цирконий- доста често срещан елемент в земната кора, но той е разпръснат и големите му находища все още не са открити. В чист вид е възможно да се изолира едва през 1925 г. след почти 100 години експерименти. Металът е сребристо-бяло вещество с характерен матов блясък (виж снимката), което по-рано го позволяваше да се счита за роднина на топазите и рубините. Минералът, от който е добиван в Цейлон, се е наричал зюмбюл.

Днес той се нарича скъпоценни камъни, а през средновековието го наричат ​​по-малкият брат на диаманта, въпреки че му липсва твърдостта, присъща на диамантите.

Циркониевите сплави се използват в много области на индустрията: ядрена енергетика, ракетостроене и самолетостроене, приборостроене, леярство, военно производство.

Поради високата си устойчивост на различни среди, намира приложение при създаването на хирургически инструменти, медицински протези. В тази област той изпревари дори титана, т.к. неговата стабилност се смята за вечна.

Действието на циркония - каква е неговата употреба?

Цирконият няма пряк биологичен ефект върху тялото, но все пак е много важен и много полезен за човешкия живот. Намира приложение в медицината поради своите физични и химични свойства:

• стимулира бързото заздравяване на рани, предотвратявайки проникването на инфекции и образуването на гной, т.е. има антимикробен ефект;
• използва се като материал за инструменти, тъй като е абсолютно неутрален към действието на алкали, киселини, вода, амоняк;
• облекчава симптомите на алергии, като сам по себе си не е алерген;
• има антисептичен ефект;
• не провежда радиация.

Има информация, че бижутата с този метал могат да имат терапевтичен ефект при кожни заболявания, хипертония, артроза и артрит, но все още няма официално потвърждение от медицината.

Много активно приложение е намерено в стоматологията и ортопедичното протезиране. Повечето метални сплави причиняват алергии и странични ефекти в устата. Той е абсолютно устойчив на всякакъв вид корозия и е неутрален към различни среди. В същото време не дразни тъканите на тялото.

Дневна ставка

Дневната норма на макронутриент не е определена, поради причината, че тялото ни може спокойно да се справи без него. Всеки ден с храната получаваме около 0,05 mg метал, но той е достатъчно пасивен, за да влезе във всякакви химични реакции. Той не се синтезира самостоятелно, но е в състояние да се натрупва в органите.

Липса на цирконий

Липсата на макроелемент няма да доведе до трудни последици, т.к. не се срещат в клетките. Въпреки че изследванията все още продължават и цирконият може да ни разкрие много от неговите качества.

Излишък от цирконий в тялото

Лекарите все още нямат данни за смъртоносната доза на елемента за човешкия организъм. Но настъпва предозиране и причинява негативни последици. Често излишъкът се причинява от външни признаци: при работа в съответните индустрии, използване на козметика и продукти за лична хигиена или при живеене в райони с близки източници, които замърсяват околната среда.

Проявите на предозиране могат да бъдат кожно дразнене, пневмония и белодробна фиброза.Металът е в състояние да се натрупва в органите, утаявайки се върху меките тъкани. За лечение се използва интегриран подход за отстраняване на токсините от клетките.

Получаването на такава голяма доза от храната е нереалистично.

Какви са източниците?

Цирконият се съдържа в продуктите в толкова минимални количества, че ще бъде невъзможно да предизвика отрицателни ефекти. Ето списък на храната, с която тялото ни може да получи елемента:

• ориз, овесена каша, пшеница;
• агнешко месо;
• шам-фъстък, индийско орехче;
• семейство бобови растения;
• растителни масла;
• лют червен пипер.

Показания за назначаване

Показанията за назначаването на макронутриента цирконий не са фиксирани, но като материал за импланти, медицински инструменти, той е незаменим.

Бижуто с камък трябва да присъства на всяка жена.Това ще я направи привлекателна и специална. Жена с най-простия незабележим външен вид ще придобие напълно нови черти.

Въпреки това, такова бижу може да струва няколкостотин хиляди и дори милиони рубли, съответно не всеки човек може да си го позволи. Именно за този случай се използват специални синтетични заместители на камък.

С тях бижуто ще продължи да изглежда елегантно, а цената му ще намалее няколко пъти.Например металният цирконий (създаден на базата на циркон) може да се използва като основа за скъпи бижута.

