Co to jest cyrkon i gdzie jest używany?

Najstarszy metal ma unikalne właściwości, które są poszukiwane w różnych sferach życia. Wraz z rozwojem nowych technologii produkcji popularność cyrkonu tylko rośnie. Dane historyczne, a także właściwości i skład pierwiastka chemicznego pomogą rozwikłać tę zagadkę.

W słynnej tablicy D.I. Mendelejewa liczba atomowa cyrkonu odpowiada 40, jej oznaczenie to Zr. Cyrkon należy do IV grupy, występuje w V okresie. Masa atomu wynosi 91,22 g/mol. Promień atomu odpowiada 160 pikometrom. W centrum znajduje się jądro, a także neutrony i protony. Wokół atomu znajduje się 5 orbit zawierających 40 elektronów. Naturalny materiał występuje w postaci tlenków, soli lub krzemianów. Zewnętrznie metal wygląda jak stal. Skład elementu metalowego może zawierać dodatkowe zanieczyszczenia, dzięki którym uzyskuje się różne kolory i odcienie.

Cyrkon należy odróżnić od cyrkonu i cyrkonu sześciennego. Faktem jest, że cyrkon to metal przypominający stal. Cyrkon to naturalny kamień przypominający złoto. Zawiera atomy cyrkonu.

Według naukowców cyrkon jest najstarszym składnikiem chemicznym, powstałym 3,5 miliarda lat temu. Jego ślady znaleziono w najgłębszych warstwach skorupy ziemskiej. W trakcie badania minerału cyrkonu naukowiec z Niemiec Klaproth był w stanie wyizolować nierozpuszczalny koncentrat, dwutlenek cyrkonu. To wydarzenie miało miejsce w 1789 roku.

Szwedzki naukowiec Berzelius był w stanie wyizolować cyrkon jako wolny pierwiastek w 1824 roku. Czysty pierwiastek chemiczny uzyskano dopiero w 1925 roku. Udało się to holenderskiemu chemikowi Antonowi Edurardowi van Arkel. Pochodzenie nazwy samego pierwiastka chemicznego jest nadal nieznane. Istnieje opinia, że ​​korzeni należy szukać w języku arabskim. Istnieje pogląd, że nazwa pochodzi z języka perskiego.

Metal o srebrzystym kolorze ma dobrą ciągliwość. Cyrkon jest odporny na korozję, roztwory alkaliczne, nie ulega degradacji w środowisku kwaśnym. Można go łatwo przetwarzać przez walcowanie, kucie lub walcowanie. Na zewnątrz materiał ma niewidoczną powłokę, która niezawodnie chroni przed działaniem gazów, pary, wody. Element jest odporny na działanie wskaźników wysokiej temperatury, amoniaku, kwasów, zasad.

W stanie sproszkowanym, nawet w normalnej temperaturze pokojowej, pierwiastek chemiczny jest wybuchowy, jest wysoce łatwopalny. Należy zauważyć, że pierwiastek jest użyteczny jako zanieczyszczenie. Jest dodawany do składu różnych stopów. Zwiększa to charakterystykę wytrzymałościową, odporność na zużycie powstałego materiału. Jednak dodanie jakichkolwiek zanieczyszczeń do pierwiastka chemicznego jest niedopuszczalne, ponieważ znacznie pogarsza jego właściwości.

• W temperaturze 20 C gęstość cyrkonu wynosi 6,5 g/cm3.
• Wytrzymałość to 175 MPa.
• Indeks elastyczności wynosi 96 MPa.
• Temperatura topnienia to 1855 C.
• Temperatura wrzenia wynosi około 4350 C.
• Przewodność cieplna wynosi 300 K.
• Cyrkon magnetyzuje po podgrzaniu.
• W czystej postaci element jest plastikowy. Jednak dodatek zanieczyszczeń w postaci azotu, tlenu, wodoru, węgla powoduje, że materiał staje się kruchy.
• Twardość Brinella wynosi 640-670 MN/m2. Na ten wskaźnik duży wpływ ma obecność tlenu. Im więcej, tym większa twardość. Cyrkon o wysokiej twardości nie może być obrabiany pod ciśnieniem. Interakcja z tlenem jest wywoływana przez wzrost wskaźników temperatury.
• Cyrkon jest stabilny w wodzie w temperaturze do 300 C.
• Twardość Vickersa waha się od 600 do 1700 MPa.

