Циркониум

Како и другите транзициони метали , циркониумот формира широк спектар на неоргански соединенија и координатни комплекси .^[22] Во принцип, овие соединенија се безбојни дијамагнетни цврсти материи при што циркониумот има оксидациона состојба +4. Значително помалку Zr (III) соединенија се познати, а Zr (II) е многу ретка.

Оксиди, нитриди и карбиди

Најчест оксид е циркониум диоксид , ZrO ₂ , исто така познат како цирконија . Оваа јасна до бела боја солидна супстанца има исклучителна цврстина на фрактури и хемиска отпорност, особено во својата кубна форма.^[23] Овие својства ја прават цирконијата корисна како топлинска бариера,^[24] иако тоа е исто така заедничка дијамантна замена.^[23] Циркониум моноксид, ZrO, исто така е познат и кај ѕвезди од типот S кои се препознаваат со откривање на нејзините оддавни линии во видливиот спектар.^[25]

Циркониевиот волан има невообичаено својство да се намалува во сите димензии кога се загрева, додека повеќето други супстанции се шират кога се загреваат.^[8] Цирконил хлоридот е редок, во вода растворлив циркониумов комплекс со релативно комплицирана формула [Zr ₄ (OH) ₁₂ (H ₂ O) ₁₆ ] Cl ₈ .

Циркониум карбид и циркониум нитрид се рефрактерни цврсти материи. Карбидот се користи за алатки за дупчење и за сечење рабови. Исто така, се познати фази на циркониум хидрид.

Олово цирконат титанат (PZT) е најчесто користениот пиезоелектричен материјал, со апликации како што се ултразвучни трансформери, хидрофони, заеднички шински вбризгувачи, пьезоэлектрични трансформатори и микро-актуатори.

Халиди и псевдохалиди

Сите четири заеднички халиди се познати, ZrF <sub id="mwvQ">4</sub> , ZrCl <sub id="mwvw">4</sub> , ZrBr <sub id="mwwQ">4</sub> и ZrI <sub id="mwww">4</sub> . Сите имаат полимерни структури и се далеку помалку испарливи од соодветните мономерни титан тетрахалиди. Сите имаат тенденција да се хидролизираат за да ги добијат т.н. оксихариди и диоксиди.

Соодветните тетра алкоксиди се исто така познати. За разлика од халогените, алкоксидите се раствораат во неполарни растворувачи. Диводород хексафлуороцирконат се користи во индустријата за метална завршна обработка како средство за офорт за промовирање на слепување на боја.^[26]

Хемијата на органо-циркониум е проучување на соединенија кои содржат врска на јаглерод- циркониум. Првото вакво соединение било цирконоцен дибромид ((C ₅ H ₅ ) ₂ ZrBr ₂ ), објавено во 1952 година од Бирмингем и Вилкинсон .^[27] Реагенсот на Шварц , подготвен во 1970 од страна на PC Wailes и H. Weigold,^[28] е металоцен кој се користи во органската синтеза за трансформации на алкени и алкини .^[29]

Циркониумот е исто така компонента на некои катализатори на Циглер-Натта , кои се користат за производство на полипропилен . Оваа апликација ја експлоатира способноста на циркониумот реверзибилно да формира врски кон јаглерод. Повеќето комплекси на Zr (II) се деривати на цирконоцен, еден пример е (C ₅ Me ₅ ) ₂ Zr (CO) ₂ .

Циркониумово-содржински минерали и сродните минерали (на jargoon , зумбул, хијацинт , Ligure) беа споменати во библиските текстови.^[8][19] Минералот не беше познат да содржи нов елемент до 1789,^[30] кога Клапрот анализира жаргон од островот Цјетлен (сега Шри Ланка). Тој го именувал новиот елемент Зирконерде (цирконија).^[8] Хамфри Дејви се обидел да го изолира овој нов елемент во 1808 година преку електролиза, но не успеа.^[6] Металот на циркониум првпат бил добиен во нечиста форма во 1824 година од страна на Берцелиус со загревање на мешавина на калиум и калиум циркониум флуорид во железната цевка.^[8]

Процесот на кристална лента (познат и како процес на јодид ), откриен од Антон Едуард ван Аркел и Јан Хендрик де Бур во 1925 година, бил првиот индустриски процес за комерцијално производство на метални циркониум. Тоа вклучува формирање и последователно топлинско распаѓање на циркониум тетраиодид и беше заменето во 1945 од страна на многу поевтиниот процес на Крол, развиен од Вилијам Џастин Крол , во кој циркониум тетрахлорид е намален со магнезиум:^[7][31]

ZrCl ₄ + 2 Mg → Zr + 2 MgCl ₂

Околу 900.000 тони циркониум руди беа ископани во 1995 година, претежно како циркон.^[18]

Соединенија

Повеќето циркон се користи директно во апликации за висока температура. Овој материјал е огноотпорен, тврд и отпорен на хемиски напад. Поради овие својства, циркон наоѓа многу апликации, од кои неколку се високо рекламирани. Неговата главна употреба е како пупка, која дава бел, нетранспарентен изглед на керамичките материјали. Поради својата хемиска отпорност, цирконот се користи и во агресивни средини, како што се калапи за стопени метали.

