Cirkon és cirkónium
és cirkónium
Cirkon (az irodalomban más nevek az ásványi: jácint, yatsint, yargon, dzhargon) alkalmaztunk a régi időkben, és nem csak dekorációként, hanem mint egy amulettet, hogy „szív obveselit, és a szomorúság és eltérő gondolatok elűzi, az elme és a becsület szoroz.” Az egyik ősi Aszklépiosz szakmai tudatosság művében tanulmányt az orvostudomány, hogy ő „egy rubin * skarlát vele van, szörnyű álmok és hetvenkedő nem látja, vonakodva, és az ő népe lesznek őszinték.”
A szabad formájú cirkónium azonosították először 1824-ben a svéd kémikus Jakob Berzelius Yons. Ahhoz azonban, hogy megkapjuk a tiszta cirkónium akkoriban nem volt lehetséges, és fizikai tulajdonságait a fém sokáig nem vizsgálták. A cirkónium évtizedek óta, mint sok új fém, nem talál kedvére valót, míg a hosszú ideje ismert fémek, mint a vas, réz, ólom, tudta, hogyan kell showman és ezért nem nélkülözi a javaslatokat.
Csak a század elején, a tudósok képesek voltak, hogy minden szennyeződéstől mentesen cirkónium és alaposan vizsgálja meg a tulajdonságait a fém. Kiderült, hogy volt egy állandó társa - hafnium. Több mint 130 éve a vegyészek észrevették, hogy a hafnium is jelen van (néha meglehetősen nagy mennyiségű) cirkónium. Ez azzal magyarázható, feltűnő hasonlósága kémiai tulajdonságait. Azonban 1 nekoyu- szemmel ezeket az elemeket, komoly különbségek, de ez lesz szó az alábbiakban.
Pure cirkónium - hasonló megjelenést az acél, de egy erőteljesebb fém, amelynek nagy alakíthatóság. Az egyik fontos tulajdonsága cirkónium - ez
Kivételes ellenálló sok korrozív környezetben. A minőségi anti-korrózióálló cirkónium haladja meg az ilyen fémek nióbium és titán. Rozsdamentes acél elveszíti öt százaléka sósavval 60 ° C hőmérsékleten mintegy 2,6 milliméter évente, titán - körülbelül 1 mm, és a cirkónium - ezerszer kisebb. Különösen nagy ellenállás lúgokkal cirkónium; Ebben a tekintetben ő alsóbbrendű még tantál, amely méltán szerzett hírnevet, mint egy kiváló harcos ellen kémiai korrózió. Csak cirkónium engedheti meg magának a hosszú „úszó” az alkáli ammóniát tartalmazó - egy nagyon agresszív környezetben, ellenjavallatok az összes, kivétel nélkül, egyéb fémek.
Mivel a magas korrózióállóság cirkónium alkalmazásra került egy ilyen fontos gyógyszert, mint idegsebészet. Cirkóniumötvözetek gyártott vérzéscsillapító bilincsek, sebészeti eszközök, és néhány esetben még egy szál varráshoz során az agy működését.
Miután a kutatók észrevették, hogy a cirkónium-adalékanyag válni jelentősen javítani sok tulajdonságait, cirkónium-ra emeltük értékes ötvöző elemet. Tevékenységek cirkónium ezen a területen sokrétű: növeli a keménységet és az erőt az acél, javítja a megmunkálhatóság, edzhetőséget hegeszthetőség, pozitív hatással van a folyékonyság acél, őröl tartalmaz szulfidok, így a fémszerkezet finom.
Beadva cirkónium szerkezeti acél jelentősen növeli annak okalinostoy- csont: a fogyás az acél, amely 0,2-0,3% cirkóniumot, miután egy három órás várakozás át 820 ° C-on körülbelül hat-hét-szer kisebb, mint az azonos acél de nem adalékolt cirkónium-oxid.
A cirkónium és jelentősen javítja a korrózióállóság az acélok. Így, három hónap után a vízben veszteség szerkezeti acél tömegére vonatkoztatva 1 négyzetméter volt 16,3 gramm, míg az ugyanazon a mintán az acél, de azzal a kiegészítéssel, 0,2% cirkóniumot, „vékony” csak 7,6 g.
Cirkónium acél lehet magas hőmérsékletre hevített félelem nélkül a túlmelegedés. Ez lehetővé teszi, hogy fokozza a folyamat a kovácsolás, kovácsolás, hőkezelés, carburizing a fém.