• Cyrkon ma najwyższy stopień utlenienia, który wynosi +4. Niższe tempo utleniania można znaleźć w metalu w obecności zanieczyszczeń w postaci chloru i bromu. Utlenianie zachodzi w temperaturach 200-400 C.
• Gdy element zostanie podgrzany do 250 C i powyżej, pochłaniany jest wodór, w wyniku czego powstają hybrydy o właściwościach metalicznych.
• Oddziaływanie z halogenami sprzyja powstawaniu halogenków cyrkonu.
• Tlenki powstają w temperaturze 500 C i wyższej.
• Elektroujemność wynosi zero.
• Promień kowalencyjny wynosi 145 pm.

Cyrkon wydobywany jest z koncentratów rud. Często występuje w postaci tlenków, krzemianów. W czystym pierwiastku chemicznym nie występuje w skorupie ziemskiej. W naturze można znaleźć cyrkon, baddeleyite. Złoża pierwiastka chemicznego są rozsiane po całym świecie. Duże depozyty są rzadkie. Wiele złóż rud znajduje się w Australii, Brazylii, Indiach, Afryce Południowej. V Uważa się, że Rosja jest bogata w złoża rud w obwodach murmańskim, tomskim, tambowskim i niżnonowogrodzkim. Pierwsze miejsce pod względem dostępności zasobów cyrkonu zajmuje Półwysep Kolski.

Często w rudzie obok cyrkonu występuje hafn, który ma podobne właściwości. Każdy element z osobna posiada cenne cechy, ale ich połączenie jest niedopuszczalne, ponieważ sprawia, że ​​naturalny materiał nie nadaje się do użytku. W celu oddzielenia jednego pierwiastka chemicznego od drugiego stosuje się wielostopniowy system oczyszczania. To znacznie podnosi koszt produkcji cyrkonu. W przemyśle wykorzystuje się koncentraty dwutlenku cyrkonu, które uzyskuje się poprzez wzbogacanie rudy.

Istnieją różne metody odzyskiwania metali.

• Chlorek. Metoda Króla opiera się na chlorowaniu dwutlenku cyrkonu. Ponadto przeprowadza się czyszczenie, odbudowę za pomocą magnezu. Częste stosowanie tej metody wynika z jej stosunkowo niedrogiego kosztu. Istnieją 2 sposoby chlorowania. Proces bezpośredni przeprowadza się w temperaturach od 900 C do 1000 C. Druga metoda polega na chlorowaniu mieszaniny wyjściowej w temperaturach od 400 C do 900 C.
• Fluorek. Metoda polega na spiekaniu stężonej mieszaniny cyrkonu z potasem w temperaturze od 600 do 700°C. Otrzymany koncentrat alkalizuje się i oczyszcza. Następnie przeprowadza się elektrolizę wytopu i izoluje się składnik metaliczny.
• Alkaliczny. Metoda ma na celu wyizolowanie dwutlenku cyrkonu. Aby uzyskać metalowy element, przeprowadza się metodę fluorkową lub chlorkową. W procesie alkalizacji cyrkon przekształca się w składnik rozpuszczalny. Odbywa się to poprzez spiekanie np. mieszaniną węglanu wapnia i chlorku wapnia w temperaturach od 1000 do 1300 C. Następnie przeprowadza się alkalizację, oczyszczanie, hydrolizę i kalcynację. W ten sposób w warunkach laboratoryjnych otrzymuje się cyrkon. Z produktu końcowego powstają pręty, które wysyłane są do produkcji.

W zależności od dziedziny zastosowania pierwiastek chemiczny może być przedstawiony jako twardy stop o srebrnym odcieniu lub w postaci niebieskiego proszku. Kamienie syntetyzowane z pierwiastka chemicznego mogą mieć różne odcienie. Opis koloru, jego intensywność zależy od ilości i rodzaju zanieczyszczeń np. cer, tytan, erb, chrom. Również krzemian cyrkonu, który jest częścią cyrkonu, jest reprezentowany przez następujące odmiany.