Какво е цирконий

Сред хората има мнение, че цирконият е универсален скъпоценен камък.Всъщност това мнение е погрешно. Това е обикновен камък от "семейството" скъпоценни камъни, въпреки че по външни признаци може да бъде объркан с диамант.

Има няколко интересни фактора за това вещество:

• Не се отглежда, получава се емпиричнов специализирани лаборатории;
• Използва се в бижутата като заместител на минерали и бижута.Поради това цената на бижутата ще бъде много по-ниска;
• Цирконият е прозрачен камък.Въпреки това, с използването на различни примеси, той може да получи абсолютно всеки друг нюанс.

Струва си да се отбележи появата на този синтетичен заместител.По своята привлекателност той не отстъпва дори на най-изящния скъпоценен камък.

Състав и характеристики

Цирконият е елемент от периодичната таблица на Менделеев под номер 40.В естествената си форма има сребристо-бял оттенък, ненаситен е, камъкът изглежда като прозрачен.

Като цяло са известни няколко свойства на този камък:

• Той е много твърд, защото съдържависока концентрация на кислород;
• Не може да се обработва на студенопод напрежение;
• При температура 200-400 градусанезабавно започва да се окислява;
• Има голяма химическа устойчивост.Когато попадне в човешкото тяло, той не взаимодейства с тъканите и органите;
• Медицински специалисти са записали, че цирконият помага за понижаване на кръвното налягане. Именно поради тази причина от него се изработват известните циркониеви гривни;
• При силна топлина може да промени цвета си, става тъмно синьо;
• Този камък също има магически свойства:той ще спаси жена от нежелана бременност, ще "настрои" човек към философско мислене, ще увеличи сексуалната енергия и ще помогне на летника да подобри качеството на реколтата си.

От този камък може да се образува прах, който представлява заплаха за човешкия живот. Той се запалва бързо, дори когато е изложен на въздух.

Местоположение

Цирконий се произвежда в лаборатория. Той се основава на минерала циркон.

Като цяло има няколко места по света, където можете да получите този минерал:

• Австралия;
• Тайланд;
• Бразилия;
• Виетнам;
• Шри Ланка.

Този минерал се предлага в ограничени количества в Русия, Норвегия и Корея.

Производство

Както бе споменато по-рано, цирконий се произвежда изключително в лаборатория. Като основен компонент се използва минералът циркон.

Има няколко начина да получите синтетичен камък:

1. Хлориране с въглища. Извършва се при температура 900-1000 градуса;
2. Сливане със сода или сода. Извършва се при температура 500-600 градуса;
3. Синтероване с калциев карбонат или вар. Извършва се при температура 1100-1200 градуса;
4. Сливане с калий. Извършва се при температура от 900 градуса.

В хода на всички горепосочени методи се образува химично съединение, от което чрез кристализация се отделя цирконий.

Видове

Цирконият може да бъде представен под формата на метал или прах:

• Цирконият е твърд метал, който има брилянтен сребристо-сив оттенък. Има висока степен на пластичност и устойчивост на корозия;
• Цирконият е прах с малки гранули, който има тъмносин нюанс.

Обхватът на двата представени вида може да се различава.Например камъните се използват за бижута, а прахът се използва за използване в промишлеността или медицината.

Имоти

Химичните свойства на циркония вече бяха обсъдени по-горе. Освен това могат да се разграничат няколко физически и лечебни свойства:

физически:

• Може да се стопи при 1825 градуса, и се вари при температури над 3500 градуса;
• Не може да се разтваря в основи и киселини, съответно, не корозира;
• При нормални условия на съхранение(при температура 20 градуса) плътността му е 6,45 грама на кубичен сантиметър.

терапевтичен:

• Цирконият не променя свойствата си, когато е изложен на киселини.Поради това често се използва при производството на медицински инструменти и оборудване;
• Помага за ускоряване на процесазаздравяване на рани;
• Предотвратява образуването на гной;
• Има антимикробно свойство, предотвратява проникването на различни видове инфекции;
• Самият цирконий не е алергично вещество, но може да облекчи пристъпите на алергия;
• Предотвратява проникването на радиация.

Освен всичко друго, цирконият е и отличен антисептик.