Sűrű finomszemcsés szerkezetű és nagy szilárdságú acél cirkónium együtt a jó folyékonyság lehetővé teszik, hogy készítsen azokból öntés következtében vékonyabb falú, mint a hagyományos acél. Például, az acél öntünk cirkónium tapasztalt falú alkatrészeket falakkal 2 milliméter vastag; a fal vastagsága ezen részeinek ugyanezen acél, de nem tartalmazó cirkónium nem kevesebb, mint 5-6 mm.
Ez az elem volt uránt. Sem Klaproth, sem más nem láthatta előre, milyen sorsa lesz fejleszteni „testvérek” - cirkónium és urán.
A választás a cirkónium esett nem véletlenül: a fizikusok tudta, hogy, ellentétben sok más fémek, könnyen továbbítja neutronok, azaz ez a tulajdonság az úgynevezett neutron átláthatóság kell anyag az épületek urán rudak. Azonban néhány fémek - magnézium, alumínium, ón - ebben a tekintetben hasonló a cirkónium, de az alacsony olvadáspontú és nezharoprochny. Cirkónium ugyanaz, amelynek olvadáspontja csak 1850 ° C-, a termikus terhelés atomenergia teljesen a vállát.
Azonban, cirkónium és vannak bűnök, amelyek megakadályozzák őt abban dolgozik ezen a fontos területen. Az a tény, hogy a transzparens neutronok csak nagy tisztaságú cirkónium. Ez volt akkor, és ez szükséges felidézni újra a hafnium - egy fém, amelynek kémiai tulajdonságai nevezhetjük Twin cirkónium. De a véleményét neutronok bebizonyosodott róluk, hogy az ellenkezője: hafnium mohón elnyeli neutronokat (százszor erősebb, mint a cirkónium). Sőt, szennyeződések hafnium, még homeopátiás dózisok elrontani a „vér”, és hogy megfosztjuk cirkónium neutron átláthatóság. Műszaki az úgynevezett cirkónium reaktorban tisztasága lehetővé teszik a jelenlétét, hogy több, mint néhány század mennyiségben hafnium. De ezek a morzsákat szándékosan jelentősen - több alkalommal - csökkenti neutron átláthatóság cirkónium.
Mivel a természet e fémek általában együtt, és így teljesen mentes a hafnium-cirkónium - óriási feladat nehézsége. Mégis vegyészek és
kohászok kellett megoldani ezt a problémát, mivel a nukleáris ipar nagy szüksége szerkezeti anyagok.
Ha a probléma megoldódott a napirenden állt egymással: annak érdekében, hogy a gyártási struktúrák készült tiszta cirkónium hegesztési folyamat nem kap külföldi atomok benne, hogy lehet leküzdhetetlen akadályt a neutron úton, és tagadja minden előnyét ez a fém . Továbbá, szükséges volt, hogy végezzen hegesztési úgy, hogy ne zavarják az egyenletessége a fém: a hegesztési kell ugyanolyan tulajdonságokkal, mint a hegeszthető anyagból. A támogatást hívták elektronsugár. A tisztaság és a pontosság elektronsugaras hegesztés lehet megoldani ezt a problémát - a cirkónium lett a „ruha” urán rudak.
Ez akkor volt, volt egy éles ugrás a termelés a fém: alig egy évtizeddel - 1949-1959 - a világ cirkónium termelése nőtt ezerszer! Ennek során ment nagy koncentrációban cirkon homok, amely korábban szolgált a hulladék kitermelése egyéb ásványi anyagok. Például Kaliforniában aranybányászat exkavátorok az ágyak ősi folyók, valamint az arany a mosás emelt jelentős mennyiségű cirkon, ám a kereslet hiánya, a lerakott cölöpökkel. Oregon (USA) króm bányásznak a háború alatt, és ezzel egyidejűleg kapott egy bizonyos összeget a cirkon, ami nem érdeke bukkant, miközben az ipar és mert nem visznek ki a helyszínen. Amikor nem sokkal a háború után kezdődött cirkónium boom, mindezek cölöpök voltak a finom falat.
Most nagy betétek ezen értékes eleme a fejlődő az Egyesült Államok, Ausztrália, Brazília, India, Nyugat-Afrikában; jelentős tartalékokat a cirkónium erőforrások területén és a Szovjetunió. Kiváló cirkónium érc gyakran szolgálnak a parti homokban. Ausztráliában például, cirkon elhelyező meghosszabbítja közel 150 kilométer mentén az óceán partján. És az utóbbi időben, a nyugati része a kontinens, közel a város Meekatharra, geológusok, a diákok, akik tanulmányozták a száraz ágy folyt itt, ha a folyó található mállott kőzetek homok cirkon kristályok, amely bebizonyította, hogy a legősibb a világon. Ez a következtetés Geofizikai Nemzeti Egyetem Canberrában, ami megállapította, hogy a kor cirkon zárványok talált becsült 4,1-4200000000 év: ők egy pár száz millió évvel idősebb, mint bármely más ismert a tudomány ásványi képződmények. Más szóval, talált Ausztráliában cirkon alakult csak azok után, amit néhány 300-400.000.000 évvel a bolygó képződik.
