Циркон это металл или неметалл

Обновлено: 16.05.2024

ЦИРКО́НИЙ -я; м. Химический элемент (Zr), твёрдый серебристо-белый металл (используется обычно при производстве тугоплавких, химически стойких сплавов).

(лат. Zirconium), химический элемент IV группы периодической системы. Название по минералу циркону. Серебристо-белый металл, твёрдый, тугоплавкий; плотность 6,51 г/см 3 , t_пл 1855°C. Химически очень стоек (на воздухе покрывается защитной плёнкой ZrO₂). Промышленные источники — минералы циркон и бадделеит. Сплавы на основе циркония — конструкционные материалы в ядерной энергетике. Цирконий входит также в состав сплавов для изготовления химической аппаратуры, хирургических инструментов и пр. Некоторые сплавы циркония — сверхпроводники. Сверхтугоплавкие карбид (t_пл 3800°C), борид и нитрид циркония — материалы для жаростойкой керамики.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Полезное

Смотреть что такое "цирконий" в других словарях:

ЦИРКОНИЙ — (ново лат. zirconium). Металл, имеющий вид черного порошка, получаемого разложением фтористого циркона помощью поташа. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЦИРКОНИЙ металл, в виде кристаллического… … Словарь иностранных слов русского языка

Цирконий — (Zirconium), Zr, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 40, атомная масса 91,224; металл, tпл 1855°C. Цирконий и его сплавы конструкционные материалы ядерных реакторов и в химическом машиностроении. Из циркония… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ЦИРКОНИЙ — (лат. Zirconium) Zr, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 40, атомная масса 91,224. Назван по минералу циркону. Серебристо белый металл, твердый, тугоплавкий; плотность 6,50 г/см³, tпл 1855 .С.… … Большой Энциклопедический словарь

ЦИРКОНИЙ — (символ Zr), серебристо белый ПЕРЕХОДНОЙ ЭЛЕМЕНТ, впервые открытый в 1789 г. Его главный источник минерал ЦИРКОН (силикат циркония). В образцах лунных пород, собранных «Аполлонами», оказалось более высокое содержание циркония, чем в земных… … Научно-технический энциклопедический словарь

ЦИРКОНИЙ — хим. элемент, символ Zr (лат. Zirconium), ат. н. 40, ат. м. 91,22. Чистый цирконий химически стойкий металл серебристобелого цвета, со степенью окисления +4; плотность 6500 кг/м3, tпл =1855°С; ковок и пластичен. Основное сырьё минерал (см.). В… … Большая политехническая энциклопедия

Цирконий — Zr (лат. Zirconium * a. zirconium; н. Zirkonium; ф. zirconium; и. circonio), хим. элемент IV группы периодич. системы Mенделеева, ат. н. 40, ат. м. 91,22. B природе 5 стабильных изотопов: 90Zr (51,45%), 91Zr (11,22%), 92Zr (17,15%), 94Zr… … Геологическая энциклопедия

ЦИРКОНИЙ — (лат. Zirconium), Zr, хим. элемент IV группы периодич. системы элементов, ат. номер 40, ат. масса 91,224, переходный металл. В природе представлен 5 стабильными изотопами: 90Zr 92Zr, 94Zr и 96Zr, наиб. распространён 90Zr (51,47%), наименее 96Zr… … Физическая энциклопедия

цирконий — сущ., кол во синонимов: 2 • металл (86) • элемент (159) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Цирконий — (Zirconium, нем. Zircon; Zr=90,7 при O=16) и торий (Thoriumнем. Thor; Th=232,5) принадлежат к числу довольно редких металлическихэлементов. По своей химической натуре они аналогичны с титаном. Ц. естьчетвертый член второго большого периода… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Цирконий — Zirconium химический элемент (металл), слабо поглощающий тепловые нейтроны. Является основой сплавов, применяемых в ядерном реакторостроении в качестве конструкционных материалов активной зоны. Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом,… … Термины атомной энергетики

ЦИРКОНИЙ — ЦИРКОНИЙ, хим. элемент, символ Zr, ат. вес 91,22. Точка плавления 1860°, уд. в. 6,5. По хим. свойствам близок к кремнию. В СССР он имеется в отвалах руд на Южном Урале и на Кольском полуострове. В технике Ц. применяется при изготовлении нитей … Большая медицинская энциклопедия

Циркон

Цирко́н (нем. Zirkon , от перс. طلایی ‎, заргун — золотистый [1] ) — минерал подгруппы островных силикатов, силикат циркония ZrSiO₄. Содержит, как правило, 1—4 % гафния, изоморфно замещающего цирконий в кристаллической решётке.

Содержание

Свойства

Кристаллизуется в тетрагональной сингонии, образуя дипирамидальные и призматические кристаллы. Твердость по шкале Мооса — 7—8; плотность 4,680—4,710 г/см³. Цвет варьирует в зависимости от содержания примесей: от коричневато-жёлтого до коричневого, сероватый, красный, розовый; иногда бесцветен. Блеск сильный алмазный. Спайность несовершенная по (100). Прозрачные кристаллы циркона ювелирного качества красно-бурого, красновато-коричневого, розового цвета называются гиацинтом, кристаллы жёлтого цвета называют жаргоном.

Обычно радиоактивен, всегда содержит примеси редких (REE) и радиоактивных (U, Th) элементов.

Происхождение

Магматический, встречается в гранитах, сиенитах и др. породах, обычен в пегматитах. Почти во всех типах магматических горных пород присутствует в роли акцессорного минерала. В кристаллах с высоким содержанием радиоактивных элементов частицы, образующиеся в результате их распада, разрушают структуру циркона, в результате чего он становится метамиктным. Химически очень устойчив, поэтому часто используется для изучения геологического прошлого нашей планеты. При выветривании вмещающих его пород концентрируется в россыпях.