• Hiacynt. Ma brązowy, czerwony lub różowy odcień.
• Diament Matarski. Przezroczysty kamień nie ma koloru, wydobywany jest na wyspie Matara.
• Żargon. Różni się obecnością słomkowego, złotego odcienia.
• Rozgwieżdżony. Przezroczysty kamień z niebieskim odcieniem.
• Malakon. Ma ciemnobrązowy kolor.

W zależności od rodzaju, stanu pierwiastka chemicznego, jego zastosowanie jest szeroko rozpowszechnione w różnych sferach życia.

• Metal jest używany do celów przemysłowych, w biżuterii, w życiu codziennym.
• W przemyśle często stosuje się cyrkon, krzemian cyrkonu, dwutlenek cyrkonu, baddeleyit.
• W przemyśle metalurgicznym pierwiastek chemiczny jest stosowany do stali stopowych. Jest dodawany do stopów w celu poprawy jakości. Dzięki cyrkonowi zwiększa się wytrzymałość, a proces cięcia jest ułatwiony.
• W produkcji wyrobów pirotechnicznych cyrkon stosuje się w postaci proszku. Gdy mieszanka się pali, nie ma dymu, dlatego służy do tworzenia fajerwerków, salutów.
• W przemyśle chemicznym cyrkon wykorzystywany jest do produkcji ceramiki odpornej na ścieranie.
• Metal jest szeroko stosowany w produkcji sprzętu wojskowego, na przykład do produkcji bomb dystansowych, pocisków, rakiet z oświetleniem. Stopy metali są integralną częścią projektów reaktorów jądrowych.
• Produkcja emalii, ceramiki, glazury również nie jest kompletna bez udziału cyrkonu. W tym przypadku stosuje się tlenek cyrkonu. Nie ciemnieje, ma reprezentacyjny wygląd i poprawia jakość produktu.
• Metal jest używany do garbowania skór. W tym przypadku stosuje się związki z siarczanem.
• W przemyśle maszynowym metal jest używany do produkcji pomp, zaworów odcinających.
• W przeciwieństwie do ołowianych fartuchów, nawet cienka blacha znacznie skuteczniej chroni przed przenikaniem promieni rentgenowskich.
• Ze względu na lecznicze właściwości metalu znajduje on zastosowanie w różnych dziedzinach medycyny.
• Składniki cyrkonowe nie powodują reakcji alergicznej, odrzucenia, odporności na zużycie, wytrzymałości, plastyczności. Wykorzystywane są w traumatologii w leczeniu różnych złamań.
• Powszechne stosowanie dwutlenku cyrkonu w stomatologii wynika z braku czynnika drażniącego w kontakcie z tkankami miękkimi lub strukturą kostną. Narzędzia, implanty dentystyczne, korony, zszywki, płytki, klamry, szwy wykonane są z metalu.
• Biżuteria wykonana z dwutlenku cyrkonu i cyrkonu słynie nie tylko ze wspaniałego wyglądu, ale także z dobroczynnego wpływu na całe ciało.
• Ciągłe noszenie bransoletek lub pasków działa leczniczo na choroby skóry, takie jak egzema, zapalenie skóry, łuszczyca. Metal normalizuje ciśnienie krwi, dodaje energii, łagodzi bezsenność. Cyrkon pomaga poprawić stan w schorzeniach układu mięśniowo-szkieletowego.
• Metal ma również działanie bakteriobójcze. Znany jest ze swojej zdolności do szybkiego gojenia ran. Jeśli założysz kolczyki z cyrkonu zaraz po przekłuciu płatków uszu, gojenie będzie szybsze.
• Istnieje opinia, że ​​pierwiastek chemiczny łagodzi ból, korzystnie wpływa na układ krążenia, poprawia oddychanie, zwalcza infekcje jelitowe, wirusy, działa przeciwnowotworowo.
• Pierwiastek chemiczny jest aktywnie wykorzystywany w litoterapii w leczeniu chorób układu hormonalnego.

Panuje opinia, że ​​w zależności od skali kolorystycznej ma inny wpływ na organizm.

• Na przeziębienia zaleca się stosowanie czarnego metalu.
• Jeśli masz słaby apetyt, pomoże element z czerwonym odcieniem.
• Brąz służy do oczyszczania organizmu.
• Przezroczyste minerały lub niebieskie kamienie pomagają przywrócić metabolizm.

Zastawa stołowa wykonana jest z cyrkonu, na przykład kubki, łyżki, szklanki i inne przybory. Metal jest również używany w optyce, która jest przeznaczona do pracy w ekstremalnych warunkach, na przykład w wysokich temperaturach lub gwałtownych zmianach w nim. Cyrkonie sześcienne mają duży kąt załamania światła, używany do produkcji soczewek. Osobno należy wspomnieć o zastosowaniu metalu w biżuterii. W starożytności cyrkon nazywano „niedoskonałym diamentem”, ponieważ po oszlifowaniu ich połysk był bardziej wyblakły niż kamieni naturalnych.

Należy zauważyć że małe kamienie są używane do biżuterii, ponieważ są bezpieczniejsze pod względem promieniowania promieniowania. Są słabo zabarwione i mają małą przezroczystość. Duże kamienie charakteryzują się nadmierną radioaktywnością. Są nieprzejrzyste i jaskrawo zabarwione. Takich kamieni nie można przechowywać w domu, ciąć ani transportować. Cyrkon wykorzystywany jest do wyrobu pierścionków, kolczyków, tiar, wisiorków, wisiorków. Często wykonujemy metalowe wkładki do produktów, natryskując.

Właściwa pielęgnacja i przechowywanie sprawią, że biżuteria pozostanie nienaruszona. Zaleca się czyszczenie szmatką nasączoną wodą z mydłem. Następnie produkt myje się pod wodą, wyciera do sucha, poleruje flanelą. Kamienie najlepiej przechowywać oddzielnie od innej biżuterii. Pozwoli to uniknąć uszkodzeń mechanicznych.

Aby nie pomylić się co do autentyczności produktu, należy zwrócić uwagę na następujące punkty.

• Struktura refrakcyjna promieni świetlnych. Powinno być wieloaspektowe.
• Obecność metalicznego połysku. Charakteryzuje się jednolitością.
• Obecność żółtawych plam.

W średniowieczu hiszpańscy jubilerzy wytwarzali unikatową biżuterię z cyrkonu, który był wysoce radioaktywny. Z wyglądu bardzo przypominały kamienie szlachetne. Noszenie takiej biżuterii było niezwykle niebezpieczne. Już w czasach starożytnych zauważono, że długotrwałe noszenie dużych ciemnych kamieni prowadziło do nieuchronnej śmierci ich właściciela. Hiacynt został nazwany na cześć kwiatu. Według mitologii Apollo wyhodował kwiat z krwi młodego człowieka imieniem Hiacynt, którego Apollo bardzo kochał.

Ze względu na blask, obecność różnych kolorów kamień można łatwo pomylić z diamentem, szafirem, turmalinem czy topazem. Było to często wykorzystywane przez oszustów, którzy podszywali się pod biżuterię jako biżuterię. Mieszkańcy Azji ubóstwiali kamień i obdarzali go magicznymi właściwościami. Dla nich był talizmanem. Wykonano z niego amulety i wisiorki.

W Indiach kamień był obdarzony zdolnością kontrolowania słońca, księżyca. Wierzono, że talizman pomaga naukowcom, biznesmenom, wędrowcom, a także miłośnikom biznesu. Astrologowie zwracali również uwagę na wyjątkowe właściwości kamienia. W ich opinii, cyrkon jest odpowiedni dla Barana, Koziorożca, Wodnika. Jego noszenie powinno być ograniczone, a nawet całkowicie unikane przez Byka, Wagę, Strzelca, Raka.

Więc, żółte lub niebieskie minerały z metalicznym blaskiem są idealne dla Wodnika. Noszenie produktu przyczynia się do rozwoju intuicji, zdolności analitycznych i powstania wykwintnego smaku. Ale w przypadku Koziorożców odpowiedni jest niebieski kamień, który zaleca się nosić po lewej stronie. To wzmacnia magiczne połączenie. Dla Barana bardziej odpowiednie są słomkowe lub czerwone kamienie. Noszenie produktu przyczynia się do rozwoju zdolności magicznych, uważności, ostrożności.