քիմիական միացություն From Wikipedia, the free encyclopedia
Ցիրկոնիում (լատին․՝ Zirconium), քիմիական նշանը՝ Zr, տարրերի պարբերական համակարգի 5-րդ պարբերության, 4-րդ խմբի տարր։ Կարգահամարը՝ 40, ատոմական զանգվածը՝ 91,22։ d տարր է, ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 4s24p64d25s2։ К,L և М թաղանթները լրացված են։ Մետաղական ցիրկոնիումը թեև ոչ մաքուր, սև փոշու ձևով առաջինն ստացել է Ի․ Բերցելիուսը (1825)։ Ցիրկոնիումը արծաթասպիտակ, բնորոշ փայլով մետաղ է։ Առաջացնում է α և β ձևափոխություններ (α↔β անցումը տեղի ունի 863 °C-ում)[3]։
| |||||
---|---|---|---|---|---|
Ատոմի հատկություններ | |||||
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ | Ցիրկոնիում / Zirconium (Zr), Zr, 40 | ||||
Խումբ, պարբերություն, բլոկ | 4, 5, | ||||
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված) | 91,224(2)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ) | ||||
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա | [Kr] 4d2 5s2 | ||||
Ատոմի շառավիղ | 160 պմ | ||||
Քիմիական հատկություններ | |||||
Կովալենտ շառավիղ | 145 պմ | ||||
Իոնի շառավիղ | (+4e)79 պմ | ||||
Էլեկտրաբացասականություն | 1,33 (Պոլինգի սանդղակ) | ||||
Էլեկտրոդային պոտենցիալ | 0 | ||||
Օքսիդացման աստիճաններ | 0, +1, +2, +3, +4 | ||||
Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն) | 659,7 (6,84) կՋ/մոլ (էՎ) | ||||
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ | |||||
Հալման ջերմաստիճան | 2125 Կ | ||||
Եռման ջերմաստիճան | 4650 Կ | ||||
Մոլյար ջերմունակություն | 25,3[2] Ջ/(Կ·մոլ) | ||||
Մոլային ծավալ | 14,1 սմ³/մոլ | ||||
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց | |||||
Բյուրեղացանցի կառուցվածք | Վեցանկյուն | ||||
Բյուրեղացանցի տվյալներ | a=3,231 c=5,148 | ||||
Դեբայի ջերմաստիճան | 291 Կ | ||||
Այլ հատկություններ | |||||
Ջերմահաղորդականություն | (300 Կ) 22,7 Վտ/(մ·Կ) | ||||
CAS համար | CAS գրանցման համար? |
40 | Ցիրկոնիում |
91,224 | |
4d25s2 |
Ցիրկոնիումը հայանաբերել է գերմանացի քիմիկոս Մ․ Կլապրոաը (1879), որը Ցեյլոնից բերված թանկարժեք բարից՝ ցիրկոնից, անջատեց ցիրկոնիումի օքսիդը (ZrO2)։ Մետաղական ցիրկոնիումը թեև ոչ մաքուր, սև փոշու ձևով առաջինն ստացել է Ի․ Բերցելիուսը (1825)[4]։
Մաքուր՝ ձուլածո ցիրկոնիում ստացվեց միայն 1925 թվականին, յոդիդային ռաֆինացմամբ (նիդերլանդացի գիտնականներ՝ Ա․ վան Արկել և Ի․ դե Բուր)։
Ցիրկոնիումի անվանումը ծագել է ցիրկոն միներալի անունից։ Ցիրկոնիումը երկրակեղևում տարածված (դանդաղ տեղաշարժվող) տարր է, կազմում է նրա զանգվածի 1,7•10−2%-ը (տարածվածությամբ 19-րդն է)։
Ցիրկոնիումը երկրակեղևում տարածված (դանդաղ տեղաշարժվող) տարր է, կազմում է նրա զանգվածի 1,7•10−2%-ը (տարածվածությամբ 19-րդն է)։ Հայտնի են ցիրկոնիումի 27 միներալները, որոնցից արդյունաբերական նշանակություն ունեն բադդելեիտը՝ ZrO2 և ցիրկոնը։ Ցիրկոնիումի կոնցենտրացիան ծովի ջրում կազմում է 5·10−5 մգ/լ[5]։ Ցիրկոնիումը լիտոֆիլ տարր է։ Բնության մեջ հանդիպում է միայն միացությունների ձևով։ Չնայած նրան, որ ցիրկոնումը ցրված տարր է, հաշվում են մոտ 40 միերալ, որոնցում հանդես է գալիս օքսիդների կամ աղերի տեսքով։
Ցիրկոնը հանդիասնում է ցիրկոնիումի միներալներից ամենատարածվածը[6]։ Բադդելիտը հայտնաբերվել է 1892 թվականին Բրազիլիայում, հիմնական հանքավայրերը գտնվում են Պոսուս դի Կալդաս։ Այստեղ հայտնաբերվել է մոտ 30 տ բադդելիտ։
Ցիրկոնիումի առավել մեծ հանքավայրերը գտնվում են ԱՄՆ-ում, Ավստրալիայում, Բրազիլիայում, Հնդկաստանում[7]։