Применение

Циркон является основным минералом-источником циркония и гафния. Также из него извлекают различные редкие элементы и уран, которые в нём концентрируются.
Цирконовый концентрат используется при производстве огнеупоров.
Высокое содержание урана в цирконе делает его удобным минералом для определения возраста методом уран-свинцового датирования.
Прозрачные кристаллы циркона используются в ювелирных украшениях (гиацинт, жаргон). При прокаливании циркона получают путём отжига ярко-голубые камни, носящие название старлит.

Неверное употребление термина

Довольно часто, особенно в случае импортируемых ювелирных изделий, словом «циркон» ошибочно называют кубический диоксид циркония (фианит).

Ссылки

Примечания

↑ Советский энциклопедический словарь / Под ред. А. М. Прохорова. — 4-е изд. — М .: Сов. энциклопедия, 1988. — С. 1480. — 1600 с. — 2 500 000 экз.

Минералы по алфавиту
Силикаты (минералы)
Минералы циркония
Метамиктные минералы
Радиоактивные минералы

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Циркон" в других словарях:

ЦИРКОН — (ново лат.) Минерал квадратной системы, различных цветов, состоит из цирконовой земли, кремнезема и небольшого количества окиси железа. Прозрачное красноватое изменение циркона наз. Гиацинтом. См. это слово. Словарь иностранных слов, вошедших в… … Словарь иностранных слов русского языка

ЦИРКОН — (нем. Zirkon от перс. заргун золотистый), минерал подкласса островных силикатов, ZrSiO4. Примеси TR, Hf, Nb, Th, U, Fe и др. Призматические кристаллы, зерна, агрегаты. Твердость 7,5; плотность 4,0 4,7 г/см³. Часто радиоактивен. Иногда… … Большой Энциклопедический словарь

Циркон — м л, (Zr,Hf,Th,U,TR,Ca,Na) [(Si,Al,P,S)×(О,ОН)4]. Тетр. Габ.: разнообразные комбинации призм и дипирамид. Дв. коленчатые по . Агр.: вкрапленность к лов, зернистые, колломорфные выделения. Коричневый разных оттенков. Бл. алмазный, жирный … Геологическая энциклопедия

циркон — Минерал (силикат циркония), окраска различная, в зависимости от примесей; огранённый циркон обладает алмазным блеском и высокой дисперсией, имитируя алмаз; ювелирный камень. [Англо русский геммологический словарь. Красноярск, КрасБерри. 2007.]… … Справочник технического переводчика

ЦИРКОН — (ZrSiO4), ортосиликатный минерал, силикат циркония, содержащийся в МАГМАТИЧЕСКИХ и МЕТАМОРФИЧЕСКИХ породах, а также в россыпях песка и гравия. Образует призматические кристаллы тетрагональной сингонии (системы). Цвет разнообразный: чаще всего… … Научно-технический энциклопедический словарь

ЦИРКОН — муж. ценный камешек яхонтового цвета; цирконная, цирконовая земля или циркона жен. окись серного полуметалла циркония муж. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

циркон — сущ., кол во синонимов: 6 • гиацинт (12) • жаргон (15) • камень (192) • … Словарь синонимов

Циркон — минерал тетрагональной системы. Очень часто встречается впрекрасно образованных кристаллах, причем наблюдается два типакристаллов: призматический и пирамидальный. Кристаллы встречаютсявросшими в породе или наросшими, всегда поодиночке; кроме того … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

ЦИРКОН — минерал, силикат (см.), Zr[Si04] или ZrO, SiO,. Часто содержит примеси редких земель, диоксидов гафния (до 16%), тория, иногда урана. Служит главным сырьём для получения циркония. Применяется для производства огнеупорного кирпича и цемента,… … Большая политехническая энциклопедия

ЦИРКОН — РАЗНОВИДНОСТЬ циркона гиацинт в естественном местонахождении. минерал, силикат циркония ZrSiO4. Название происходит, возможно, от персидских слов цар золото и гун цвет, либо жаргон (так называли желтые цирконы с острова Цейлон). Цвет обычно… … Энциклопедия Кольера

Цирконий

Серебристо-белый металл

Цирко́ний / Zirconium (Zr), 40

1,33 (шкала Полинга)

Цирко́ний (лат. Zirconium ; обозначается символом Zr) — элемент побочной подгруппы четвёртой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 40. Простое вещество цирконий (CAS-номер: 7440-67-7) — блестящий металл серебристо-серого цвета. Обладает высокой пластичностью, устойчив к коррозии. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Zr с гексагональной решёткой типа магния, β-Zr с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe, температура перехода α↔β 863 °C [1] .

История и происхождение названия

Цирко́ний в виде двуокиси впервые был выделен в 1789 году немецким химиком М. Г. Клапротом в результате анализа минерала циркона.

Происхождение самого слова циркон неясно. Возможно, оно происходит от арабского zarkûn (киноварь) или от персидского zargun (золотистый цвет).

Нахождение в природе

Соединения циркония широко распространены в литосфере. По разным данным кларк циркония от 170 до 250 г/т. Концентрация в морской воде 5·10 −5 мг/л [2] . Цирконий — литофильный элемент. В природе известны его соединения исключительно с кислородом в виде окислов и силикатов. Несмотря на то, что цирконий рассеянный элемент, насчитывается около 40 минералов, в которых цирконий присутствует в виде окислов или солей. В природе распространены главным образом циркон (ZrSiO₄)(67,1 % ZrO₂), бадделеит (ZrO₂) и различные сложные минералы (эвдиалит (Na, Ca)₅(Zr, Fe, Mn)[O,OH,Cl][Si₆O₁₇] и др.). Во всех земных месторождениях цирконию сопутствует Hf, который входит в минералы циркона благодаря изоморфному замещению атома Zr.