A kereslet a cirkónium növekszik évről évre, mert ez az anyag lesz az új különlegesség. A tulajdonság hevítve mohón pogloshat használt gázok, például egy elektromos vákuumos eljárással, villamosmérnöki.
Egyes fémek, köztük a cirkónium, a hidrogénezés, azaz hidrogén-telítettség, megváltoztatja kristályrácsban, és jelentős mennyiségi növekedést - sokkal több, mint a normál fűtési. Ez a tulajdonság az „duzzadás” alapul feltalált szovjet szakemberek eredeti módszer összekötő fém és egyéb felületek azokban az esetekben, ahol hegesztéssel vagy keményforrasztással segítséget nem képes, például, amikor szükség van, hogy egy kétrétegű cső különböző anyagok - olvadó (alumínium, réz, műanyag), és tűzálló (tűzálló acél, wolfram, kerámia). Mi a lényege az új módszer? Amikor a henger hajlamos „duzzadni” fém implantátum sűrűn egy másik két eltérő cső, és ezután hidrogénezzük, fém, a ' »megduzzadt«, szorosan pripechataet e csövek egymáshoz. Így például, rozsdamentes acélból készült hüvely és alumínium ötvözet, kopott a gyűrű cirkónium, miután órán keresztül hidrogén atmoszférában 400 ° C-on „összeragadt” annyira erősen, hogy nem lehet elválasztani.
Keverékéből fémes cirkónium por éghető vegyületeket termelnek fáklyákat amely egy nagy mennyiségű fény. Cirkónium fóliák égetésre hozamok félszer több fényt, mint az alumínium. „Flash” cirkónium kitöltésével kényelmes, mert csak kevés helyet - ezek lehetnek akkora, mint egy gyűszű. Az összes cirkóniumötvözetek szorosan méregette a tervezők rakéta technológia: lehetséges, hogy a magas hőmérsékletű ötvözetek ez az elem kerül sor elülső H<ромки космических кораблей, предназначенных для регулярных рейсов в просторах вселенной.
Esőkabátok köszönhetik ellenállás a nedvesség cirkónium sók, amelyek része egy speciális emulziós impregnálására szövetek. Cirkónium-sókat is használják a színes tinták, különleges bevonatok, műanyagok. Ahogy a katalizátor, a cirkónium-vegyületet használnak a termelés magas oktánszámú motorhajtóanyagok. Kénsav vegyületek Ezen elem ismert kiváló barnító tulajdonságok.
Hasznos alkalmazás található cirkónium-tetraklorid. A vezetőképesség a lemezt az anyag függ a nyomás, amely hat rá. Ezt a tulajdonságot tervezésére használt univerzális mérőeszköz - a készülék nyomás mérésére. A legkisebb változás nyomás megváltozik, és az áram a áramköri eszközön, a skála a kalibrált nyomás egység. Ezek szelvények nagyon érzékeny: fel lehet használni, hogy meghatározza a nyomás a milliomod atmoszféra ezer atmoszféra.
Sok rádiós eszközök - ultrahang generátor, stabilizátor
árok gyakorisága és mások - szüksége van a kristályokat nevezzük. Bizonyos esetekben meg kell dolgozni, magasabb hőmérsékleten. Ebből a szempontból nagy érdeklődés ólom-cirkonát kristályok gyakorlatilag nem változik a piezoelektromos tulajdonságokkal legfeljebb 300 ° C-on
Beszéd cirkónium, nem is beszélve a-oxid - az egyik legnagyobb tűzálló anyagok jellege: olvadási hőmérséklet - körülbelül 2900 ° C-on A cirkónium-oxid széles körben használják termékek nyerhetők vysokoogneupornyh, tűzálló zománcok és hőálló poharakba. Még több tűzálló anyag - a fém-borid. Mert magában foglalja gyártott hőelemek, amely lehet az olvadt vas folyamatosan tíz-tizenöt órán át, és a folyadékot két-három órán keresztül (ellenálljon kvarc alá csak egy vagy két merítés nem több, mint 20-25 másodperc).
A cirkónium-oxid az is következik, hogy erősen hevítjük, fényt bocsát ki olyan intenzív, hogy fel lehet használni a világítástechnika. Ez a tulajdonság észrevette végén a múlt század, a híres német fizikus Walter Hermann Nernst. A lámpa van kialakítva őket (akik beléptek a szakterületen történelemben Nernst lámpa) izzószál rúd készültek cirkónium-oxid. A laboratóriumi kísérletek és most ez az anyag néha használják a fényforrás.