Приложение

Синтетичният камък има доста широк обхват:

1. На базата на цирконий се произвеждат различни сплави.Те се използват активно в различни индустрии, например при производството на ядрени реактори, конструкционни материали, части от различни самолетни препарати и много други части;
2. Съдържа цирконийв свръхпроводящи магнити;
3. Огнеупорните покрития са направени от циркониеви сплави, които са необходими в леярната;
4. Използва се прах от това веществоза създаване на пиротехника;
5. Използва се същоза окисляване на сплави.

Разбира се, в по-голяма степен цирконият се използва за създаване на различни орнаменти и бижута.

Цена

Цената на циркония може да бъде различна.Зависи от вида на продукта, в който присъства. Камъкът се продава и в чист вид. Минималната му цена е 25 хиляди рубли на килограм.

Цирконият получи името си от минерала циркон, който го съдържа. Той е класифициран като разпръснат химичен елемент, тоест не се среща в естествената среда. Като химичен елемент е открит от шведския химик Берцелиус през 1824 г.

Уникалните свойства на циркония, невероятно сияние, сравнимо с блясъка на диамантите, поставят този минерал наравно с най-красивите скъпоценни камъни. Бижутерите по целия свят охотно го използват.

Свойства на циркония

В чист вид цирконий не съществува в природата, той е химически нестабилен. Сега се получава индустриално от оксиди.

Химични характеристики

Химичните свойства на циркония имат много общо с хафния. Металът, замръзнал след топене на въздух, се покрива с филм, образуван в резултат на окисляването на циркониевата повърхност, и става устойчив на редица киселини и основи. Вярно е, че при нагряване той губи тази стабилност и при различни скорости започва да взаимодейства с царска вода (смес от азотна и солна киселини), отделно с всяко от тези вещества, със сярна, ортофосфорна, оксалова киселина. При нагряване над 250 ⁰С той абсорбира водород, за да образува хидриди, които проявяват метални свойства.

При взаимодействие с халогени се образуват циркониеви халогениди. При температури над 500 ⁰С се получават оксиди (Zr6O, Zr3O, ZrO2), поради което цирконият се топи под вакуум или в инертен газ аргон.

Физични свойства на циркония

Цирконият е пластмасова субстанция, която може да се обработва; лесно се топи в безвъздушна атмосфера (под вакуум или в присъствието на инертни газове).

Следната таблица показва физичните свойства на циркония:

Минерали, съдържащи цирконий

Според дълбочината на отлаганията учените стигнаха до заключението, че цирконият е почти на същата възраст като Земята. Той се е образувал преди 3-4 милиарда години и неговите съединения са често срещани в литосферата. Химически нестабилният метал цирконий, под влияние на определени условия, се комбинира с други елементи - силикати, широко разпространени в структурата на земята, или с кислород, образувайки множество стабилни вещества - соли и оксиди.

Цирконът (ZrSiO4) е камък, който съдържа атоми на химичния елемент цирконий или циркониева сол на ортосилициева киселина. В природата се срещат следните цирконий:

• Прозрачен. Бижутерите използват при производството на бижута.
• Полупрозрачен.
• Непрозрачен.

Прозрачността и сянката на камъка до голяма степен зависят от съдържащите се в него примеси. Цирконият е скъпоценен камък, чиито блясък наподобява диамант. Някои полупрозрачни камъни също намират приложение в бижутерската индустрия. И основно те, както и непрозрачните, се използват в промишлеността като руда.

Баделеит (ZrO2) - циркониев оксид. Използва се като добавка при производството на керамика и огнеупорни строителни материали. За първи път е открит в Шри Ланка. В Русия се добива в района на Мурманск. Този сравнително евтин минерал служи като суровина за отглеждане на изкуствени диаманти - кубичен цирконий. Синтетичните диаманти се получават по два начина:

1. Уплътняването на молекулите става под действието на високо налягане и температура.
2. Образува се по време на отлагането на кристали от пара.

Изкуствените диаманти са намерили приложение предимно в производството на режещи инструменти. Сега 97% от диамантите, използвани в инструментостроенето и машиностроенето, са кубичен цирконий.

Бижутерите също проявиха интерес към новия материал, който почти не се различава от естествените диаманти. Те започнаха да използват кубичен цирконий в производството на сравнително евтини бижута.

Евдиалит (Na4(CaSeFeMn)2ZrSi6O17(OHCl)2) е минерал с по-сложна химична структура, съдържащ десетина различни химични елементи. Нарича се още циркосиликат. На полуостров Кола, където се добива, я наричаха „лапска кръв“.

Използва се като руда за получаване на цирконий или редкоземни метали. Бижутерите използват този минерал при производството на кабошони - полирани изпъкнали камъни, вмъкнати в рамката при производството на гривни, брошки, колиета, пръстени и др.

Лечебни свойства

Малакон, една от разновидностите на циркония, има слаба радиационна активност, помага при главоболие, нормализира кръвното налягане, облекчава умствената умора, дава възможност за концентрация, облекчава възпалението на костите. Смята се, че Малакон е камъкът на учените. В природата се срещат камъни от тъмнокафяв до маслинен цвят. Има и черен малакон.

Видове цирконий

В зависимост от съединенията, намиращи се в кристалната решетка на отделните минерали, цирконът има различни цветове и нюанси.

И така, в природата има камъни червени, зелени, кафяви, пурпурни, оранжеви и др. Различни цветове дават примесите на мед, алуминий, титан, цинк и желязо. Почти всички камъни съдържат хафниеви съединения, съседни на циркония в същата химическа група.

Известни са следните разновидности на циркони:

• диамант Матара. Това е името на безцветния циркон, който има преливащо брилянтно излъчване. Това е най-скъпият вид.
• Сиамските циркони имат златисто жълт цвят.
• Цирконите, които са претърпели изпичане, придобиват небесносин цвят и са много популярни сред романтичните хора. Наричат ​​се старлетки.
• Малакон принадлежи към метамиктните минерали. Под въздействието на радиация той придобива донякъде аморфно състояние, подобно на стъклото. Някои магьосници използват черен малакон в своите ритуали.

Амулети и талисмани

Използването на амулети и талисмани датира от древни времена. Отдавна е забелязано, че продуктите от цирконий имат магически и лечебни сили.

Може да се предположи, че магическите и лечебни свойства на цирконите са свързани именно с радиацията. Не може да се изключи, че с помощта на тези камъни или магически топки, направени от разновидности на циркон, магьосниците са повлияли на волята на хората. Цирконият е камъкът на жреците и владетелите. Великият магистър на един от масонските ордени е длъжен да носи пръстен с циркон на пръста си.

Как да различим фалшив от истински циркон?

Анализът на скъпоценни камъни и метали се извършва в гемологичния център. Наличието на сертификат на тази организация служи като гаранция за автентичността на материалите за бижута. Бижутерите, които купуват камъни за работата си, може да имат такъв документ. Но как да разберем, че закупеният продукт е направен от материала, който е посочен в сертификата, и отговаря на обявената цена?

Не е тайна, че някои недобросъвестни бижутери често минават кубични цирконий за естествени диаманти и циркони, а изрязаните циркони се продават като диаманти. Прозрачните циркони са рядкост и не са много по-евтини от диамантите, така че рядко се представят като „краля на камъните“. Но кубичният цирконий в това отношение е отличен материал.

Само на пръв поглед камъните са абсолютно идентични. Ако се вгледате внимателно, можете да видите включвания и кухини в циркона. За разлика от диаманта и кубичния цирконий, дори и най-прозрачният циркон има жълтеникаво-златист блясък поради тези образувания. Затова в Персия го наричали златен. Фианитът има гладка структура и равномерен блясък. За разлика от тях, цирконът има ниска плътност и съответно по-леко тегло.

Естествените камъни, съдържащи цирконий, са предимно радиоактивни. Например зелени циркони и черни евдиалити не могат да се носят на гърдите и шията. Обеци, направени от тези камъни, също могат да представляват опасност за здравето.

При прозрачен и златен циркон радиоактивността е минимална, но устройството я усеща и може да я посочи като разлика от „нула“ кубичен цирконий.

Как да се грижим за циркония?

За разлика от диамантите, които драскат дори стъкло, цирконът е мек камък. Следователно бижутата с него трябва да бъдат защитени от механични повреди. Препоръчително е да ги съхранявате отделно от другите бижута. Цирконите са много чувствителни към домакински химикали. Те могат да се мият само с мека сапунена вода и да се избърсват с меки парцали или фланелен плат.

Много разновидности на цирконий ще ви позволят да изберете камъка, който ви харесва най-много. Просто трябва да предпазите продуктите с него от агресивна среда и контакт с нещо твърдо.

Четиридесетият елемент от периодичната таблица е открит през 1783 г. от химик от немски произход M.G. Клапротом. Метал цирконий, пречистен от примеси, е получен едва в началото на 20-ти век. И въпреки че от този момент са минали почти 100 години, металът все още има редица неясноти, като се започне от произхода на името му и се стигне до въздействието върху човешкото здраве. Защо цената на 1 грам от него се покачва от няколко десетилетия.

Да бъдеш сред природата

Цирконият се среща в природата само под формата на оксиди и силикати. Сред тях се разграничават главно циркон, евдиалит, бадделеит. Трябва да се отбележи, че металът в отлаганията винаги е придружен от хафний. Това се случва поради сходната кристална решетка на металите.

Основният дял на циркониевите минерали се намира в литосферата. Един тон от земната кора представлява средно 210 грама циркон. Циркониеви съединения се намират и в морската вода. Но концентрацията му тук е много по-ниска и възлиза на 0,05 mg на 1000 литра.

Лидерите по броя на находищата на цирконий са Австралия (циркон), Южна Африка (баделеит), малко по-малко от САЩ, Бразилия и Индия. На Русия се падат 10% от световните резерви.

Разписка

Първоначално цирконият е изолиран от оксиди по метода на „растеж“. Циркониева лента беше монтирана върху горещи волфрамови нишки. Под въздействието на температури над 2000 ºС металът цирконий се залепва към повърхността на нагревателя, а останалите компоненти на съединението изгарят.

Този метод изискваше голямо количество електроенергия и скоро беше разработен по-икономичен метод на Croll. Същността му е в предварителното хлориране на циркониевия диоксид, последвано от редукция на магнезий. Но развитието на методите за получаване на цирконий не спря дотук. Известно време по-късно в промишлеността започва да се използва дори по-евтино алкално и флуорно редуциране на цирконий от оксиди.

Цирконий е110 състав

Йодид цирконий

Силно пластичен и с ниски якостни характеристики. Получава се по йодидния метод, базиран на способността на метала да образува съединения с йод. В същото време вредните примеси лесно се отделят и се получава чист метал. Пръчките са направени от йодид цирконий.

Цена

Основните доставчици на цирконий за световния пазар са Австралия и Южна Африка. Напоследък предимството в износа на циркон и циркониеви минерали все повече клони към Република Южна Африка. Основните потребители са Европейският съюз (Италия, Франция, Германия), Китай и Япония. Цирконът се търгува главно под формата на феросплави.

През последните 10 години търсенето на метален цирконий се е увеличило средно с 5,2% годишно. Производственият капацитет през това време успя да се повиши с малко повече от 2%. В резултат на това на световния пазар се формира постоянен недостиг на цирконий, което е предпоставка за повишаване на стойността му.

Има 2 основни причини за нарастването на търсенето на този метал:

• Глобално разрастване на ядрената индустрия.
• Активно използване на цирконий в производството на керамика.

Също така, някои експерти смятат, че прекратяването на добива на бадделейт в Австралия частично повлия на ръста на котировките на цирконий.

На руския вторичен метален пазар цената на циркония варира от 450 до 7500 рубли на килограм. Колкото по-чист е металът, толкова по-висока е цената.

Приложение

Горните свойства осигуряват на циркония широко приложение в различни индустрии. Ето следните области:

• В електротехниката циркониева сплав с ниобий се използва като свръхпроводник. Издържа натоварвания до 100 kA\cm2. Точката на преход към свръхпроводящ режим е 4,2 K. Също така в радиооборудването електронните платки са покрити с цирконий, за да абсорбират отделените газове. Циркониевите радиационни филтри за рентгенови тръби се характеризират с висока монохромна стойност.
• В ядрената енергетика се използва като материал за корпуси на горивни пръти (зони, където директно се извършва ядрено делене и производство на топлина) и други компоненти на термоядрен реактор.
• Металургията използва цирконий като легиращ елемент. Този метал е силен деоксидатор, превъзхождащ както мангана, така и силиция по този показател. Добавка към структурни метали ( стомана 45 , 30HGSA) само 0,5% цирконий увеличава здравината им с 1,5-1,8 пъти. Това допълнително подобрява протичането на процеса на рязане. Цирконът е основният компонент на корундовата керамика. В сравнение с шамот, експлоатационният му живот е 3-4 пъти по-дълъг. Този огнеупорен материал се използва при производството на тигли и корита на стоманени пещи.
• В машиностроенето металът се използва като материал за продукти като помпи и тръбни фитинги, работещи в агресивна среда.
• В пиротехниката циркониевите метали се използват за направата на салюти и фойерверки. Това се случва поради липсата на дим по време на горенето, както и отделянето на значително количество светлинна енергия.
• В химическата промишленост цирконът се използва като суровина за металокерамика - керамично-метално покритие с повишена износоустойчивост и устойчивост на киселини.
• В оптиката активно се използва фианитът - обработен циркон с добавки от скандий и други редкоземни метали. Фианитите имат значителен ъгъл на пречупване, което им позволява да се използват като материал за производството на лещи. В бижутата кубичният цирконий е известен като синтетичен заместител на диаманта.
• Във военната индустрия цирконият служи като пълнител за трасиращи куршуми и сигнални ракети.

Физични и химични свойства

Цирконият е метал, който прилича на сребро. Плътността му е 6506 kg / m3. Точка на топене - 1855,3 ºС. Специфичният топлинен капацитет варира в рамките на 0,3 KJ / kg C. Този метал няма висока топлопроводимост. Стойността му е на ниво 21 W/m C, което е 1,9 пъти по-ниско от това на титана. Електрическото съпротивление на циркония е 41-60 μOhm cm и е в пряка зависимост от количеството кислород и азот в метала.

Цирконият има една от най-ниските скорости на улавяне на напречни топлинни неутрони (0,181 барна). По този параметър от известните в момента метали той се заобикаля само от магнезий (0,060 барв).

Цирконият, подобно на желязото, е парамагнитен. Неговата чувствителност към магнитно поле се увеличава с повишаване на температурата.

Чистият цирконий няма високи механични характеристики. Твърдостта му е около 70 единици по скалата на Викерс. Якостта на опън е 175 MPa, което е почти 2,5 пъти по-ниско от обикновената качествена въглеродна стомана. Граница на провлачване 55 MPa. Цирконият е един от пластичните метали с модул на еластичност 96 MPa.

Всички горепосочени механични свойства са условни, т.к. стойността им се променя силно с увеличаване на примесите в състава на циркония.

По този начин увеличаването на съдържанието на кислород (до 0,4%) намалява пластичността на циркония до такова състояние, че коването и щамповането стават напълно невъзможни. Увеличаването на състава на водорода до 0,001% увеличава крехкостта на циркония почти 2 пъти.

Цирконият е устойчив на вода и повечето алкали и киселини. Но, подобно на механичните характеристики, устойчивостта на корозия е пряко зависима от замърсяването на метали с елементи като въглерод, титан и алуминий. Металът не влиза в химическа реакция с 50% разтвори на сярна и солна киселина. Реагира с азотна киселина само при температури над 95 ºС. Това е единственият алкалоустойчив метал, който има амоняк в състава си. Когато маркировката достигне 780 ºС, започва активното усвояване на кислород от циркония. При азота тези процеси са по-бавни, но и температурата е по-ниска. Само 600 ºС.

Най-активният газ в това отношение е водородът. Проникването му дълбоко в метала започва още при 145 ºС и е придружено от толкова обилно отделяне на топлина, че обемът на циркония се увеличава. Циркониевият прах е особено запалим поради възможността за самозапалване във въздуха. Трябва да се отбележи, че този процес е обратим. Пълното отстраняване на водорода се извършва на специално оборудване при температура 800 ºС.

Лечебни свойства

Като химичен елемент, той не оказва никакво въздействие върху човешкото тяло. Напротив, това е един от най-биологично инертните материали. По този показател цирконият изпреварва такива метали като титан и неръждаема стомана. Добре известните циркониеви гривни, активно рекламирани в края на 90-те, не се показаха в реална практика. Медицински експерти са доказали, че благополучието от употребата им е следствие от плацебо ефекта.

Въпреки че, от друга страна, е известно, че носенето на циркониеви обеци допринася за по-бързото зарастване на раната след пробиване на ушите.