Циркон является самым распространенным циркониевым минералом. Он встречается во всех типах пород, но главным образом в гранитах и сиенитах. В графстве Гиндерсон (штат Северная Каролина) в пегматитах были найдены кристаллы циркона длиной в несколько сантиметров, а на Мадагаскаре были обнаружены кристаллы, вес которых исчисляется килограммами.

Бадделеит был найден Юссаком в 1892 г в Бразилии. Основное месторождение находится в районе Посус-ди-Калдас (Бразилия). Там была найдена глыба бадделеита весом около 30 т, а в водных потоках и вдоль обрыва бадделеит встречается в виде аллювиальной гальки диаметром до 7,5 мм, известной под названием фавас (от португальского fava — боб). Фавас обычно содержит свыше 90 % двуокиси циркония [3] .

Месторождения

Наиболее крупные месторождения циркония расположены на территории США, Австралии, Бразилии, Индии [4] .

В России, на долю которой приходится 10 % мировых запасов циркония (3 место в мире после Австралии и ЮАР), основными месторождениями являются: Ковдорское коренное бадделит-апатит-магнетитовое в Мурманской области, Туганское россыпное циркон-рутил-ильменитовое в Томской области, Центральное россыпное циркон-рутил-ильменитовое в Тамбовской области, Лукояновское россыпное циркон-рутил-ильменитовое в Нижегородской области, Катугинское коренное циркон-пирохлор-криолитовое в Читинской области и Улуг-Танзекское коренное циркон-пирохлор-колумбитовое [5] .

Получение

В промышленности исходным сырьем для производства циркония являются циркониевые концентраты с массовым содержанием диоксида циркония не менее 60-65 %, получаемые обогащением циркониевых руд.

Основные методы получения металлического циркония из концентратом — хлоридный, фторидный и щелочной процессы.

Хлоридный процесс основан на перевод циркония в летучий тетрахлорид ZrCl₄ (T_{сублимации} 331 °C) с дальнейшей его очисткой и последующим металлотермическим восстановлением магнием в циркониевую губку. Используются два варианта хлорирования концентратов: прямое хлорирование смеси циркониевых концентратов с коксом хлорируют при 900—1000 °С и хлорирование предварительно полученных спеканием концентратов с коксом смеси карбидов и карбонитридов циркония при 400—900 °С:

При фторидном методе на первой стадии циркониевый концентрат спекают с гексафторсиликатом калия при 600—700 °С:

Образовавшийся гексафторцирконат калия выщелачивают горячей водой и очищают фракционной перекристаллизацией от примеси гексафторгафната K₂HfF₆, после чего металлический цирконий получают электролизом расплава смеси гексафторцирконата калия и хлоридов калия и натрия.

Щелочной процесс является методом получения технически чистого диоксида циркония ZrO₂, из которого металлический цирконий получают хлоридным или фторидным методом. В этом процессе цирконий переводится в растворимую форму спеканием концентрата с гидроксидом натрия при 600—650 °С, карбонатом натрия при 900—1100 °С либо со смесью карбоната и хлорида кальция при 1000—1300 °С, после чего образовавшиеся цирконаты натрия Na₂ZrO₃ или кальция CaZrO₃ выщелачиваются соляной либо серной кислотами:

Водные растворы хлорида или сульфата цирконила далее очищаются и гидролизуются, осадок ZrO(OH)₂ прокаливают и получают технический диоксид циркония ZrO₂.

Физико-химические свойства

Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье.
На странице обсуждения должны быть пояснения.

Цирконий — блестящий серебристо-серый металл. Существует в двух кристаллических модификациях:

α-Zr — с гексагональной решёткой типа магния (а = 3,231 Å; с = 5,146 Å; z = 2; пространственная группаP6₃/mmc)
β-Zr — с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe (a = 3,61 Å; z = 2; пространственная группа Im3m). Переход α ↔ β происходит при 863 °C, ΔH перехода 3,89 кДж/моль. Добавки Al, Sn, Pb, Cd повышают, а Fe, Cr, Ni, Mo, Cu, Ti, Mn, Co, V и Nb понижают температуру перехода [1] .

Плотность α-циркония при 20 °C равна 6,5107 г/см³; температура плавления T_пл — 1855 °C [1] ; температура кипения T_кип — 4409 °C; удельная теплоёмкость (25-100 °C) 0,291 кДж/(кг·К) или 0,0693 кал/(г·°C), коэффициент теплопроводности (50 °C) 20,96 Вт/(м·К) или 0,050 кал/(см·сек·°C); температурный коэффициент линейного расширения (20-400 °C) 6,9·10 −6 ; удельное электрическое сопротивление циркония высокой степени чистоты (20 °C) 44,1 мкОм·см. температура перехода в состояние сверхпроводимости 0,7 К [6] .

Цирконий парамагнитен; удельная магнитная восприимчивость увеличивается при нагревании и при −73 °C равна 1,28·10 −6 , а при 327 °C — 1,41·10 −6 . Сечение захвата тепловых нейтронов 0,18·10 −28 м² (0,18 барн), примесь гафния увеличивает это значение, поэтому для изготовления твэлов применяется цирконий, хорошо очищенный от гафния. Чистый цирконий пластичен, легко поддаётся холодной и горячей обработке (прокатке, ковке, штамповке). Наличие растворённых в металле малых количеств кислорода, азота, водорода и углерода (или соединений этих элементов с цирконием) вызывает хрупкость циркония. Модуль упругости (20 °C) 97 ГН/м² (9700 кгс/мм²); предел прочности при растяжении 253 МН/м² (25,3 кгс/мм²); твёрдость по Бринеллю 640—670 МН/м² (64-67 кгс/мм²); на твёрдость очень сильное влияние оказывает содержание кислорода: при концентрации более 0,2 % цирконий не поддаётся холодной обработке давлением.

Внешняя электронная конфигурация атома циркония 4d 2 5s 2 . Для циркония характерна степень окисления +4. Более низкие степени окисления +2 и +3 известны для циркония только в его соединениях с хлором, бромом и иодом.