Gondolj kedves cirkónium-oxid, a tudósok, a Fizikai Intézet. PN Lebedev, Szovjetunió Tudományos Akadémia (FIAN). cirkónium-oxid és hafnium sikerült létrehozni csodálatos kristályok, amelyek nem találhatók meg a természetben. Kövekkel - így kezdődött, hogy olvassa el ezeket az ember alkotta drágakövek - nemcsak gyorsan szerzett elismerést ékszerészek, hanem szerzett egy csomó népszerűsége a világon a tudomány és a technológia. Elég csak megemlíteni azt a tényt, hogy sikeresen megbirkózzon a szerepe a lézeres anyagokat.
De a francia tudósok segítségével cirkónium kiindulási anyagként ez a fém napenergiával. Vissza a 50-es évek Montlouis - egy erődítmény a XVII században a kelet-Pireneusok magasságban 1500 méter tengerszint feletti magasságban épült a napenergia sütő által tervezett kutatócsoportja professzor által vezetett Felix Trombe. Egy szimpóziumon a használata Montlouis napkohó résztvevők bizonyította ezt a műveletet.
„Lassan, szinte észrevétlenül, egy speciális platform emeli egy marék fehér por, a hangsúly a nagy parabola tükör. Ez a platform elérte a hangsúly, és szeme előtt a tudósok és mérnökök villantott vakító fényes fehér láng.
Fehér por - cirkónium-oxid. Helyezett a középpontjában egy parabola tükör, ahol a hőmérséklet a koncentrált napfény éri 3000 ° C, a por megolvad. Felmerült a vaku látható csak egy sötét üveg. És egy maroknyi forró anyag feküdt a peronon, nézett ki, mint egy kitörő vulkán egy távoli geológiai korszak. "
Ez leírja a folyamat, mely során a „V” cirkónium egyik résztvevő a szimpóziumon. Speciális reflektor, amely több egyedi tükrök, és elérte a 12 méter átmérőjű, segítségével fotocella automatikusan elforgatja után a napot. A visszavert sugarak dobni őket egy nagy parabola tükör átmérője 10 méter. Hőkapacitása a tükör, amely koncentrál a napsugarak a kráter a kemence egyenértékű 75 kilowatt.
Tíz kilométerre Montlouis, egy kis hegyi falu Odeillo, épített egy másik napkohó - a legnagyobb a világon. Akik jönnek a „V tőke” (ahogy a helyiek büszkén vált ismertté Odeillo), találkozik egy furcsa táj, mint a hátteret forgatás sci-fi filmet. Továbbá a régi nyeregtetős kis templomtornyok-the-art többszintes épület - Laboratóriumi a napenergia. Az egész északi homlokzata ez egy hatalmas parabola tükör - magassága 40 mm, szélessége 50 méter. A szemközti lejtőn a hegy sorban tucat tükrök feltöltött egészen lenyűgöző méretű - heliostats. A nap sugarai által fogott heliostats küldik először a parabolikus tükör, majd összegyűjtjük egy zsemle, esnek az olvasztókemence, ahol a hőmérséklet jön létre 3500 ° C-on Által fejlesztett hő napenergiával „nyuszi” a szájban a kemence egyenértékű 1000 kilowatt villamos energiát. A kemence lehet előállítani cirkónium legfeljebb 2,5 tonna per nap.
A fő előnye a napenergia tűzhelyek, hogy a folyamat szétolvad a fém nem kap kívánt szennyeződések - ők hová tenni. Ezért itt kapott fémek és ötvözeteik jellemzi nagy tisztaság és folyamatos a kereslet. Van egy másik erős érv ez a módszer, op: a nap nem kell fizetni az elfogyasztott energia - nagylelkűen adományozott csillogó adja az embereknek.
Összefoglalva, legyen egy félreértés. A kéreg tartalmaz több Cirkónium, mint például réz, nikkel, ólom vagy cink. Azonban, ellentétben ezek a fémek, cirkónium nevű ritka. Miután ez magyarázza a nagy szórás cirkónium ércek kitermelése cirkónium nehéz, és még az a tény, hogy a technika ez a fém valóban „egy ritka látogató.” Most, amikor a termelés cirkónium folyamatosan növekszik, és egyre több és több alkalmazást minden évben, a „ritka” elvesztette értelmét neki. De a múlt elmúlt, és a kérdés a származási cirkónium joga van büszkén válaszolt: „ritka”.