Циркониум диоксид (ZrO ₂ ) се користи во лабораториски садови, во металуршки печки и како огноотпорен материјал.^[8] Поради тоа што е механички силен и флексибилен, може да се синтерува во керамички ножеви и други сечила.^[32] Циркон (ZrSiO ₄ ) и кубни циркони (ZrO ₂ ) се сечат во скапоцени камења за накит.

Цирконијата е составен дел на некои абразиви , како што се мелење тркала и шмиргла .^[30]

Метал

Мал дел од цирконот се претвора во метал, кој наоѓа разни нишани апликации. Поради одличната отпорност на циркониум на корозија, тој често се користи како легирачки агент во материјалите што се изложени на агресивни средини, како што се хируршки апарати, светлосни филаменти и часовници. Високата реактивност на циркониум со кислород на високи температури се експлоатира во некои специјализирани апликации, како што се експлозивни буквари и како влезачи во вакуумски цевки . Истиот имот е (најверојатно) целта на вклучување на Zr нано-честички како пирофорен материјал во експлозивно оружје, како што е Бомбата за комбинирани ефекти BLU-97 / B. Изгорениот циркониум се користеше како извор на светлина во некои фотографски бленди . Прашок од циркониум со големина на решетката од 10 до 80, вообичаено се користи во пиротехнички композиции за да се генерираат искри . Високата реактивност на циркониумот доведува до светли бели искри.^[33]

Јадрена примена

Обложување за гориво од јадрен реактор троши околу 1% од снабдувањето со циркониум,^[18] главно во форма на циркалои . Саканите својства на овие легури се ниска способност за неутронско фаќање пресек и отпорност на корозија во нормални услови на услугата.^[7][8] Ефикасни методи за отстранување на хафиевите нечистотии беа развиени за да им служат на оваа цел.

Еден недостаток на циркониеви легури е тоа што циркониумот реагира со вода на високи температури, создавајќи водороден гас и забрзана деградација на обвивката на горивото :

Zr + 2 H ₂ O → ZrO ₂ + 2 H ₂

Оваа егзотермична реакција е многу бавна под 100   °C, но на температура над 900   °C реакцијата е брза. Повеќето метали се подложени на слични реакции. Редоксната реакција е релевантна за нестабилноста на собраните горива на високи температури.^[34] Оваа реакција беше одговорна за мала водородна експлозија што беше најпрво забележана во зградата на реакторот на атомската централа Три Миле Ајленд во 1979 година, но во тоа време зградата за задржување не беше оштетена. Истата реакција се случи во реакторите 1, 2 и 3 од атомската централа Фукушима 1 (Јапонија), откако ладењето на реакторот беше прекинато од катастрофата од земјотресот и цунамито од 11 март 2011 година, што доведе до јадрени несреќи во Фукушима . По вентилацијата на водородот во салата за одржување на овие три реактори, мешавината на водород со атмосферски кислород експлодирала, сериозно оштетувајќи ги инсталациите и барем една од зградите за задржување. За да се избегне експлозија, директното проветрување на водородот во отворена атмосфера би било приоритетна опција за дизајн. Сега, за да се спречи ризикот од експлозија во многу објекти за задржување под притисок (PWR), се инсталира рекомбинатор на основа на катализатор кој го претвора водородот и кислородот во вода на собна температура пред да се појави опасноста.^[35]

Вселенска и воздухопловна индустрија

Материјалите фабрикувани од циркониум метал и ZrO ₂ се користат во вселенските возила каде е потребна отпорност на топлина.^[19]

Високотемпературните делови како што се горилници, сечила и лопатки во млазните мотори и стационарни гасни турбини се повеќе се заштитени со тенки керамички слоеви, обично составени од мешавина од циркони и иттри .^[36]

Позитронско-оддавни томографски камери

Изотопот ⁸⁹ Zr е применет на следење и квантификација на молекуларни антитела со позитрон емисиона томографија (ПЕТ) камери (метод наречен "имуно-ПЕТ"). Имуно-ПЕТ достигна зрелост на техничкиот развој и сега влегува во фаза на широки клинички апликации.^[37][38][39] До неодамна, радиоозначувањето со ⁸⁹ Zr претставува комплицирана процедура која бара повеќекратни чекори. Во 2001-2003, со помош на сукцинилиран дериват на десфериоксамин Б (N-sucDf) како бифункционален хелат , беше развиена подобра процедура за повеќестепена постапка,^[40] и подобар начин на врзување на ⁸⁹ Зр до mAbs беше пријавен во 2009 година. Новиот метод е брз, се состои од само два чекори и користи две широко достапни состојки: ⁸⁹ Zr и соодветниот хелат.^[41] Актуелните случувања, исто така, вклучуваат употреба на деривати на сидерофор за да се врзат ⁸⁹ Zr (IV).^[42][43]