Компактный цирконий медленно начинает окисляться в пределах 200—400 °C, покрываясь плёнкой циркония двуокиси ZrO₂; выше 800 °C энергично взаимодействует с кислородом воздуха. Порошкообразный металл пирофорен — может воспламеняться на воздухе при обычной температуре. Цирконий активно поглощает водород уже при 300 °C, образуя твёрдый раствор и гидриды ZrH и ZrH₂; при 1200—1300 °C в вакууме гидриды диссоциируют и весь водород может быть удалён из металла. С азотом цирконий образует при 700—800 °C нитрид ZrN. Цирконий взаимодействует с углеродом при температуре выше 900 °C с образованием карбида ZrC. Карбид и нитрид циркония — твёрдые тугоплавкие соединения; карбид циркония — полупродукт для получения хлорида ZrCl₄. Цирконий вступает в реакцию со фтором при обычной температуре, а с хлором, бромом и иодом при температуре выше 200 °C, образуя высшие галогениды ZrHal₄ (где Hal — галоген).

Цирконий устойчив в воде и водяных парах до 300 °C, при более высоких температурах (начиная с примерно 700 °C) начинается экзотермическая пароциркониевая реакция

которая имеет важное значение при развитии аварий в ядерных реакторах с водным теплоносителем и/или замедлителем [7] .

Не реагирует с соляной и серной (до 50 %) кислотами, а также с растворами щелочей (цирконий — единственный металл, стойкий в щелочах, содержащих аммиак). С азотной кислотой и царской водкой он взаимодействует при температуре выше 100 °C. Растворяется в плавиковой и горячей концентрированной (выше 50 %) серной кислотах. Из кислых растворов могут быть выделены соли соответствующих кислот разного состава, зависящего от концентрации кислоты. Так, из концентрированных сернокислых растворов циркония осаждается кристаллогидрат Zr(SO₄)₂·4H₂O; из разбавленных растворов — основные сульфаты общей формулы x ZrO₂· y SO₃· z H₂O (где х : y > 1). Сульфаты циркония при 800—900 °C полностью разлагаются с образованием двуокиси циркония. Из азотнокислых растворов кристаллизуется Zr(NO₃)₄·5H₂O или ZrO(NO₃)₂· x H₂O (где x = 2-6), из солянокислых растворов — ZrOCl₂·8H₂O, который обезвоживается при 180—200 °C.

Биологическая роль и физиологическое действие

Цирконий не играет биологической роли в организме. Металлический цирконий и его нерастворимые соединения (оксид, силикат) обладают высокой биологической инертностью (свойством никак не взаимодействовать с тканями и жидкостями организма благодаря химической стойкости). О воздействии соединений циркония на организм ничего не известно. Пыль циркония представляет собой вещество с большой пожаро- и взрывоопасностью, поскольку может самовоспламениться на воздухе.

Циркониевые браслеты, рекламировавшиеся В.Кикабидзе и якобы снижающие артериальное давление, не оказывают реального терапевтического воздействия [8] , их возможное субъективное действие объясняется эффектом плацебо.

Применение циркония и его соединений

В промышленности цирконий стал применяться с 30-х годов XX века. Из-за высокой стоимости его применение ограничено.

Единственным предприятием, специализирующемся на производстве циркония в России (и на территории бывшего СССР), является Чепецкий механический завод (Глазов, Удмуртия).

Металлический цирконий и его сплавы

Ядерная энергетика

Цирконий имеет очень малое сечение захвата тепловых нейтронов и высокую температуру плавления. Поэтому металлический цирконий, не содержащий гафния, и его сплавы применяются в атомной энергетике для изготовления тепловыделяющих элементов, тепловыделяющих сборок и других конструкций ядерных реакторов.

Легирование

В металлургии применяется в качестве лигатуры. Хороший раскислитель и деазотатор, по эффективности превосходит Mn, Si, Ti. Легирование сталей цирконием (до 0,8 %) повышает их механические свойства и обрабатываемость. Делает также более прочными и жаростойкими сплавы меди при незначительной потере электропроводности.

Пиротехника

Цирконий обладает замечательной способностью сгорать в кислороде воздуха (температура самовоспламенения — 250 °C) практически без выделения дыма и с высокой скоростью. При этом развивается самая высокая температура для металлических горючих (4650 °C). За счет высокой температуры образующаяся двуокись циркония излучает значительное количество света, что используется очень широко в пиротехнике (производство салютов и фейерверков), производстве химических источников света, применяемых в различных областях деятельности человека (факелы, осветительные ракеты, осветительные бомбы, ФОТАБ — фотоавиабомбы; широко применялся в фотографии в составе одноразовых ламп-вспышек, пока не был вытеснен электронными вспышками). Для применения в этой сфере представляет интерес не только металлический цирконий, но и его сплавы с церием, дающие значительно больший световой поток. Порошкообразный цирконий применяют в смеси с окислителями (бертолетова соль) как бездымное средство в сигнальных огнях пиротехники и в запалах, заменяя гремучую ртуть и азид свинца. Проводились удачные эксперименты по использованию горения циркония в качестве источника света для накачки лазера.

Сверхпроводник

Сверхпроводящий сплав 75 % Nb и 25 % Zr (сверхпроводимость при 4,2 K) выдерживает нагрузку до 100 000 А/см².

Конструкционный материал

В виде конструкционного материала идет на изготовление кислотостойких химических реакторов, арматуры, насосов. Цирконий применяют как заменитель благородных металлов. В атомной энергетике цирконий является основным материалом оболочек твэлов.

Медицина

Цирконий обладает высокой стойкостью к воздействию биологических сред, даже более высокой, чем титан, и отличной биосовместимостью, благодаря чему применяется для создания костных, суставных и зубных протезов, а также хирургического инструмента. В стоматологии керамика на основе диоксида циркония является материалом для изготовления зубопротезных изделий. Кроме того, благодаря биоинертности этот материал служит альтернативой титану при изготовлении дентальных имплантатов.

