Цирконий и его характеристики

Цирконий и его характеристики

Общие сведения

Цирконий представлен в виде различных химических соединений — окислов или солей, которых ученым известно более сорока единиц. Еще в 1789 году химик Клапрот из камня гиацинта выделил циркониевый окисел. Долгое время получить металл в чистом виде не удавалось. И только в начале XX века это стало возможным.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Опытным путем цирконий получили способом «наращивания». При проведении этих манипуляций он откладывается на нить из вольфрама, которую предварительно раскаляют.

Стоимость металла, полученного таким образом, была очень высокой. Вскоре ученые разработали бюджетный промышленный вариант, именуемый методом Кроля.

Суть его состоит в том, что сначала осуществляется процедура хлорирования двуокиси циркония, а после этого вещество восстанавливают металлическим магнием.

Цирконий и его характеристики

По внешнему виду цирконий очень напоминает сталь. Его важнейшим свойством в обычных условиях является устойчивость к коррозии. Кроме того, он хорошо поддается обработке путем прокатки, вальцовки, ковки.

Специальная окисная пленка, которую невозможно увидеть человеческим глазом, надежно защищает металл от воздействия водяных паров.

При увеличении температуры до 300ºС происходит ее медленное разрушение, а при 700ºС происходит полное окисление.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Физические и химические свойства металлов

Оценим за полчаса!

Помимо вышеописанных свойств, металлический цирконий имеет высокую жаростойкость, устойчив к воздействию щелочей, аммиака или кислот, хорошо удерживает радиацию. Совсем иными качествами обладает на воздухе циркониевый порошок, а также стружка — эти элементы и при комнатной температуре могут взрываться и самовозгораться.

Цирконий при взаимодействии с большим количеством металлов образует сплавы. Добавление его в малых дозах значительно повышает характеристики последних, увеличивая показатели прочности и устойчивости к появлению коррозии. Однако если добавлять другие металлы к цирконию, это только ухудшит его характеристики, поэтому такой способ не востребован.

Нахождение металла в природе

Залежи циркониевых руд есть по всей планете. Их можно встретить в виде различных солей, а также монокристаллов, масса которых нередко бывает более 1 кг. Богатые месторождения находятся в Индии, Бразилии, Западной Африке, ЮАР и пр. На территории Российской Федерации внушительные запасы металла располагаются в Сибири и на Урале.

Цирконий и его характеристикиВ масштабах промышленности востребованы двуокись и силикат циркония, бадделеит, циркон. Последний является наиболее распространенным минералом на нашей планете. Люди знакомы с ним еще с давних времен. В Средние века многие ювелиры производили изделия из «несовершенных алмазов», которые в то время именовались цирконами. После проведения огранки они становились мутными и переливались совсем не так, как натуральные алмазы.

Встречаются радиоактивные цирконы. Ношение изделий из них оказывает негативное влияние на здоровье человека. Безопасными принято считать камни небольших размеров, имеющие относительную прозрачность или слабый окрас.

Крупные, интенсивно окрашенные материалы, особенно непрозрачные или темно-зеленые, могут иметь высокий радиационный уровень. Такие камни запрещается хранить в домашних коллекциях, проводить их огранку, транспортировать в больших количествах.

Несмотря на высокую распространенность в природе, длительное время его популярность была значительно ниже по сравнению с редкими радиоактивными металлами. Это объясняется тем, что рудные залежи рассеянны и отсутствуют крупные месторождения.

Нередко в рудах соседом циркония является гафний, их свойства очень похожи. По отдельности каждый из металлов обладает хорошими свойствами, но в комплексе они непригодны для применения. Для разделения требуется многоуровневая очистка, которая значительно повышает стоимость производства циркония.

Физические и химические характеристики

Плотность циркония составляет 6506 кг/м3. Металл имеет температуру плавления 1855,3ºС, не обладает высокими показателями теплопроводности, всего 21 Вт/м*ºС, например, для титана это значение почти в два раза больше. Электросопротивление прямо пропорционально показателям азота и кислорода в составе.

Для чистого металла не характерны высокие механические свойства. Твердость циркония по шкале Виккерса составляет 70 единиц, прочность 175 МПа, что в 3 раза меньше показателей углеродистой стали. Элемент относится к пластичным металлам, модуль упругости — 96 МПа.

Цирконий и его характеристики

Все описанные свойства условны ввиду того, что их значения варьируются при увеличении количества примесей в составе. Например, при повышении содержания кислорода уменьшается пластичность металла до таких показателей, что проводить штамповку или ковку невозможно. При повышении количества водорода возрастает хрупкость.

Металл устойчив к воздействию воды, а также многих кислот и щелочей. Однако как и с механическими свойствами, устойчивость к коррозии зависит от присутствия алюминия и титана.

Металл не реагирует с 50% раствором соляной и серной кислот. При температуре 780ºС и более цирконий начинает активно поглощать кислород.

Медленнее происходят аналогичные процессы с азотом, но они протекают при температуре 600ºС.

В этом смысле наиболее активным газом является водород. Он проникает в металл уже при 145 градусах. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла настолько, что металл даже увеличивается в объеме.

Циркониевый порошок настолько опасен, что может воспламеняться под действием воздуха.

Однако, это обратимый процесс, полностью удалить водород можно на специализированном оборудовании при температуре не менее 800ºС.