Ռուսաստանում ցիրկոնիումի համաշխարհային պաշարները կազմում են 10 %, հիմնական հանքավայրերը գտնվում են՝ Մուրմանսկի մարզում, Տուգանսկում՝ Տոմսկի մարզ, Նիժնի Նովգորոդում[8]։
Ցիրկոնիումի (IV) աղերը հեշտությամբ հիդրոլիզվում են։ Ցիրկոնիումի ստացման հիմնական հումքը ԽՍՀՄ-ում ցիրկոնն է։
Ձուլածո ցիրկոնիումը ստանում են մամլված փոշին վակուումում հալելով։
Գերմաքուր ցիրկոնիումը ստանում են աղեղային վառարանում կամ յոդային ռաֆինացմամբ ստացված մետաղն էլեկտրոնային ճառագայթով հալելով։
Ցիրկոնիումի ստացման հիմանակն եղանակները՝ քլորիդի, ֆտորիդի և ալկալիների կոնցենտրատներն են։
Ցիրկոնիումը արծաթասպիտակ, բնորոշ փայլով մետաղ է։ Առաջացնում է α և β ձևափոխություններ (α↔β անցումը տեղի ունի 863 °C-ում)։ Ցիրկոնիումի հալman ջերմաստիճանը 1855 °C է, եռմանը՝ 4340 °C, խտությունը՝ 6450 կգ/մ3։ Մաքուր ցիրկոնիումը պլաստիկ է, հեշտությամբ ենթարկվում է մամլման, գլանման և այլ սառը կամ տաք մշակման։
Մետաղների լարման շարքում ցիրկոնիումը գտնվում է ջրածնից (նաև ցինկից և մանգանից) ձախ։ Միացություններում առավելապես քառարժեք է, ցուցաբերում է +4, հազվադեպ՝ + 1, +2 և +3 օքսիդացման աստիճաններ։ Քիմիական հատկություններով նման է հաֆնիումին։
Սովորական պայմաններում ձուլածո ցիրկոնիում քիմիապես պասսիվ է և կոռոզիակայուն, պատվում է օքսիդի պաշտպանիչ շերտով։ Թթվածնի հետ հեշտությամբ միանում է 800 °C-ից բարձր տաքացնելիս (200-400 °C-ում՝ շատ դանդաղ)։
Ցիրկոնիումի փոշին ինքնահրկիզվող է, օդում կարող է բռնկվել անգամ սենյակային ջերմաստիճաններում։ Առաջանում է ցիրկոնիումի (IV) օքսիդ՝ ZrO2։
Ցիրկոնիումը ջրածնի հետ առաջացնում է հիդրիդներ՝ ZrH, ZrH2, և պինդ լուծույթներ։
Ֆտորի հետ ցիրկոնիումը միանում է սովորական պայմաններում, մյուս հալոգենների հետ՝ տաքացնելիս (200 °C), ստացվում են ցիրկոնիումի (IV) հալոգենիդները՝ ZrX4։
Տաքացնելիս ցիրկոնիումը միանում է նաև բորի, ազոտի (700-800 °C), ածխածնի (900 °C) հետ՝ առաջացնելով բորիդ՝ ZrB2, նիտրիդ՝ ZrN և կարբիդ՝ ZrC։
Մետաղների հետ առաջացնում է համաձուլվածքներ և ներմետաղական միացություններ։ Ցիրկոնիումը կայուն է ջրի և ջրային գոլորշիների (մինչև 300 °C), աղաթթվի, նոսր (< 50%) ծծմբական թթվի և ալկալիների նկատմամբ (միակ մետաղն է» որ չի լուծվում ամոնիակ պարունակող ալկալիներում)։
Ազոտական թթվում և արքայաջրում լուծվում է տաքացնելիս (>100 °C)։ Ցիրկոնիումի (IV) աղերը հեշտությամբ հիդրոլիզվում են։
Ցիրկոնիումը և նրա համաձուլվածքներն օգտագործվում են միջուկային ռեակտորներում, հրթիռներում, թռչող և այլ սարքերում, քիմիական մեքենաշինության մեջ։
Փոշեկերպ ցիրկոնիում օգտագործվում է պիրոտեխնիկայում և պայթուցիկ նյութերի արտադրության մեջ։ Ցիրկոնային հրակայուն նյութերն (պարունակում են ZrO2 կամ ZrSiO4) օգտագործվում են մետաղաձուլության և հրթիռաշինության մեջ։
Ցիրկոնիումի կարբիդ, ZrC, ցիրկոնիումի միացությունն ածխածնի հետ։ Մոխրագույն, դժվարահալ (3800 °C), բյուրեղական նյութ է։ Լուծվում է արքայաջրում և տաք, խիտ ծծմբական թթվում։ Օգտագործվում է որպես մետաղների դժվարահալ ծածկույթներ, հղկանյութ, խեցանյութերի բաղադրիչ։
Ստացվում է ցիրկոնիումի տետրաքլորիդի սինթեզով.
Բնական ցիրկոնիումը բաղկացած է 90Zr (51,46 %), 91Zr (11,13), 92Zr (17,11), 94Zr (17,4) և 96Zr (2,8) կայուն իզոտոպներից։ Ստացվել են 81-99 զանգվածի թվերով 14 ռադիոակտիվ իզոտոպները, որոնցից 95Zr (T1/2= 95 օր) օգտագործվում է որպես իզոտոպային ինդիկատոր։ Ամենից կայուն է 93Zr (T1/2= 1,5•106 տարի, β-) իզոտոպը։
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.