Цирконий применяется для изготовления разнообразной посуды, обладающей отличными гигиеническими свойствами благодаря высокой химической стойкости.

Соединения

Диоксид циркония (т. пл. 2700 °C). Область применения — производство огнеупоров-бакоров (бакор — бадделеит-корундовая керамика). Применяется в качестве заменителя шамота, так как в 3—4 раза увеличивает кампанию в печах для варки стекла и алюминия. Огнеупоры на основе стабилизированной двуокиси применяются в металлургической промышленности для желобов, стаканов при непрерывной разливке сталей, тиглей для плавки редкоземельных элементов. Также применяется в керметах — керамикометаллических покрытиях, которые обладают высокой твёрдостью и устойчивостью ко многим химическим реагентам, выдерживают кратковременные нагревания до 2750 °C. Двуокись — глушитель эмалей, придает им белый и непрозрачный цвет. На основе кубической модификации двуокиси циркония, стабилизированной скандием, иттрием, редкими землями, получают материал — фианит (от ФИАНа где он был впервые получен), фианит применяется в качестве оптического материала с большим коэффициентом преломления (линзы плоские), в медицине (хирургический инструмент), в качестве синтетического ювелирного камня (дисперсия, показатель преломления и игра цвета больше, чем у бриллианта), при получении синтетических волокон и в производстве некоторых видов проволоки (волочение). При нагревании диоксид циркония проводит ток, что иногда используется для получения нагревательных элементов, устойчивых на воздухе при очень высокой температуре. Нагретый цирконий способен проводить ионы кислорода как твердый электролит. Это свойство используется в промышленных анализаторах кислорода.

Диборид циркония ZrB₂ — тугоплавкое соединение. Диборид циркония в промышленности синтезируют как из тетрахлорида циркония:

ZrCl₄ + 2 BBr₃ + 5 H₂ 2 + 4 HCl + 6 HBr ,

так и из металлического циркония:

7 Zr + 3 B₄C + B₂O₃ 2 + 3 CO

В различных смесях с нитридом тантала и карбидом кремния является материалом для производства резцов.

Карбид циркония (температура плавления 3530 °C)

Бериллид циркония

Гидрид циркония применяется в атомной технике как весьма эффективный замедлитель нейтронов. Также гидрид циркония служит для покрытия цирконием в виде тонких плёнок с помощью термического разложения его на различных поверхностях.

Нитрид циркония материал для керамических покрытий, температура плавления около 2990 °C , гидролизуется в царской водке. Нашёл применение в качестве покрытий в стоматологии и ювелирном деле.

Изотопы

В природной смеси содержится пять изотопов циркония ( 90 Zr, 91 Zr, 92 Zr, 94 Zr и 96 Zr), причём 96 Zr слабо радиоактивен (двойной бета-распад с периодом полураспада 2,4·10 19 лет).

Стоимость

Цена циркониевого концентрата составляла 400$ в 1997 году, 360$ в 2003 году, 780$ в 2008 году. [источник не указан 288 дней]

Цирконий – полезные свойства и опасность металла

Этот металл универсален: его свойства используют металлурги, ядерщики, ювелиры, стоматологи, ортопеды. Запасы циркония на планете внушительны, их хватит всем.

Что представляет собой

Цирконий – это пластичный серебристо-белый металл.

Благородно-приглушенный блеск, толика матовости позволяют отличить его от других металлов.

Элемент периодической системы Менделеева №40. Международное обозначение Zr (Zirconium).

По составу это пять природных изотопов.

Как был открыт

История открытия металла охватывает полтора столетия:

Диоксид вещества первым получил немецкий химик Мартин Клапрот (1789 год). Исходником послужил минерал циркон.
Почти через сорок лет его шведский коллега Иенс Берцелиус получил свободный, но загрязненный примесями цирконий.
Образцы циркония как чистого металла удалось выделить к 1925 году голландцу Антону ван Аркелю.

Происхождение термина «циркон» толкуют две версии: от созвучных арабского либо фарси. Они означают, соответственно, «киноварь» и «золотистый».

Как представлен в природе

Цирконий не относится к редким металлам. Но крупных месторождений не образует, рассеявшись по массиву земной коры.

Тонна земной коры содержит 170-250 г вещества, литр воды – 0,00005 мг.

Главная форма нахождения в природе – четыре десятка минералов. Самые известные и распространенные: циркон, бадделеит, эвдиалит. Формула последнего содержит два десятка символов.

Циркон Эвдиалит

В структуре всех минералов циркона присутствует гафний. Он же «сопровождает» цирконий на месторождениях.

Месторождения

Первая тройка стран по запасам сырья – Австралия, ЮАР, Россия. Крупными массивами породы располагают Бразилия, США, Индия.

На долю России приходится десятая часть глобальных запасов:

Большинство сосредоточено на Европейской части (Мурманская, Тамбовская, Нижегородская области).
За Уралом это Томская, Читинская области.
Неисчерпаемый резерв представляют сиениты Хибин на Кольском полуострове.

В США и на Мадагаскаре находят образцы циркона ювелирных либо коллекционных кондиций. В Хибинах – эвдиалиты.

Технология получения

Промышленное производство нацелено на получение металлического циркония.

Кристаллы Циркония

Для этого циркониевую руду обогащают до отметки 61-65% по диоксиду в составе. Концентрат преобразуют хлоридным, фторидным либо щелочным методами.

Способ получения технологически чистого вещества (ZrO2) основан на щелочном процессе. Концентрат спекают, выщелачивают, очищают, гидролизуют.