Биомедицински примени

Комбинирачките соединенија со циркониум се користат во многу биомедицински апликации, вклучувајќи забни импланти и круни , замени на колено и колк, реконструкција на оскустички синџири со средно уво и други ресторативни и протетски помагала.^[44]

Циркониум ја врзува уреата , постапка која е широко користена во корист на пациентите со хронична бубрежна болест .^[44] На пример, циркониум е примарна компонента на колона за сорбент зависен систем за дијализна регенерација и рециркулација, познат како систем Спремен, кој првпат е воведен во 1973 година. Повеќе од 2 000 000 третмани со дијализа се извршени со помош на колоната за сорбент во системот REDY.^[45] Иако системот на REDY беше заменет во 1990-тите со помалку скапи алтернативи, новите системи за дијализа засновани на сорбент се оценуваат и одобруваат од страна на американската администрација за храна и лекови (ФДА). Реналните решенија ја развија технологијата DIALISORB, пренослив систем за дијализа за ниска вода. Исто така, развојните верзии на вештачки бубрег имаат инкорпорирани технологии засновани на сорбент. ^{[се бара извор]}

Натриум циркониум циклосиликат е под истрага за орална терапија при третман на хиперкалемија . Тоа е високо селективен орален сорбент дизајниран специјално за заробување на калиумови јони во предност на други јони во текот на гастроинтестиналниот тракт.^[46]

Мешавина на мономерни и полимерни Zr ⁴⁺ и Al ³⁺ комплекси со хидроксид , хлорид и глицин , наречена Алуминиум циркониум тетрахлорхидрекс Гли или АЗГ, се користи во препарат како антиперспирант кај многу дезодоранси. Таа е избрана поради неговата способност да ги попречи порите во кожата и да ја спречи потта да го напушти телото.

Отфрлени примени

Циркониум карбонат (3ZrO ₂ · CO ₂ · H ₂ O) беше користен во лосиони за лекување на отровен бршлен, но беше прекинат поради тоа што повремено предизвикуваше реакции на кожата.^[6]

Циркониум

Опасност
GHS-ознаки:
Сигнални зборови	Не е заведен како опасен материјал[47]
NFPA 704	0 1 0
Дополнителни податоци
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Иако циркониумот нема позната биолошка улога, човечкото тело содржи во просек 250 милиграми циркониум, а дневниот внес е околу 4,15 милиграми (3,5 милиграми од храна и 0,65 милиграми од водата), во зависност од навиките во исхраната.^[48] Циркониумот е широко распространет по природа и се наоѓа во сите биолошки системи, на пример: 2.86 μg / g во целата пченица, 3.09 μg / g во кафеав ориз, 0.55 μg / g во спанаќ , 1.23 μg / g во јајца и 0.86 μg / g во мелено говедско месо. ^[48] Понатаму, циркониум најчесто се користи во комерцијални производи (на пр. дезодоранси , аеросолни антиперспиранти ), како и во прочистување на водата (на пример, контрола на загадувањето на фосфорот, бактериско и пирогески загадена вода).^[44]

Краткорочната изложеност на циркониум во прав може да предизвика иритација, но само контакт со очите бара медицинска помош.^[49] Постојаната изложеност на циркониум тетрахлорид резултира со зголемена смртност кај стаорци и заморчиња и намалување на крвниот хемоглобин и црвени крвни клетки кај кучињата. Сепак, во една студија од 20 стаорци со стандардна исхрана која содржи ~ 4% циркониум оксид, немало негативни ефекти врз стапката на раст, параметрите на крвта и урината или смртноста.^[50] Законската граница на САД за безбедност и здравје при работа (OSHA) ( дозволена граница на изложеност ) за изложеност на циркониум е 5   mg / m ^{3 во} текот на 8-часовен работен ден. Националниот институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH) препорача ограничување на изложеност (REL) е 5   mg / m ^{3 во} текот на 8-часовен работен ден и краткорочна граница од 10   mg / m ³ . На ниво од 25   mg / m ³ , циркониум веднаш е опасен за животот и здравјето .^[51] Сепак, циркониум не се смета за опасност за индустриското здравје.^[44] Понатаму, извештаите за несакани дејства поврзани со циркониум се ретки и, воопшто, не се утврдени строги причинско-последични односи.^[44] Нема докази за потврда дека циркониум е канцероген или генотоксичен.^[52]

Меѓу бројните радиоактивни изотопи на циркониум, ⁹³ Zr е меѓу најчестите. Се ослободува како производ од ²³⁵ U, главно во атомски централи и за време на тестовите за јадрено оружје во 1950-тите и 1960-тите. Има многу долг полуживот (1.53 милиони години), неговото распаѓање испушта само ниски енергетски зрачења и не се смета за високо опасен.

• Циркониумова легура
• Циркониумова светлина

Повеќе за Циркониум на збратимените проекти на Википедија
	Дефиниции и преводи на Викиречник ?
	Податотеки на Ризницата ?
?	Информации за патување во Википатување ? ?

• Chemistry in its element podcast (MP3) from the Royal Society of Chemistry's Chemistry World: Zirconium
• Zirconium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)