Область применения

Ввиду своих свойств есть многие отрасли промышленности, где применяется цирконий. Некоторые из них:

  • В электротехнике сплав циркония и ниобия используется как сверхпроводник, он выдерживает высокие нагрузки. Кроме того, металлом покрываются электронные платы в радиоаппаратуре для поглощения выделяемых газов. Фильтры на рентгеновских трубках имеют высокие показатели монохромности.
  • Цирконий востребован в ядерной энергетике в качестве оболочек узлов термоядерных реакторов.
  • Металлургическая промышленность использует циркон в качестве легирующего вещества. Металл считается сильным окислителем, по своим характеристикам превосходит марганец и кремний. Увеличивает прочность материалов, при этом улучшается процесс резки. В изготовлении корундовой керамики используется в качестве основного компонента.
  • В машиностроении служит материалом для производства насосов, запорной арматуры, функционирующей под действием различных агрессивных сред.
  • Цирконий и его характеристикиПроизводство фейерверков и салютов. Это объясняется тем, что при горении отсутствует выделение дыма.
  • Применяется цирконий и химической промышленности, являясь материалом для кермета — специального металлокерамического покрытия, имеющего высокие показатели устойчивости к износу и действию кислот.
  • В оптике широко применяется фианит — обработанный цирконий с примесями скандия и прочих редкоземельных металлов. У фианитов большой угол преломления, что способствует их использованию в производстве линз. В ювелирном деле он является синтетическим аналогом бриллианта.
  • Цирконием наполняют трассирующие пули и осветительные ракеты в военном производстве.

Лечебные свойства и стоимость

В стоматологических клиниках при лечении различных переломов используют импланты на основе циркониевых сплавов. Если сравнивать их с титановыми или нержавеющими аналогами, они имеют ряд преимуществ:

  • биологическая совместимость — обусловлена отсутствием аллергии и отторжения;
  • прочность;
  • легкость;
  • устойчивость к коррозии;
  • пластичность.

Цирконий и его характеристики

Кроме того, в челюстно-лицевой хирургии применяются импланты и инструменты из циркония — сверла, зубные протезы, шовные нити, скобы, винты, зажимы для остановки крови, пластины. Металл и его сплавы не оказывают раздражающего эффекта при контакте с костями и тканями.

Используемый в ювелирных изделиях цирконий оказывает положительное воздействие на состояние организма. Учеными доказано, что при ношении металлических сережек после прокола ушей раны заживают гораздо быстрее. Кроме того, цирконий не вызывает загнивания.

Отмечено положительное действие на здоровье человека при регулярной носке циркониевых изделий, улучшение состояния у пациентов, страдающих проблемами опорно-двигательного аппарата. Кроме того, неплохие результаты дает ношение браслетов и поясов при заболеваниях кожных покровов. Среди них:

  • Цирконий и его характеристикипсориаз;
  • экзема;
  • дерматит.

Основным мировым поставщиком циркония является ЮАР и Австралия. Последнее время лидирующие позиции занимает именно Южно-Африканская Республика. Наибольшими потребителями являются страны Евросоюза, а также Китай и Япония. Основная масса металла представлена в виде ферросплавов.

В последние 10 лет спрос на цирконий увеличился на 5% в год, но производственные мощности за этот период возросли всего на 2%. В силу этого имеется постоянный дефицит металла, что является причиной роста цены на него. На рынке металлов РФ стоимость циркония варьируется в зависимости от чистоты металла и составляет от 450 до 7000 руб/кг.

Благодаря свойствам циркония его востребованность возрастает с каждым годом. Он имеет широкую сферу применения в промышленности, обладает лечебными свойствами, оказывая благотворное влияние на организм человека.

Источник: https://zolotogid.ru/stones/harakteristiki-tsirkoniya/

Циркон — камень успеха, младший брат алмаза

Циркон делает женщину привлекательной в глазах мужчин. Во всяком случае, так считали древние греки.

А вот на Руси в древности очень ценилась красная разновидность циркона — гиацинт. Купцы и путешественники считали обязательным иметь перстень или серьгу с гиацинтом.

Ошибки истории и циркон-«кукушонок»

Предполагается, что названия циркон и цирконий происходят от персидских (искаженных) слов «цар» — золото и «гунн» — цвет. То есть, камень цвета золота.

Есть версия, что название самоцвета происходит от арабского «zargun» — киноварь.

Долгое время (до XVIII века) цейлонские самоцветы привозились (и покупались) в Европе, как бриллианты. В общем, ошибочно приписывали самоцвет в королевскую семью алмазов.

Ошибиться было несложно — полудрагоценный камень имеет блеск, сравнимый с алмазным. А с цветовым «ассортиментом» самоцвета не сравнятся даже фантазийные алмазы.

Так что до появления инструментальных методов анализа камней циркон, как кукушонок, был «подброшен» людским мнением в гнездо алмазов.

Цирконий и его характеристики

Русские химики уже в начале XIX века цирконий называли «циркон» или «цирконь».

Физика и химия самоцвета

Характеристики минерала:

  • имеет смолистый, стеклянный до алмазного блеск, который дарит высокий показатель преломления;
  • может быть прозрачным, полупрозрачным, непрозрачным;
  • цвет черты белый;
  • средняя твердость 7,5 по шкале Мооса.

В составе цирконов обязательно присутствуют редкоземельные и радиоактивные элементы, а также медь, титан, железо, цинк, кальций.

Цвет коричневый разных оттенков, иногда белый, бесцветный, редко красный, зеленый, желтый, черный
Цвет черты белая
Химическая формула Zr [SiO4]
Блеск жирный, алмазный
Прозрачность прозрачный, просвечивает
Спайность несовершенная
Излом раковистый, неровный
Твердость 7-8
Удельный вес 3,9—4,7
Форма выделения в виде хорошо ограненных остроконечных кристаллов длиннопризматического и дипирамидального габитуса. Главные простые формы: (110), (100), (112), (101), (211) и (331). Наблюдаются двойники циркона по (101), редко по (111) и (211)
Классы по систематике СССР Силикаты
Сингония тетрагональная
Дополнительно желтый прозрачный циркон — гиацинт прозрачен. П. тр. не плавится

Цветовая гамма самоцветов достаточно широка. Они бывают коричневые разных тонов (от желто-коричневого до красновато-коричневого), красные, зеленые, серые или бледно-серые, розовые. Встречаются черные и бесцветные кристаллы минерала.

Цвет и название

Некоторые цирконы удостоились иметь личное название, и дано оно по цвету натурального минерала.

Разновидности минерала поражают не только алмазным блеском, но и разнообразием палитры.