Физико-химические характеристики

Физические и химические свойства вещества зависят от состава:

Освобожденный от примесей цирконий пластичен, легко обрабатывается при любой температуре (ковка, штамповка, прокат).
Даже малые доли газов (азот, водород, кислород, углерод) в составе делают пластичный металл хрупким. Например, наличие более 0,2% кислорода исключает прессовку.
При 200°C покрывается оксидной пленкой. Цвет металла меняется.

Примеси в составе ухудшают характеристики циркония.

Свойства атома
Название, символ, номер	Цирко́ний / Zirconium (Zr), 40
Атомная масса (молярная масса)	91,224(2) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d2 5s2
Радиус атома	160 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	145 пм
Радиус иона	(+4e) 79 пм
Электроотрицательность	1,33 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	0
Степени окисления	0, +1, +2, +3, +4
Энергия ионизации (первый электрон)	659,7 (6,84) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	6,506 г/см³
Температура плавления	2125 K
Температура кипения	4650 K
Уд. теплота плавления	19,2 кДж/моль
Уд. теплота испарения	567 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,3 Дж/(K·моль)
Молярный объём	14,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	гексагональная
Параметры решётки	a = 3,231, c = 5,148 Å
Отношение c/a	1,593
Температура Дебая	291 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 22,7 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-67-7

Мелкодисперсный порошковый цирконий воспламеняется при «средней» температуре. Это единственный недостаток металла.

Где используется

Цирконий применяют самостоятельно, в сплавах и соединениях. Для многих сфер его применение избавляет от закупки дорогих благородных металлов.

Промышленность

Здесь нашли применение металл и сплавы:

Металлургия. Материал огнеупоров для плавильных процессов. Легирующая присадка: 0,8% циркония в составе улучшает механические и утилитарные свойства сталей. Повышается порог прочности, термостойкости медных сплавов.
Ядерная энергетика. Начинка реакторов на АЭС (например, оболочка тепловыводящих элементов – ТВЭЛов).
Сверхпроводник. Сплав циркония с ниобием (1:3).
Конструкционный материал. Арматура, насосы, химическое оборудование, устойчивое к кислотам.

Его добавляют к керамико-металлическим покрытиям для повышения их химической стойкости.

Фианиты

Кубическая модификация диоксида циркония плюс микродозы редкоземельных металлов – основа при производстве фианитов.

Фианит

Материал создан в Советском Союзе (1960-е годы), назван по месту изобретения – Физический институт Академии наук СССР (ФИАН).

Фианит применяется для практических и эстетических целей:

Линзы, другая оптика специального назначения.
Хирургический инструментарий.
Синтетические волокна, проволока.

Это финансово доступный заменитель натуральных бриллиантов в ювелирных изделиях. Создают камешки нужного цвета, размера, формы. Ювелиры оправляют фианиты золотом, платиной, серебром.

Другие сферы

Кроме «серьезных» отраслей, достоинства металла оценены в других сферах:

Пиротехника. Бездымный, яркий фейерверк невозможен без этого металла. Его используют производители химических источников света (осветительные бомбы/ракеты, факелы). Еще больше света дает циркониево-цериевый сплав.
Медицина. Оценена «нейтральность» вещества к биологическому воздействию. Из диоксида циркония делают хирургический инструментарий, протезы взамен утраченных костей, разрушенных суставов, зубов.

В стоматологии керамику на основе циркония ставят выше титановой: она служит пожизненно.

Товары широкого потребления. Из циркония, сплавов изготавливают посуду. Химико-биологическая стойкость, другие свойства металла обеспечивают соответствие изделий санитарным стандартам.

Добавка вещества в эмаль делает ее матово-белой.

Влияние на человека

Цирконий не синтезируется биологическими организмами, но может поступать вовнутрь из воздуха либо с пищей.

Биологическое воздействие

Металл нашел применение медициной в следующих качествах:

Антисептик – стимуляция заживления ран, защита от проникновения инфекций, гноения.
Антиаллерген – сглаживает проявления аллергии.
Защита от радиации.

Целители утверждают: серьги из металла в составе исцеляют кожу, гипертонию, артрозы, артриты.

Недостаток/избыток

«Отравиться» цирконием из продуктов питания невозможно: он содержится в микродозах.

Опасным может быть воздействие пыли металла на работников металлургических и добывающих предприятий.

Раздражение кожных покровов.
Пневмония.
Болезни легких.

Металл аккумулируется мягкими тканями. Курс лечения предусматривает мероприятия по интоксикации организма.

Питание

Цирконием насыщены баранина, орехи (мускат, фисташки), бобовые. Он есть в перце чили, растительных маслах, крупах (овсяной, рисе, пшенной).

Ежесуточно человеку требуется 350 – 750 мкг элемента, в зависимости от возраста и массы тела.

Стоимость продукции из циркония определяется видом (руб./кг):

Порошок – 7 500.
Пруток – 7 760 – 9 750.
Концентрат – 108 – 880.
Фольга – 114 – 2 560.

Разброс цены объясняется характеристиками товара (марка изделия, степень обработки, величина партии).

Циркон 💎 — младший брат алмаза

Камень циркон — редкий и недооцененный минерал. Он известен с древних времен, но судьба обошлась с цирконом не вполне справедливо. Его настолько часто путали с другими камнями, в частности, выдавали за алмаз, что характеристики самого циркона забылись. Сейчас найти его в продаже намного труднее, чем более дорогой бриллиант.

История и происхождение

В первую очередь определимся с терминологией.

Циркон — это камень, природный минерал, представляющий собой ортосиликат циркония — соль данного металла, соединение с кремнием.

Цирконий — металл серебристо-белого цвета, мягкий, коррозионно-устойчивый. В чистом виде в природе не встречается, присутствует в виде различных химических соединений. Впервые металл цирконий был получен из камня циркона.

Ограненный циркон и без огранки

Фианит — искусственный циркон. Диоксид циркония. В ювелирном искусстве используется как бюджетный заменитель бриллианта. Его часто называют цирконом даже продавцы ювелирных магазинов, однако к своему природному собрату он не имеет никакого отношения. Стоимость фианита намного ниже стоимости циркона.

