדם, משפר את הנשימה, נלחם בדלקות מעיים, וירוסים ובעל השפעה אנטי-סרטנית.
• היסוד הכימי משמש באופן פעיל בליתותרפיה בטיפול במחלות של המערכת האנדוקרינית.

יש דעה שבהתאם לסולם הצבעים יש השפעה שונה על הגוף.

• להצטננות מומלץ להשתמש במתכת שחורה.
• אם יש לך תיאבון ירוד, אלמנט בעל גוון אדום יעזור.
• חום משמש לניקוי הגוף.
• מינרלים שקופים או אבנים כחולות מסייעים בשיקום חילוף החומרים.

כלי שולחן עשויים מזרקוניום, למשל, ספלים, כפיות, כוסות וכלים נוספים. כמו כן, המתכת משמשת באופטיקה, המיועדת לפעול בתנאים קיצוניים, למשל בטמפרטורות גבוהות או שינויים חדים בה. לזירקוניה יש זווית שבירה גדולה, זה משמש לייצור עדשות. בנפרד יש להזכיר את השימוש במתכת בתכשיטים. בימי קדם, זירקון כונה "יהלום לא מושלם" מכיוון שלאחר חיתוך הברק שלהם היה דהוי יותר מאבנים טבעיות.

צריך לציין ש אבנים קטנות משמשות לתכשיטים, מכיוון שהן בטוחות יותר מבחינת קרינת קרינה. הם בעלי צבע חלש ויש להם מעט שקיפות. אבנים גדולות מאופיינות ברדיואקטיביות מוגזמת. הם אטומים וצבעוניים עזים. אבנים כאלה לא ניתן לאחסן בבית, לחתוך או להעביר. זירקוניום משמש לייצור טבעות, עגילים, מצנפות, תליונים, תליונים. לעתים קרובות לעשות מוסיף מתכת לתוך מוצרים, ריסוס.

טיפול ואחסון נאותים ישמרו על שלם של התכשיט. מומלץ לנקות עם מטלית ספוגה במי סבון. ואז המוצר נשטף מתחת למים, ניגב יבש, מלוטש עם פלנל. אבנים רצוי לשמור בנפרד מתכשיטים אחרים. זה ימנע נזק מכני.

כדי לא לטעות באותנטיות של המוצר, כדאי לשים לב לנקודות הבאות.

• מבנה השבירה של קרני האור. זה צריך להיות רב פנים.
• נוכחות של ברק מתכתי. הוא מאופיין באחידות שלו.
• נוכחות של כתמים צהבהבים.

בימי הביניים, תכשיטנים ספרדים ייצרו תכשיטים ייחודיים מזירקון, שהיה מאוד רדיואקטיבי. במראה, הם מאוד דמו לאבנים יקרות. לענוד תכשיטים כאלה היה מסוכן ביותר. אפילו בימי קדם, צוין כי לבישה ארוכת טווח של אבנים גדולות בצבע כהה הובילה למותו הקרוב של בעליהם. היקינתון נקרא על שם הפרח. לפי המיתולוגיה, אפולו גידל פרח מדמו של צעיר בשם יקינתון, שאפולו אהב מאוד.

בשל הברק, נוכחותם של צבעים שונים, ניתן לבלבל את האבן בקלות עם יהלום, ספיר, טורמלין או טופז. זה שימש לעתים קרובות על ידי רמאים, והגידו תכשיטים כתכשיטים. תושבי אסיה העריצו את האבן והעניקו לה תכונות קסומות. עבורם, הוא היה קמע. נעשו ממנו קמעות ותליונים.

בהודו, האבן ניחנה ביכולת לשלוט בשמש, על הירח. הוא האמין כי הקמע עוזר למדענים, אנשי עסקים, משוטטים וגם לאוהבים בעסקים. אסטרולוגים שמו לב גם לתכונות הייחודיות של האבן. לדעתם, זירקוניום מתאים למזל טלה, מזל גדי, מזל דלי. יש להגביל את לבישתו, או אפילו להימנע לחלוטין על ידי מזל שור, מאזניים, קשת, סרטן.

לכן, מינרלים צהובים או כחולים עם זוהר מתכתי הם אידיאליים עבור מזל דלי. לבישת המוצר תורמת לפיתוח האינטואיציה, מיומנויות אנליטיות והופעת טעם מעודן. אבל לגדי מתאימה אבן בצבע כחול, שמומלץ לענוד אותה בצד שמאל. זה משפר את החיבור הקסום. אבנים קש או אדומות מתאימות יותר למזל טלה. לבישת המוצר תורמת לפיתוח יכולות קסומות, קשב, זהירות.