  • Издавна «младших братьев алмаза» ввозили в Европу из одного места — Цейлона (ныне Шри-Ланка). Цветовая гамма «братишек» от коричнево-оранжевых, через желтые к оливково-зеленым. Находили и бесцветные кристаллы (а может, древние мастера отжигали камни). Такие бесцветные самоцветы называли «матура-алмазы».
  • Жаргон, или сиамский циркон соломенно-желтый, золотисто-желтый или дымчатый самоцвет.
  • Гиацинт по цвету часто напоминает одноименный цветок. Они бывают красно-коричневые, красные или коричневые, оранжевые.
    Цирконий и его характеристики
  • Старлит — ярко-голубой камень. Появление природных самоцветов чрезвычайно редко. Практически все старлиты получили окраску при отжиге коричневых цирконов.
  • Малакон. Коричнево-черный, черный самоцвет. Обладает слабой радиоактивностью.
  • Зеленый циркон не имеет собственного названия. Однако всегда имеет радиоактивность. И если бледно-зеленые камни «фонят» слабо, то ярко-зеленые могут быть опасными при постоянном ношении.

А вот Плиния, автора «Естественной истории», гиацинт не впечатлил: «От… аметиста резко отличается гиацинт, хотя по цвету они похожи. Наибольшее различие состоит в том, что яркий фиолетовый цвет, столь блистательный у аметиста, у гиацинта разбавлен».

Читайте также:  Термохимические уравнения в физике

Где используют «матерь алмазов»

Не подумайте, что наш самоцвет — бездельник, способный только красоваться в драгоценностях. Его значение для человека бесценно.

В область применения минерала входит извлечение из него циркония и гафния.

Цирконий заменяет дорогостоящую платину в приборостроении, в производстве свечей для ДВС.

Редкое свойство циркония — его исключительная коррозионная стойкость (ну, не хочет он ржаветь). Изделия из циркония и его сплавов не разрушаются в холодных растворах кислот, щелочей, в аммиаке. Морская вода этот металл не разъедает.

Свойства камня циркон позволяют использовать его в разных отраслях промышленности.

Минерал используют для производства диоксида циркония. Его используют для производства особо прочных красок, добавляют в жаро- и кислотопрочную лабораторную посуду.

Министерство здравоохранения разрешило применение циркониевых сплавов в изготовлении эндопротезов, имплантов, в стоматологии.

В ювелирном искусстве настоящих цирконов сейчас почти не встретить. Под брендом «цирконий» вместо натуральных кристаллов самоцвета сейчас обычно продают фианит. А вот в старинных украшениях природные самоцветы встречаются достаточно часто.

Цирконий и его характеристики

Внесем ясность

Для многих циркон и цирконий — одно и то же. А если речь зайдет о кубически стабилизированном цирконии, то большинство встанет в тупик.

А на самом деле все просто.

Цирконий — это металл. В периодической системе Менделеева (фу, про химию, скажет большинство…) металл с атомным номером 40. Напишите химику Zr, и он автоматически прочтет «цирконий».

Кубически стабилизированный цирконий, а попросту фианит. Волшебное изобретение магов и чародеев из ФИАН. «Бриллиант бедняков», камень с прекрасными ювелирными качествами. В ювелирной промышленности окрашенный искусственный циркон используют в качестве заменителя дорогущих драгоценных камней.

Увидите на витрине «цирктон» — не считайте это неграмотностью продавца.

Цирктон — торговый бренд синтетического корунда голубовато-зеленого цвета. Продают как имитацию сапфиров.

А есть еще цитрин(почитать про него можно здесь), но это совсем другая история.

Чародеи из ФИАНа

При взгляде на фианит всегда вспоминается шедевр братьев Стругацких «Понедельник начинается в субботу». В этой книге в НИИЧАВО работали настоящие маги и чародеи.

Такие же ученые-чародеи создали в ФИАНе «кубический камень», фианит. Простая формула — диоксид циркония, минимальная цена. А результат поражает.

Основная «работа» фианита — применение в ювелирном деле.

Его назвали «бриллиантом бедняков». Низкая цена, возможность добавки веществ, придающих цвет фианиту, алмазный блеск — вот преимущества синтетического камня.

Есть семь видов цвета «бриллианта бедняков»:

  • при добавке церия получится камешек красного, желтого, оранжевого цвета;
  • добавим эрбий — фианит станет розовым;
  • можно продать за зеленоватый сапфир, если к фианиту добавить хром;
  • соединим с малым количеством титана — получим камень золотисто-коричневого (коньячного) оттенка;
  • стоит цель получить имитацию кунцита, сапфира, аметиста — добавим неодим и получим фианит пурпурного цвета.

Любой женщине хочется носить сапфиры и бриллианты. Не всегда ее вина, что таких украшений у нее нет.

А вот серьги или перстень с фианитом может купить себе каждая женщина. И почувствовать себя богиней!

Ищем цирконы по свету

Страны, в которых есть месторождения минерала:

  • США;
  • Мьянма;
  • Бразилия;
  • Камбоджа;
  • Шри-Ланка;
  • Танзания;
  • Австралия;
  • Таиланд.

Цирконий и его характеристики

Россия может добывать этот самоцвет на Урале, в Якутии и на Кольском полуострове.

Облагородим самоцвет

Всего-то нагрев (отжиг) камня, а какой эффект! Коричневатые камбоджийские цирконы приобретают восхитительный голубой цвет. Знатоки сравнивают его с дорогими параибскими турмалинами.

А если вторично обжечь самоцвет, но уже в атмосфере кислорода, то цвет изменится на желтый. Но желтый желтому рознь. Здесь получается просто кусочек солнца в ладони.

Цирконий и его характеристики

Снопики лучей от граней самоцвета слепят глаза, и переливается на солнце самоцвет нереально красиво!

Магия самоцвета

Циркон — камень правды и справедливости. Магические свойства циркона будут выводить «на чистую воду» обманщиков, мошенников. Талисман или украшение из самоцвета станет помогать судьям, криминалистам, ученым.

Энергетика самоцвета мужская. Перстень с камнем спокойной расцветки, булавка для галстука хорошо дополнят образ успешного мужчины.

Лжецам и мошенникам камень циркон будет чинить всевозможные препятствия, и в аферах может сильно навредить. Во всяком случае, в этом с давних времен уверены посвященные.

Мамы и папы! Подарите своим дочерям серьги с цирконом желтых оттенков. Девочка будет рада украшению, а магия минерала будет повышать усидчивость и прилежность в учебе. Так говорят эзотерики.

С древности до наших дней в Индии девушки носят камешек циркона. Они уверены, что оберег защитит от соблазнов и (раз уж не уберег) от нежелательной беременности.

Эзотерики считают, что излишняя полнота — это разлад телесной и духовной части человека. Энергетика минерала приводит обе эти части в равновесие. Поэтому советуют людям с лишним весом носить кулон или подвеску из самоцвета.

Помощь в лечении

Литотерапевты уверены, что лечебные свойства минерала помогают исцелять нервные расстройства, справляться с проблемами психики.

Издавна считается, что камень облегчает состояние больных ишемической болезнью сердца.

Цирконий и его характеристики

Обезболивание, интоксикация при отравлениях — с этим справляются цирконы (так говорят эзотерики). Полезно носить серьги с «младшим братом алмаза» при проблемах со зрением.

Камни разных цветов «работают по разным болезням»:

  • голубые — ускоряют метаболизм, помогают справиться с запорами, уменьшают аппетит, способствуют снижению веса;
  • темно-красные и черные помогут справиться с простудами;
  • желтые и желто-красные помогают работе печени, отгоняют ночные кошмары.

Из всех цирконов литотерапевты считают самым мощным по воздействию гиацинт.

Астрология

Планеты-покровители минерала — Солнце и Сатурн.

Для Козерогов циркон — счастливая находка. Представители этого знака Зодиака могут собрать целую коллекцию самоцветов разных цветов. Каждый камешек подарит Козерогу свою помощь.

У минерала легкий нрав:

  • Стрельцы;
  • Водолеи;
  • Весы;
  • Овны;
  • Тельцы.

С этими знаками самоцвет легко подружится. Нужно только подобрать правильный цвет:

  1. Водолеи могут выбрать бесцветный, желтый, голубой, золотистый цвета.
  2. Козерогу лучшую помощь окажут желтый и голубой камни. Но самоцветы другого цвета подойдут к нему очень хорошо.
  3. Овнам — огненным барашкам — придутся по вкусу украшения с красным и золотистым самоцветом.

Ракам и Рыбам следует или не носить цирконы, или носить не часто — этим знакам Зодиака камень не подходит.

Любителям йоги

Чакра циркона — Сахасрара.

Сохраним циркон во всем блеске

Ухаживать за самоцветом несложно.

Циркон — камень хрупкий. Не стоит применять к нему механические усилия, ронять, царапать.

Покупаете украшения с «матерью алмаза» — проследите, чтоб камни были в специальных, высоких оправах.

Загрязненное украшение лучше мыть в теплой воде с детским (нейтральным) мылом. Ополаскивать под проточной водой, обсушить осторожно салфеткой.

Хранить украшения с цирконами отдельно от другой ювелирки. В мешочках из мягкой, толстой ткани, в футлярах, коробочках или шкатулках, изнутри оббитых мягкой (бархат, плюш) материей.

Подделки, имитации, синтетика

Природный минерал, пригодный для ювелирки, встречается все реже. Если честно, то в ювелирных салонах его практически не найти. Зато искусственных камней много.

Пробуем найти разницу природного самоцвета с цирконом:

  1. Лупа вам в помощь. Рассмотрим внимательно камень. В настоящем всегда найдутся включения, пустоты и прочие следы натурального происхождения. Синтетический камень таких следов не имеет.
  2. Иногда природный самоцвет слабо радиоактивен. Есть прибор для определения радиоактивности — померяйте фон от камня.
  3. Выглядит и переливается циркон, как настоящий алмаз. Но только там, где есть включения или смолистый оттенок.

Красные с фиолетовым отливом самоцветы могут выдать за высококачественный аметист. Зеленый циркон иногда выдают за демантоиды, хризолиты, даже изумруды. Синий можно продать под видом сапфира. Хотя свойства этих камней имеют сильные различия.

Купим циркон или фианит?

Цена на цирконы может колебаться. Но в общем самоцветы дорожают. Камней ювелирного качества находят немного.

  • Не в каждом салоне вы увидите на бирке информацию — фианит или циркон.
  • Придется определяться по косвенным признакам, в том числе и по цене.
  • Стоимость украшений будет различаться на порядки.
  • Невозможно назвать цену за грамм циркона.
  • Зависит от страны добычи, наличия термообработки, чистоты камня.
  • Камбоджийские самоцветы самые дешевые — 3-х каратный камень будет стоить около 10 000 рублей.

Россия, США, Австралия очень дорого ценит свои цирконы. Эти самоцветы на порядок дороже, то есть 3 карата самоцвета обойдутся в 100 000 рублей.

Рекомендуем:  ГИАЦИНТ — минерал Аполлона с тысячелетней историей

Источник: https://TheMineral.ru/dragotsennye/kamen-tsirkon

Цирконий металл: описание и свойства, применение, характеристики

Серебристо-серый металл, занимающий 40-е место в таблице Менделеева, в чистом виде в земной коре не встречается. Его получают из рудных концентратов.

Цирконий и его характеристики

С каждым годом цирконий металл все шире используется в различных отраслях – металлургии, энергетике, ядерной энергетике, медицине, ювелирной промышленности, в быту.

Описание и свойства циркония

В природе этот металл распространен в виде химических природных соединений – окислов или солей, которых известно более сорока. В 1789 г. немецкий химик Клапрот из камня гиацинта – драгоценной разновидности циркона, выделил окисел циркония. Долгое время ученым не удавалось получить чистый металл, и лишь в 20-х годах XX века опыты увенчались успехом.

Металлический цирконий был получен методом «наращивания», при котором он откладывался в чистом виде на вольфрамовой раскаленной нити. Цена металла цирконий, полученного таким способом, оказалось довольно высокой. Был разработан более дешевый промышленный способ – метод Кролля, при котором вначале происходит хлорирование двуокиси циркония, а затем восстановление металлическим магнием.

Полученную в результате циркониевую губку переплавляют в прутки и направляют потребителю. Кроме хлоридного способа, существуют и другие основные промышленные способы добычи циркония – щелочной и фторидный.

Оказалось, что металл цирконий свойства имеет очень интересные. Как типичный представитель своей группы металлов он обладает довольно высокой химической активностью, только проявляется она не в открытой форме.

Внешне компактный металлический цирконий очень напоминает сталь. В обычных условиях он имеет очень важное качество – не поддается коррозии.

В дополнение к этому прекрасно обрабатывается различными способами – прокаткой, вальцовкой, ковкой. Не видимая глазу окисная пленка на поверхности надежно защищает его от атмосферных газов, водяных паров.

Только при повышении температуры до 300° эта пленка постепенно разрушается, и при 700° металл полностью окисляется.

Под воздействием воды цирконий не поддается окислению, как многие металлы, а покрывается нерастворимой пленкой, предохраняющей его от коррозии.

Компактный цирконий металл фото отличается высокой жаростойкостью, устойчивостью к воздействию аммиака, кислот, щелочей, хорошо задерживает радиацию. Совсем по-другому проявляют себя на воздухе циркониевые стружка и порошок.

Эти вещества даже при комнатной температуре могут легко самовоспламениться и нередко взрываются.

Цирконий образует сплавы со многими металлами. Добавления его в небольшом количестве значительно улучшает их характеристики – увеличивает прочность, стойкость к коррозии. В то же время добавки других металлов к цирконию только ухудшают его свойства и поэтому применяются крайне редко.

Месторождения и добыча циркония

Цирконий и его характеристики

Рудные залежи циркония рассеяны в разных местах планеты. Он встречается в виде аморфных окислов, солей, а также больших монокристаллов, вес которых иногда бывает свыше одного килограмма. Богатые запасы руды расположены в Австралии, Северной Америке, Западной Африке, Индии, ЮАР, Бразилии. В России существенные запасы циркониевого сырья сосредоточены на Урале и в Сибири.

Наиболее значительное использование в промышленности имеют циркон, силикат циркония, двуокись циркония, бадделеит. Самым распространенным циркониевым минералом на планете является циркон.

Он знаком человечеству с древнейших времен. В Средние века ювелиры нередко изготавливали украшения из «несовершенных алмазов» – так называли в те времена цирконы.

После огранки они были более мутными, сияли и переливались не так, как натуральные алмазы.

Встречаются опасные радиоактивные цирконы, ношение украшений из которых очень плохо влияет на здоровье. Более безопасными считаются камни небольших размеров, слабо окрашенные и относительно прозрачные. Цирконы бывают различной окраски. Так, гиацинт может быть медово-желтого, красного, розового цвета, старлайт – небесно-голубого.

Крупных размеров интенсивно окрашенные цирконы, особенно зеленые и непрозрачные, могут вызвать повышенный уровень радиации. Такие камни запрещено хранить дома в коллекциях, подвергать огранке, перевозить в больших количествах.

Несмотря на то что по распространенности в природе среди металлов цирконий занимает 12-е место, он долгое время был менее популярен по сравнению даже с редкими радиоактивными.

Объясняется это тем, что месторождения его крайне рассеяны и не встречается крупных залежей.

Часто в руде цирконий соседствует с гафнием, который по свойствам близок к нему. Отдельно каждый из этих металлов имеет привлекательные характеристики, но совместное присутствие делает их непригодными для использования. Чтобы их разделить, используют многоступенчатую очистку, которая значительно удорожает производство пластичного циркония.

Применение циркония

Цирконий и его характеристики

Благодаря таким важным качествам, как устойчивость к коррозии, щелочам, кислотам цирконий широко применяется в разных отраслях. Так, в металлургии он используется для легирования сталей и улучшения качества сплавов. В порошкообразном виде применяется в пиротехнике и производстве боеприпасов – дистанционных бомб, трассирующих пуль, осветительных ракет.

Четвертая часть получаемого концентрата циркония потребляется в производстве эмали, глазури, бытовой и электротехнической керамики. Очищенный от гафния цирконий в виде сплавов используют в ядерных реакторах в качестве конструкционного материала.

Широкое распространение получил этот металл в медицине и быту. Тонкая циркониевая пластина задерживает излучение в рентгеновском отделении намного сильнее, чем свинцовые фартуки.

Цирконий и его характеристики

Для лечения переломов костей в клиниках травматологии применяют имплантаты из циркониевых сплавов. По сравнению с титановыми и нержавеющими они обладают значительными преимуществами: биологической совместимостью (отсутствием аллергической реакции и отторжения), высокой коррозионной стойкостью, прочностью, пластичностью, легкостью.

В челюстно-лицевой хирургии используют циркониевые инструменты и имплантаты, такие как скобы, пластины, сверла, винты, зубные протезы, кровоостанавливающие зажимы, нити для наложения швов. Цирконий и его сплавы не вызывают раздражения при воздействии на кости и ткани.

Цирконий металл в ювелирных изделиях благотворно влияет на общее состояние организма человека. Установлено, что ношении циркониевых сережек после прокалывания уха способствует быстрому заживлению ранки и никогда не вызывает ее загнивания.

При регулярном ношении изделия из циркония оказывают положительное действие на здоровье. Хорошие результаты дает ношение циркониевых браслетов и поясов при таких заболеваниях кожи, как экземы у детей и взрослых, дерматиты, псориазы. Наступает значительное улучшение состояния у больных, имеющих проблемы в опорно-двигательном аппарате.

Цена циркония

Металл продается на килограмм. Поставляется в виде трубы, прутка, полосы, проволоки, листа и др. Стоимость зависит от фирмы-изготовителя и марки изделия.

Интересные факты

Цирконий и его характеристики

Средневековые ювелиры в королевской Испании использовали при создании украшений в единственном экземпляре (Испания, Запад Европы) так называемые «несовершенные алмазы» (испанский термин, на изображении представитель Испании стоит справа на переговорах с Россией — испанская форма одежды, короткий плащ, облегающие штаны до щиколоток и спрятанные под плащем т.н. испанские «круглые прорезные» штаны, ведутся переговоры о драгоценностях в огранке фасетами Испанской Короны, не ключник) – есть опаснейшие радиоактивные природные цирконы, часто аморфные и с нарушенной кристаллической решеткой, непрозрачные. Время переговоров — 1582 г. (РФ). Внимание !! Сегодня Россия огранила горный хрусталь (XXI в.).

Читайте также:  Формула нитрата аммония в химии

Немногим визуально отличались эти «алмазы» от других драгоценных камней (сильный блеск радиоактивного мутного циркона играет злую шутку с потребителями этих камней) — мягче и может быть мутнее, что не позволяло ограненному камню сиять и переливаться внутри, как алмаз.

Были у этих камней и названия: матарские алмазы – по месту их добычи – местности Матаре (Маттураи) на острове Шри-Ланка. Жаргон или цейлонский жаргон — желтые, соломенно-желтые и дымчатые цирконы. Их также называют сиамскими алмазами.

Старлит или старлайт — циркон с природной или полученной после термохимической обработки небесно-голубой окраской.

Гиацинт — прозрачный медово-желтого, красно-коричневого, красно-бурого, красного, розового цветов циркон. Окраска этого камня напоминает гиацинт — цветок, выращенный, по древнегреческому мифу, Аполлоном из тела (или крови) прекрасного юноши Гиацинта, любимца Аполлона, убитого богом ветра Зефиром.

Показанные на гравюре средневековые мастера неграмотные — они не знали, что работают с минералом циркония – монокристаллами циркона (Плиний Старший, «Естественная история»).

Источники:

https://tvoi-uvelirr.ru/cirkonij-metall-opisanie-i-svojstva-cirkoniya/

http://www.jewellery.org.ua/stones/games303.htm

Источник: https://vseprokamni.ru/metal/cirkonij-dlja-bystrogo-zazhivlenija-ran.html

Виды, значение и применение циркония

Цирконий свое название получил от минерала циркона, в составе которого он содержится. Его относят к рассеянным химэлементам, то есть не встречающимся в естественной среде. Как химический элемент был получен шведским химиком Берцелиусом в 1824 году.

Уникальные свойства циркония, удивительное сияние, сравнимое с блеском бриллиантов, поставили этот минерал в один ряд с самыми красивыми самоцветами. Ювелиры всего мира охотно используют его.

Свойства циркония

В чистом виде цирконий в природе не существует, он химически неустойчив. Сейчас его получают промышленным путем из оксидов.

Цирконий и его характеристики

Камень цирконий

Химические характеристики

Химические свойства циркония имеют много общего с гафнием. Застывший после выплавки металл на воздухе покрывается пленкой, образующейся в результате окисления поверхности циркония, и становится устойчивым к воздействию ряда кислот и щелочей.

Правда, нагреваясь, он утрачивает эту устойчивость, и с разной скоростью начинает взаимодействовать с царской водкой (смесью азотной и соляной кислотами), в отдельности с каждым из указанных веществ, с серной, ортофосфорной, щавелевой кислотами.

При нагревании выше 250 ⁰С поглощает водород с образованием гидридов, которые проявляют металлические свойства.

При взаимодействии с галогенами образуются галогениды циркония. При температуре более 500 ⁰С получаются оксиды (Zr6O, Zr3O, ZrO2), по этой причине плавление циркония осуществляется в условиях вакуума или в инертном газе аргоне.

Физические свойства циркония

Цирконий — вещество пластичное, допускающее механическую обработку, он легко плавится в безвоздушной атмосфере (в условиях вакуума или при наличии инертных газов).

В следующей таблице показаны физические свойства циркония:

Температура плавления 1855 °С
Температура кипения около 4350 °С
Теплопроводность 23,86 Вт/(м x К)
Модуль упругости 95–97 ГПа
Температура рекристаллизации 750 °С 
Жесткость по Виккерсу 600–1700 МПа
Относительное удлинение при t 20 °С), 0.25
Относительное сжатие (20 °С). 0.45

Минералы с содержанием циркония

По глубине залежей ученые пришли к выводу, что цирконий — почти ровесник Земли. Он образовался 3–4 млрд лет назад, и его соединения распространены в литосфере.

Химически неустойчивый металл цирконий под действием определенных условий соединился с другими элементами — силикатами, широко распространенными в структуре земли, или с кислородом, образовав многочисленные устойчивые вещества — соли и оксиды.

Цирконий и его характеристики

Серьги с цирконием

Циркон (ZrSiO4) — это камень, в котором содержатся атомы химического элемента циркония, или циркониевая соль ортокремниевой кислоты. В природе встречаются такие цирконии:

  • Прозрачные. Ювелиры используют в изготовлении украшений.
  • Полупрозрачные.
  • Непрозрачные.

Прозрачность и оттенок камня во многом зависят от примесей, содержащихся в нем. Цирконий — это драгоценный камень, блеском своим напоминающий бриллиант. Некоторые полупрозрачные камни также находят применение в ювелирной отрасли. А в основном они, а также непрозрачные, используются в промышленности в качестве руды.

Бадделеит (ZrO2) — оксид циркония. Применяется в качестве добавки при изготовлении керамики и огнеупорных строительных материалов. Впервые был обнаружен на Шри-Ланке. В России добывается в Мурманской области. Этот сравнительно недорогой минерал служит сырьем для выращивания искусственных алмазов — фианитов. Синтетические алмазы получают двумя способами:

  1. Уплотнение молекул происходит под действием высокого давления и температуры.
  2. Образуются при осаждении кристаллов из пара.

Искусственные алмазы нашли применение преимущественно в производстве режущих инструментов. Сейчас 97 % алмазов, применяемых в приборо- и станкостроении, — фианиты.

Ювелиры тоже проявили интерес к новому материалу, почти не отличающемуся от натуральных алмазов. Они стали применять фианиты в изготовлении относительно недорогих ювелирных украшений.

Эвдиалит (Na4(CaSeFeMn)2ZrSi6O17(OHCl)2) — минерал с более сложной химической структурой, содержащий десяток различных химических элементов. Еще его называют цирконосиликатом. На Кольском полуострове, где он добывается, получил название «лопарская кровь».

Цирконий и его характеристики

Кольцо с цирконием

Применяется в качестве руды для получения циркония или редкоземельных металлов. Ювелиры используют этот минерал в изготовлении кабошонов — шлифованных выпуклых камней, вставляемых в оправу при изготовлении браслетов, брошей, ожерелий, перстней и др.

Лечебные свойства

Малакон, одна из разновидностей циркония, обладает слабой радиационной активностью, помогает при головных болях, нормализует артериальное давление, снимает умственную усталость, дает возможность сосредоточиться, избавляет от костных воспалений. Считается, что малакон — это камень ученых. В природе встречаются камни от темно-коричневого до оливкового цвета. Есть и черный малакон.

Виды циркония

В зависимости от соединений, оказавшихся в кристаллической решетке отдельных минералов, циркон имеет разную окраску и оттенки.

Так, в природе встречаются камни красные, зеленые, коричневые, малиновые, оранжевые и др. Различные цвета придают содержащиеся примеси меди, алюминия, титана, цинка и железа. Почти во всех камнях присутствуют соединения гафния, соседствующего с цирконием в одной химической группе.

Известны следующие разновидности цирконов:

  • Матарский алмаз. Так называется бесцветный циркон, имеющий радужное бриллиантовое сияние. Это самый дорогой вид.
  • Золотисто-желтым цветом обладают сиамские цирконы.
  • Цирконы, прошедшие обработку обжиганием, приобретают небесную голубую окраску и очень нравятся романтичным людям. Их называют старлитами.
  • Малакон относится к метамиктным минералам. Под воздействием радиационных излучений приобретает несколько аморфное состояние, подобное стеклу. Черный малакон некоторые маги используют в своих ритуалах.

Амулеты и талисманы

Использование амулетов и талисманов восходит к глубокой древности. Издавна было замечено, что изделия из циркония обладают магической и целебной силой.

Можно предположить, что магические и целебные свойства цирконов связаны именно с радиационным излучением. Нельзя исключать того, что с помощью этих камней или магических шаров, изготовленных из разновидностей циркона, маги воздействовали на волю людей. Цирконий — это камень священников и правителей. Великий магистр одного из масонских орденов обязан носить на пальце перстень с цирконом.

Как отличить подделку от настоящего циркона?

Анализ драгоценных камней и металлов осуществляется в геммологическом центре. Наличие сертификата этой организации служит гарантией подлинности ювелирных материалов. Такой документ может быть у ювелиров, закупающих камни для своей работы. Но как понять, что приобретаемое изделие изготовлено из того материала, который назван в сертирификате, и оно соответствует заявленной цене?

Ни для кого не секрет, что некоторые недобросовестные ювелиры нередко фианиты выдают за натуральные алмазы и цирконы, а ограненные цирконы продают как бриллианты. Прозрачные цирконы — большая редкость, и они ненамного дешевле бриллиантов, поэтому их редко выдают за «короля камней». Зато фианит в этом отношении — отличный материал.

Это только на первый взгляд камни абсолютно идентичны. Если присмотреться внимательнее, в цирконе можно заметить вкрапления и пустоты.

В отличие от бриллианта и фианита, даже у самого прозрачного циркона блеск камней имеет желтовато-золотистый оттенок за счет этих образований. Именно поэтому в Персии его назвали золотистым.

Фианит имеет ровную структуру и ровный блеск. В отличие от него, у циркона небольшая плотность и, соответственно, более легкий вес.

Природные камни, содержащие цирконий, в большинстве своем радиоактивны. Например, зеленые цирконы и черные эвдиалиты нельзя носить на груди и на шее. Сережки из этих камней также могут представлять опасность для здоровья.

У прозрачного и золотистого циркона радиоактивность минимальна, однако прибор ее ощущает и может указать как на отличие от «нулевого» фианита.

Как ухаживать за цирконием?

В отличие от бриллиантов, царапающих даже стекло, циркон — камень мягкий. Поэтому украшения с ним необходимо оберегать от механических повреждений. Желательно их хранить отдельно от других украшений. Цирконы весьма чувствительны к бытовой химии. Мыть их можно только слабо мыльным раствором и протирать мягкими салфетками или фланелевой тканью.

Множество разновидностей циркониев позволят выбрать тот камень, который больше нравится. Только придется оберегать изделия с ним от агрессивной среды и соприкосновений с чем-то твердым.

Источник: https://DedPodaril.com/yuvelirka/kamni/vidy-znachenie-i-primenenie-cirkoniya.html

Что такое цирконий, это камень или металл — простое пояснение путаницы в названиях

Цирконий – это металл, элемент в таблице Менделеева и вещество, из которого делают фианиты. Применяют в медицине, ювелирном деле, промышленности. Его часто путают с цирконом из-за созвучности названий, но это совершенно разные материалы.

Цирконий и его характеристики

Что такое цирконий

Цирконием называют элемент zirconium (Zr). В таблице Менделеева указан его атомный вес 91,22 и номер 40. Входит в состав продуктов питания, камней, руд.

Соединение циркония с кислородом – это металл серебристо-серого цвета. Напоминает нержавеющую сталь, белое золото. До очистки нередко содержит радиоактивные примеси. После удаления должен соответствовать ГОСТу 21907-76. Он непрозрачный, ковкий, вязкий, устойчив к коррозии, не намагничивается, но притягивается сильным полем.

Цирконий в украшениях используется в виде металлических вставок и оправ, для изготовления сережек.

Его также применяют для синтеза фианитов. Это прозрачные камни с бриллиантовой чистотой и сиянием. Темно-серые, графитовые или черные искусственные самоцветы называют черным цирконием.

Фианиты также бывают:

  • желтыми;
  • оранжевыми;
  • голубыми;
  • красными;
  • синими;
  • зелеными;
  • розовыми;
  • пурпурными;
  • золотистыми с коричневым оттенком.

Циркон отличается от металла тем, что это природный драгоценный камень группы силикатов. В его составе есть элемент Zr, отчего минерал используется для извлечения циркония. По окрасу бывает бесцветным (матарский алмаз), золотистым (сиамский), голубым (старлит) и бурым (малакон).

В дополнение смотрите видеообзор в продолжение описания металла:



Подробнее об отличиях циркона, циркония и фианита читайте в статье.

История происхождения циркония

Похожие на название циркония натуральные самоцветы цирконы используются давно. Их называли несовершенными алмазами, а темно-красные – гиацинтами. По легенде, это отвердевшие капли крови Гиацинта, убитого богом Зефиром. В русской сказке аленьким цветочком назван цветок, выточенный из бордового циркона.

В Средневековье их называли самоцветами-убийцами. Было подмечено: владелец начинал болеть при носке темно окрашенных крупных камней, затем умирал. Это случалось из-за использования радиоактивных минералов. Такие цирконы и сейчас нельзя применять.

История синтеза циркониевого металла:

  • 1789 г. – М. Клапрот впервые выделил окисел циркона из порошка минерала;
  • 1824 г. – Й. Берцелиус образовал свободный цирконий;
  • 1925 г. – А. Аркель очистил элемент от радиоактивных примесей.

Исследователи причисляют диоксид циркония к металлу с усовершенствованными свойствами. Он подходит для изготовления пластин для костей, коронок, других медицинских конструкций. Изделия безопасны, не противопоказаны для прохождения МРТ.

Смотрите видео о циркониевом металле:

Свойства и применение циркония

Циркониевые сплавы используются в химическом, машиностроительном и других производствах, в медицине. Порошок применяют для пиротехники, снарядов. Соединение с сульфатом используют для дубления кожи.

В ювелирном деле из циркониевого сплава или окиси делают оправы, вставки и самоцветы. Но это – не драгоценные камни или металл, а их имитация.

Физико-химические свойства

Чистый металл тверже стали, гибкий. Выдерживает давление в 65 кгс на 1 мм2. Чем больше газовых примесей, тем ниже прочность.

Формула записывается как ZrO2 (диоксид циркония). Он выдерживает до 750 °С, затем начинает рекристаллизовываться. Плавиться будет при + 1855 °С, а кипеть – при температуре более 4000 °С.

В основе циркона лежит силикат циркония (ZrSiO4). Поэтому различаются химико-физические характеристики минерала и металла.

При естественной температуре циркониевый металл устойчив к коррозии:

  • водой;
  • хлором;
  • солью;
  • содой;
  • нашатырем.

У металла структура решетки похожа на шестиугольник с равными сторонами (гексагональная). Радиус атома равен 160 пикометра (10-12 м). В центре есть ядро с 51 нейтроном и 40 протонами. Вокруг него расположены пять орбит с 40 электронами.

У фианитов строение решетки напоминает равносторонний куб. Окрас зависит от примесей. Желтую и красную гамму дает соединение с церием. Благодаря титану получается золотистый самородок. В розовый окрашивает эрбий, а в пурпурный – неодим. Добавление хрома дает зеленый колер.

Лечебные свойства циркония

В медицине используют только циркониевые сплавы:

  • в стоматологии – штифты, коронки, импланты зуба;
  • в реконструктивной хирургии – стержни, фиксаторы, пластины, другие изделия для скрепления костей;
  • в хирургии – эндоскопические или обычные хирургические инструменты.

Циркониевые изделия биологически совместимы с тканями, не отторгаются, не окисляются, не вызывают нагноения или аллергии. Они ускоряют регенерацию поврежденных структур.

Циркониевые сережки рекомендуют носить после прокола ушей. Они быстрее заживут, не будут гноиться.

Подмечено, что браслет или пояс с металлическими вставками ускоряет выздоровление у пациентов с патологиями опорно-двигательного аппарата. Около 10 % людей отзываются об улучшении кожи при псориазе или других дерматологических болезнях.

Украшения из циркония

Для изготовления бижутерии используют диоксид циркония и кубический цирконий. Первый – это серебристо-стальной металл, а второй – синтезированный камень фианит. С ними делают кольца или перстни, кулоны, ожерелья, браслеты, серьги, колье, броши и диадемы.

Бывают циркониевые украшения:

  • без покрытия;
  • окрашенные;
  • анодированные;
  • цельные литые;
  • модели с элементами, скрепленными кожей, металлом, нитями;
  • изделия с фианитами;
  • изделия с поделочными самоцветами.

Украшения с цирконием носят с повседневной одеждой и вечерними нарядами. Дизайн подбирают под стиль образа. Изделия не подходят только к спортивной одежде.

Хранят украшения в отдельных тканевых мешочках. Циркониевые элементы чистят тканью в мыльной воде, промывают под краном, вытирают салфеткой. После сушки до блеска полируют фланелью.

В медицине и для украшений используют циркониевый металл, очищенный от радиации. Из вещества синтезируют недрагоценные камни фианиты. Имитаторы самоцветов также безопасны для здоровья.

Как вы относитесь к украшениям из циркония? С чем надеваете? Комментируйте статью, пишите интересные факты и сферы применения, делитесь с друзьями в социальных сетях. Всего хорошего.

Источник: https://zakamnem.ru/vidy/cirkonij-eto

Ссылка на основную публикацию