Циркон — природный минерал магматического происхождения. Может содержать в себе до 4 % еще более редкого металла гафния. Часто встречается в гранитных, пегматитных, сиенитных породах.

В составе циркона могут присутствовать радиоактивные элементы — радий и уран (в незначительных количествах). Последний является хроматофором, придающим камню зеленый цвет, поэтому зеленые цирконы держать дома не стоит.

Все цирконы имеют радиационный фон выше среднего земного, но только у зеленых он может повредить здоровью.

Название камня восходит к персидскому «заргун», обозначающему золотистый цвет, цвет Солнца. Добываемые в Персии (современный Иран) камни были преимущественно желтых оттенков.

Циркон

Прародина этого самоцвета — Персия и западная Индия (современный Пакистан и индийский штат Пенджаб). В этих регионах добыча циркона ведется с начала первого тысячелетия. Индусы и персы очень ценили этот самоцвет, они считали его «младшим братом алмаза», так как камень похож на алмаз по твердости (хотя и уступает ему) и при этом обладает характерным алмазным блеском.

Другие названия минерала — гиацинт, жаргон, азорит.

В Европе он известен с конца XVI века, но как самостоятельный драгоценный или полудрагоценный камень не рассматривался. Его часто путали с другими драгоценными камнями. Известность к циркону пришла в начале XX века, когда ему нашли и промышленное, и ювелирное применение.

Циркон — слабо окрашенный или бесцветный кристалл. Твердость — 7,5–8 единиц по шкале Мооса. Он тверже стекла, находится на одном уровне с корундами — рубином и изумрудом. Характеристики:

Уступает алмазу.
Хрупок, легко раскалывается.
Блеск — алмазный.

Содержит много примесей других металлов, как безобидных: железо, титан, алюминий, так и сравнительно опасных: уран, стронций, радий, гафний. В составе могут присутствовать оксиды железа и кальция.

Формула	ZrSiO4
Цвет	Коричневый, красновато-коричневый, бесцветный, серый, зелёный
Блеск	Алмазный
Прозрачность	Прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный
Твердость	7,5
Спайность	Неявная
Излом	Полураковистый до раковистогоi
Плотность	4,6—4,7 г/см³

В данный период главный поставщик циркона на мировой рынок — Шри-Ланка. Она же — и основной компрометатор камня, так как островные ювелиры склонны выдавать цирконы в бриллиантовой огранке за бриллианты. Ведется разработка крупных месторождений в США, Канаде, Бразилии, Норвегии и на Мадагаскаре.

В России месторождений циркона немного, его в основном добывают как сопутствующий минерал при разработке алмазных копей в Якутии и некоторых месторождений полудрагоценных камней на Урале.

Добыча ведется либо в россыпях гранитных и других магматических пород, либо в кимберлитовых трубках. Реже — карьерным способом.

Камень редок. Большинство найденных экземпляров имеют очень малые размеры, не достигающие и одного карата. Крупные экземпляры циркона встречаются очень редко.

Цвета и подвиды

Основной цвет камня — красновато-коричневый, варьируется от рубинового до темно-коричневого. Степень прозрачности различается: непрозрачный, полупрозрачный, прозрачный. Чем хуже прозрачность, тем больше в камне примеси других металлов.

Видимые вкрапления, точки, полосы, блестки отсутствуют. После шлифовки и огранки цирконы приобретают чистый облик благородных кристаллов.

Помимо красного, в природе встречаются следующие разновидности минерала:

Натуральный желтый подвид циркона называется жаргон. Красный или красно-коричневый — гиацинт. Густо-коричневый, до черноты — малакон. Бесцветный — матарский алмаз. Кроме того, в ювелирном деле применяется никогда не встречающийся в природе сине-голубой циркон, похожий на сапфир. Он называется старлит, его получают путем отжига гиацинтов. Со временем старлиты теряют густоту и яркость цвета, поэтому ценятся меньше сапфиров.

Зеленая разновидность камня собственного наименования не имеет. В ювелирном деле зеленые цирконы не используют из-за опасности их для здоровья.

Лечебные свойства

Литотерапевты считают, что лечебные свойства камня обусловлены в первую очередь его внутренним строением. Кристалл циркона по структуре имеет дипирамидальную форму, то есть повторяет контуры двойной пирамиды. Она-то и влияет на свойства камня циркона.

Наиболее полно они проявляются у гиацинта. Красный камень неразрывно связан с кровеносной и сердечно-сосудистой системой. Частично отвечает за регенерацию, то есть способность организма к самовосстановлению после травм. Кольцо с вставкой из гиацинта, надетое на средний палец, помогает восстановиться после операции или ранения, ускоряет сращивание тканей при внешних и внутренних повреждениях.

Кулон с гиацинтом либо просто поднесенный ближе к лицу камень помогает остановить носовое кровотечение. Тот же кулон либо ожерелье с красными или красно-коричневыми цирконами помогают организму поддерживать хорошее самочувствие при ишемической болезни сердца.

Жаргоны, то есть камни желтых оттенков, ассоциируются с печенью.

Они помогают печени лучше справляться с природными обязанностями — выводить токсины и яды. Кольцо с жаргоном снимает симптомы при отравлениях, в том числе алкогольных.

Темно-коричневые малаконы помогают бороться с простудой и воспалительными процессами в носоглотке и бронхах. Облегчают состояние больного при пневмонии, запущенном гайморите, остром рините и синусите.

Бесцветные матарские алмазы способствуют похудению и мышечному тонусу. Кроме того, все без исключения цирконы благотворно влияют на нервную систему.

Волшебные свойства

В мире магии «младший брат алмаза» имеет репутацию правдолюбца и борца за справедливость. Подобно жемчугу, он не любит лживых людей, но в отличие от него помогает хозяину определять лжецов. Циркон наделяет своего владельца чутьем на ложь, лицемерие и неоправданную лесть. Если он оказывается на руке человека, занимающегося мошенничеством, то может довести своего хозяина до тюрьмы.

Свойства циркона прочно связаны с деньгами и бизнесом высокой степени риска. Цирконовые украшения стоит носить владельцам венчурных компаний, где до последнего не ясно, окажется разработка удачной или нет.

Гиацинт и жаргон любят новаторов, честно рискующих своими деньгами, разрабатывающих новые продукты, открывающих новые земли — одним словом, людей, создающих новое. Поэтому циркон — идеальный талисман для путешественника, исследователя, бизнесмена, открывающего заграничные рынки, изобретателя или конструктора.

Это специфический «мужской» камень, но подходит он и некоторым дамам. Девушкам-ученым серьги из золота с прозрачными цирконами (не фианитами!) принесут ясный ум, усилят логические способности и помогут взглянуть на известную проблему под принципиально другим углом.

К числу магических свойств циркона во времена Ренессанса относилась способность хранить солдата в бою. Красные и желтые камни были популярны как обереги у европейских наемников — генуэзцев, швейцарцев, немцев. Считалось, что они даруют удачу тем, кто честно сражается в первых рядах, но не любят трусов.

Зодиакальная совместимость

Магические свойства камня наиболее полно раскрываются у людей Воды и Земли — именно к этим стихиям относится циркон. Но у каждой стихии есть один знак Зодиака, который циркон недолюбливает. У Воды это слишком мягкие и женственные Рыбы, у Воздуха — слишком эгоистичные Весы, у Земли — не по-хорошему упрямый Телец, у Огня — порывистый и непостоянный Стрелец. Представителям этих знаков ни гиацинт, ни какая-либо другая разновидность этого минерала не подходит. Все остальные могут носить его без опаски, только огненным знакам рекомендуются самоцветы максимально темного оттенка.

Знак зодиака	Совместимость
Овен	+++
Телец	-
Близнецы	+
Рак	-
Лев	+
Дева	+
Весы	-
Скорпион	+
Стрелец	-
Козерог	+
Водолей	+++
Рыбы	-

(«+++» — подходит идеально, «+» — можно носить, «-» — категорически противопоказан)

Совместимость с другими камнями

Значение «младшего брата алмаза» в плане принадлежности к стихиям — это союз Земли и Воды, в астрологическом он находится под покровительством Юпитера. Этот камень придирчив к своим соседям. Он категорически протестует против компании «старшего брата» — алмаза или бриллианта, не любит и рубины, которые сияют ярче, чем он сам. Союз Земли и Воды своим основным противником видит Огонь, поэтому гранаты тоже «в пролете».

Кольцо с цирконом

Лучшие соседи для этого самоцвета — минералы Земли и Воды, кроме мориона. С морионом он несовместим из-за планетарного несоответствия.

Хорошо сочетается циркон:

с агатами и халцедонами разных видов;
яшмой;
гелиотропом;
малахитом;
бирюзой;
изумрудом;
опалом;
авантюрином;
серпентином;
меланитом;
лабрадором.

Сочетание с минералами Воздуха — сомнительное. Предсказать, как поведет себя каждый из этих камней, невозможно. Поэтому личный выбор каждого, носить ли циркон одновременно:

с хрусталем;
лазуритом;
дымчатым кварцем;
аметистом;
амазонитом;
хризопразом.

Сфера применения

Область применения цирконов ювелирного качества всех цветов — это вставки в драгоценности. Лучшей оправой считается желтое золото, встречается серебро, платина не используется. Встречается дорогая, элитная бижутерия с гиацинтами, малаконами и старлитами.

Кольцо с прозрачным цирконом

Среди украшений из циркона можно назвать серьги, кольца, кулоны, реже — диадемы и подвески. Ожерелья — редкость.

Основная роль, предписанная прозрачным кристаллам, — быть заменителями бриллиантов. Они стоят дешевле бриллианта, но дороже фианита.

Основные типы огранки — бриллиантовая либо кабошон.

Цена за грамм этого минерала начинается от 50 долларов в зависимости от его качества.

Способы узнать подделку

По иронии судьбы циркон сам часто служит недобросовестным ювелирам подделкой под бриллиант. Оценщик может узнать его, рассмотрев под лупой — у бриллианта одинарное, а не двойное преломление света. Также младшего брата алмаза, выдающего себя за старшего, помогает определить теплопроводный щуп.

В свою очередь за циркон, пользуясь игрой слов, часто выдают фианиты (фианит — оксид циркония). При этом фианит тяжелее.

Единственный достоверный способ самостоятельно отличить фианит от циркона — проверить камень под лупой при ярком освещении. Вы заметите оптическую иллюзию — удвоенный блеск на гранях кристалла. Ее дает дипирамидальная структура — фирменный признак циркона.

Как носить и ухаживать

Традиционное место кольца с гиацинтом — на среднем пальце. Если в золоте, то на правой руке, в серебре — на левой.

Изделие с цирконом

Камень отличается высокой твердостью, но хрупкостью. Не выдерживает ударных воздействий: после случайного удара о стену или другой предмет на поверхности камня может образоваться трещина или скол. Поэтому носить любые украшения с этим самоцветом нужно предельно аккуратно, не допуская ударов. Не рекомендуется также длительное воздействие прямых солнечных лучей, особенно для старлитов — под их действием они постепенно теряют насыщенность цвета.

Мыть серьги, перстень или подвеску с цирконом нужно простым мыльным раствором.

При сильной загрязненности допустима щадящая кухонная «химия», но лучшее средство очистки — жесткая зубная щетка с зубным порошком.

Период для покупки

Ко времени покупки циркон нетребователен. Если камень признает вас, то будет верно служить, в какое бы время вы его ни приобрели.

Читайте также: