Cos'è lo zirconio. Proprietà del metallo dello zirconio Proprietà del metallo dello zirconio

13.06.2020

Lo zirconio (Zr) è un elemento con numero atomico 40 e peso atomico 91,22. È un elemento di un sottogruppo secondario del quarto gruppo, il quinto periodo della tavola periodica degli elementi chimici di Dmitry Ivanovich Mendeleev. Lo zirconio allo stato libero in condizioni normali è un metallo bianco-argenteo lucido con una densità di 6,45 g/cm3. Lo zirconio puro e privo di impurità è molto duttile e può essere facilmente lavorato a freddo e a caldo. Come molti altri metalli, incluso il suo vicino del gruppo, il titanio, lo zirconio, contenente impurità di non metalli (soprattutto ossigeno), deteriora drasticamente le sue proprietà meccaniche. Ad esempio, per il funzionamento affidabile di un reattore nucleare, è necessario che i materiali fissili contengano impurità "pericolose" come boro, cadmio e altre in quantità non superiori ai milionesimi di punto percentuale. Lo zirconio puro, uno dei migliori materiali strutturali per i reattori nucleari, diventa del tutto inadatto a questo scopo se contiene anche una piccola aggiunta di afnio, che non ha minerali propri e di solito accompagna lo zirconio in natura.

La scienza conosce cinque isotopi naturali dello zirconio: 90Zr (51,46%), 91Zr (11,23%), 92Zr (17,11%), 94Zr (17,4%), 96Zr (2,8%). Tra gli isotopi radioattivi dello zirconio ottenuti artificialmente, il più importante è 95Zr, la cui emivita è di 65 giorni. Ha trovato applicazione come tracciante isotopico.

Nel 1789, il chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth isolò il biossido di zirconio dall'analisi del minerale zircone. Lo zirconio fu ottenuto per la prima volta sotto forma di polvere molto più tardi - nel 1824 da Jens Jakob Berzelius, e lo zirconio plastico fu ottenuto solo nel 1925 dagli scienziati olandesi A. van Arkel e I. de Boer a causa della dissociazione termica degli ioduri di zirconio.

Una delle proprietà più preziose dello zirconio metallico è la sua elevata resistenza alla corrosione in vari ambienti. Ad esempio, non si dissolve negli acidi nitrico e cloridrico e negli alcali. La lega degli acciai con lo zirconio si basa su questa proprietà del metallo n. 40. Pertanto, le leghe di magnesio multicomponente con l'aggiunta di zirconio diventano più resistenti alla corrosione. Lo zirconio aumenta la resistenza del titanio agli acidi. Inoltre, gli acciai legati allo zirconio non perdono la tenacità richiesta in un ampio intervallo di temperature e resistono bene ai carichi d'urto. La resistenza degli acciai legati aumenta. L'aggiunta di zirconio al rame ne aumenta notevolmente la resistenza, quasi senza ridurre la conduttività elettrica. Una lega a base di magnesio con l'aggiunta di una piccola percentuale di zinco e solo pochi decimi di percentuale di zirconio è due volte più resistente del magnesio puro e non perde resistenza a 200 ° C. Anche la qualità delle leghe di alluminio aumenta notevolmente quando a loro viene aggiunto lo zirconio.

Lo zirconio quasi non cattura i neutroni lenti (termici). È su questa proprietà, combinata con l'elevata resistenza alla corrosione e agli ambienti aggressivi, alla resistenza meccanica a temperature elevate, che esso e le sue leghe vengono attivamente utilizzati nella progettazione di reattori nucleari.

Nella produzione dell'acciaio, gli additivi allo zirconio vengono utilizzati per rimuovere da esso ossigeno, azoto e zolfo. Lo zirconio viene utilizzato anche come componente di lega in alcuni acciai per armature, inossidabili e resistenti al calore.

La ben nota proprietà dello zirconio, come l'assorbimento attivo dei gas allo stato riscaldato, è la base per il suo utilizzo nella sinterizzazione di polveri metalliche, nonché nella tecnologia del vuoto elettrico. Pertanto, a una temperatura di 300° C, lo zirconio assorbe idrogeno, mentre a 400° C e oltre interagisce con l'ossigeno e l'azoto.

Proprietà biologiche

Lo zirconio non svolge direttamente ruoli biologici importanti nella vita del corpo umano. Non è un bioelemento, non fa parte del materiale strutturale delle cellule, non è un microelemento vitale. È del tutto possibile che ciò sia dovuto alla scarsa conoscenza di tutte le proprietà di questo metallo, perché gradualmente, anno dopo anno, lo zirconio rivela sempre più nuove qualità legate all'influenza di questo elemento sul corpo e sulla salute delle persone.

Attualmente, nelle cliniche di traumatologia e chirurgia maxillo-facciale, per il trattamento di fratture ossee multiple, viene utilizzato il metodo dei fissatori (impianti), che fissano accuratamente e saldamente i frammenti ossei completamente, escludendo anche i più piccoli spostamenti, il che contribuisce alla rapida fusione dell'osso tessuto e guarigione rapida ferita postoperatoria.

Nella pratica mondiale, i produttori di impianti utilizzano acciaio inossidabile e leghe di titanio per realizzare placche e viti. Nel nostro paese sono stati sviluppati e padroneggiati impianti realizzati con leghe di zirconio dei marchi E125 ed E110, che non sono inferiori ai migliori campioni stranieri. Al contrario, l'uso di impianti realizzati con leghe di zirconio offre numerosi vantaggi: elevata resistenza alla corrosione del materiale; eccellente compatibilità biologica (assenza di reazioni allergiche e rigetto), grazie alla quale non è necessario ripetere Intervento chirurgico per rimuovere gli impianti; proprietà ad alta resistenza delle leghe di zirconio. La densità relativamente bassa della lega permette di alleggerire il disegno dell'impianto; L'eccellente duttilità garantisce un adattamento più preciso dell'impianto lungo il contorno osseo mediante flessione.

L'elenco degli strumenti e degli impianti per la chirurgia maxillo-facciale e la neurochirurgia è molto ampio: più di due dozzine di tipi di placche e graffe, viti corticali per il fissaggio, pinze emostatiche, trapani e persino fili per suturare durante le operazioni al cervello!

L'elemento n. 40, come le sue leghe, non ha un effetto irritante sui tessuti molli e sulle ossa circostanti, è perfettamente compatibile con i tessuti biologici e ha anche un effetto speciale su di essi. I medici hanno scoperto che quando si indossano orecchini in zirconio, la guarigione della ferita al lobo dell'orecchio dopo il piercing avviene 2-3 giorni prima rispetto a quando si indossano orecchini d'oro. Inoltre, le persone che indossano regolarmente gioielli realizzati con zirconio o zirconi hanno notato un miglioramento significativo della loro salute generale. Gli esperimenti hanno dato risultati positivi nel trattamento delle malattie della pelle con braccialetti, cinture e piastre in zirconio: dermatiti, neurodermite, eczema infantile, malattie dell'apparato muscolo-scheletrico, della colonna vertebrale, artrite e artrosi di origine metabolica, fratture degli arti superiori e inferiori e altre malattie. Un effetto positivo si osserva in oltre il 90% dei pazienti.

La metà sana dei soggetti non ha avvertito alcun effetto negativo indossando i braccialetti, ma ha notato un miglioramento della propria salute generale.

Pertanto, si può sostenere che i braccialetti in zirconio e altri gioielli realizzati con questo metallo, le sue leghe e minerali non sono una panacea per tutte le malattie, ma hanno un certo effetto curativo sul corpo umano. In ogni caso non fa male.

I gioiellieri medievali usavano spesso quelli che chiamavano “diamanti imperfetti” per creare gioielli unici. Questi “diamanti” non erano molto diversi da quelli veri. pietre preziose- un po 'più morbido e leggermente più torbido, che non permetteva alla pietra tagliata di brillare e brillare come un diamante. Queste pietre avevano anche nomi più specifici: diamanti Matara - dal luogo della loro estrazione - la zona di Matara (Matturai) nell'isola di Sri Lanka. Gergo o gergo di Ceylon: zirconi gialli, giallo paglierino e fumé. Sono anche chiamati diamanti siamesi. Starlite o starlight è zircone di colore azzurro cielo naturale o trattato termochimicamente. Il giacinto è uno zircone trasparente giallo miele, rosso-marrone, rosso-marrone, rosso, rosa. Il colore di questa pietra ricorda il giacinto, un fiore coltivato, secondo l'antico mito greco, da Apollo dal corpo (o sangue) del bellissimo giovane Giacinto, il preferito di Apollo, ucciso dal dio del vento Zefiro.

Naturalmente, gli artigiani medievali non sapevano che stavano lavorando con il minerale di zirconio: i cristalli singoli di zircone.

Lo zirconio ha una sezione d'urto di cattura dei neutroni termici molto piccola. Pertanto, lo zirconio metallico, che non contiene afnio, e le sue leghe vengono utilizzati nell'energia nucleare per la produzione di elementi combustibili, gruppi di combustibile e altre strutture di reattori nucleari. Così, sul primo sottomarino nucleare americano, il Nautilus, fu installato un reattore interamente in zirconio. Successivamente si è scoperto che è più redditizio realizzare i gusci degli elementi combustibili (barre di combustibile) dallo zirconio, piuttosto che dalle parti fisse del nocciolo del reattore.

Le aggiunte di zirconio durante la lega degli acciai aumentano le caratteristiche di resistenza della lega. Pertanto, i prototipi di acciai non legati allo zirconio vengono distrutti sotto un carico inferiore a una tonnellata; l'acciaio della stessa composizione, ma con l'aggiunta di solo lo 0,1% di zirconio, può sopportare un carico di oltre una tonnellata e mezza!

Le condizioni tecniche per lo zirconio cosiddetto “purezza del reattore” consentono la presenza di non più dello 0,02% di afnio. Ma anche tali dosi omeopatiche dell'eterno compagno dello zirconio in modo abbastanza significativo - sei volte e mezzo - riducono la trasparenza neutronica dello zirconio!

Il biossido di zirconio ha una proprietà molto interessante: se riscaldato, emette una luce così intensa che può essere utilizzato nell'illuminotecnica. Il famoso fisico tedesco Walter Hermann Nernst fu il primo a conoscere questa proprietà del biossido di zirconio. Sulla base di questo fenomeno insolito, il fisico progettò una lampada, che in seguito divenne nota come lampada di Nernst, in cui i filamenti erano costituiti da biossido di zirconio.

Il tetracloruro di zirconio ha trovato un'applicazione molto interessante. La conduttività elettrica di una lastra di questa sostanza cambia a seconda della pressione ad essa applicata. Su questo principio si basa il funzionamento di un manometro universale, un dispositivo che misura la pressione. Con la più piccola variazione di pressione, cambia anche la corrente nel circuito del dispositivo, la cui scala è calibrata in unità di pressione. Tali manometri sono estremamente sensibili alle variazioni di pressione, quindi possono essere utilizzati per determinare la pressione da centomillesimi di atmosfera a migliaia di atmosfere!

Gli impermeabili devono le loro proprietà idrorepellenti ai sali di zirconio, che fanno parte di una speciale emulsione per l'impregnazione dei tessuti. I sali di zirconio vengono utilizzati anche per la produzione di inchiostri da stampa colorati, vernici speciali e materie plastiche. I composti di zirconio sono utilizzati come catalizzatore nella produzione di carburanti per motori ad alto numero di ottano. I composti dell'acido solforico di questo elemento sono famosi per le loro eccellenti proprietà abbronzanti.

Storia

In effetti, la storia della popolarità dello zirconio tra l'umanità è piuttosto antica: anche durante il regno di Roma in Giudea, i sommi sacerdoti indossavano giacinto - cristalli di zirconio - il principale minerale di zirconio nei loro gioielli. I gioiellieri medievali di diversi paesi spesso decoravano i loro prodotti con questi cristalli. I gioielli con zirconi divennero particolarmente popolari in India nei secoli XV-XVI e negli anni Trenta del XIX secolo.

Questo minerale contenente zirconio veniva estratto sull'isola di Ceylon, da dove i mercanti lo esportavano successivamente in abbondanza in molti paesi. Questi cristalli hanno guadagnato una così straordinaria popolarità grazie ai loro colori vari e molto belli: dal trasparente incolore al giallo-marrone pallido, passando dal grigio-verde al rosso sangue. Era lo zircone rosso che i gioiellieri chiamavano giacinto (l'antico nome è peradol), considerandolo una delle varietà di topazio o rubino, simile ad esso in Composizione chimica. Solo alla fine del XVIII secolo il giacinto ricevette il suo nome moderno: lo zircone Zr gli diede questo nome;

Proprio uno di questi zirconi di Ceylon cadde nelle mani di M. G. Klaproth, membro dell'Accademia delle Scienze di Berlino. Nel 1789 condusse ricerche sulla pietra preziosa utilizzando un metodo da lui stesso sviluppato e nello stesso anno pubblicò i risultati delle analisi. Klaproth ottenne una sostanza che chiamò “terra di zircone”. Ha fuso la polvere di zirconio con alcali caustici in uno speciale crogiolo d'argento, quindi ha sciolto la lega in acido solforico. Successivamente, il chimico isolò l'acido silicico e il ferro dalla soluzione, dopo di che ottenne cristalli di sale, e da essi ossiderò (quella stessa terra), che chiamò "zirconio" (Zirconerde).

Con questo nome, Klaproth molto probabilmente iniziò dai seguenti concetti persiani: "zar" ("re") - oro e "pistola" ("pistola") - colore, cioè letteralmente "color oro". Dalle seguenti considerazioni si può intuire che il minerale nelle mani del chimico aveva un colore bruno-dorato. Un'altra ipotesi sull'origine del nome si basa sulla parola araba "zarkun" - cinabro, minerale. Come puoi vedere, le parole sono molto simili, il che significa che il nome del metallo deriva dal loro significato.

Nelle fonti russe i nomi sono simili, sebbene presentino lievi differenze. Così, Scherer (1808) chiamò il metallo "zircone", Zakharov (1810) aderisce alla stessa formulazione, Dvigubsky (1824) è più originale - "la base della terra di zirconio" o "zirconio", Strakhov (1825) chiama il metallo "zircone".

Anche l'ossido di zirconio (II) fu isolato da Giton de Morovo solo dal giacinto trovato in Francia.

Lo zircone metallico (con una percentuale molto elevata di impurità) fu ottenuto per la prima volta da J. Ya Berzelius nel 1824 riducendo il fluorozirconato di potassio con sodio metallico:

K2 + 4Na → Zr + 2KF + 2NaF

Il risultato era un metallo grigio argento talmente fragile da non poter essere lavorato. La ragione di ciò era l'alto contenuto di impurità. Di conseguenza, questo elemento non è stato utilizzato. Scienziati lunghi paesi diversi ha cercato di risolvere il problema della purezza del metallo. Solo nel 1914 fu possibile ottenere zirconio relativamente puro e un metallo che poteva essere lavorato (forgiato, laminato, laminato) più o meno allo stesso modo del rame fu isolato solo nel 1925 dai chimici olandesi van Arkel e de Boer. Si sono allontanati dal metodo tradizionale e universalmente utilizzato dell'elettrolisi, utilizzando il loro nuovo metodo di "accumulo", che consisteva nel fatto che un composto volatile (nel loro caso era il tetraioduro di zirconio ZrI4) veniva sottoposto a decomposizione termica sotto vuoto, e il metallo puro veniva depositato su un filamento di tungsteno caldo.

Essere nella natura

Lo zirconio è un elemento abbastanza comune: il suo contenuto nella crosta terrestre è dello 0,025% in peso. Tra i metalli occupa il dodicesimo posto in termini di prevalenza. Tuttavia, lo zirconio è altamente disperso e eventuali accumuli significativi sono rari. Quindi nelle rocce basiche il suo contenuto non supera l'1,3,10-2%; nei graniti, nei terreni sabbiosi e argillosi questo elemento si trova molto più spesso - 2 10-2%, ma lo zirconio è più comune nelle rocce alcaline - 5 10-2%, che è addirittura superiore al contenuto medio nella crosta terrestre in generale . Molto spesso si trova sotto forma di vari composti chimici, che a loro volta si trovano nella litosfera, perché lo zirconio è un elemento litofilo. In natura i suoi composti sono conosciuti esclusivamente con l'ossigeno sotto forma di ossidi e silicati. Sebbene lo zirconio sia un oligoelemento, esistono circa 40 minerali in cui lo zirconio è presente sotto forma di ossidi o sali. A causa di questa dispersione nelle rocce e della mancanza di grandi depositi, lo zirconio viene utilizzato molto meno dei metalli veramente rari. Questo metallo è un debole migrante nell'acqua: nell'acqua di mare il contenuto di zirconio non supera 0,00005 mg/l. Inoltre non è comune nell'ambiente biologico.

I più comuni in natura sono lo zircone ZrSiO4, che contiene il 67,1% di ZrO2, la baddeleyite ZrO2 e vari minerali complessi: eudialite (Na,Ca)6ZrOH(Si3O9)2(OH,Cl)2, ecc.

Lo zircone è il minerale di zirconio più comune, conosciuto fin dall'antichità, quando veniva chiamato giacinto, azorite, auerbachite, engelhardite e altri nomi. Lo zircone è un silicato insulare presente in tutti i tipi di rocce, ma è più comune nei graniti e nelle sieniti. Il minerale è un cristallo ben formato, il cui aspetto varia a seconda delle condizioni di formazione, quindi nei graniti e nelle pegmatiti di granito ci sono cristalli di natura prismatica lunga e nelle rocce alcaline e metasomatiche - di tipo bipiramidale. Puoi anche trovare "gemelli", "gemelli genicolati", accrescimento radiale-radiato e a forma di covone.

Spesso i cristalli hanno dimensioni relativamente piccole (solo pochi millimetri), ma ci sono eccezioni che pesano decine o addirittura centinaia di carati. Nella Carolina del Nord, nella contea di Ginderson, sono stati scoperti cristalli di zircone lunghi diversi centimetri. In Madagascar non sono rari reperti del peso di diversi chilogrammi. Negli Stati Uniti d'America, la Smithsonian Institution ospita diversi zirconi portati dall'isola dello Sri Lanka. Variano per colore e peso: lo zircone più grande, marrone, pesa 118,1 carati; giallo-marrone 97,6; giallo 23,5, incolore 23,9. Lì puoi anche vedere grandi cristalli provenienti dalla Birmania e dalla Tailandia. Il Museo Geologico di Londra, il Museo Americano di Storia Naturale di New York e il Museo Canadese di Toronto possono vantare ricche collezioni di grandi zirconi. Negli Urali venivano estratti molti zirconi grandi e molto belli.

Gli zirconi contengono spesso molte impurità: ferro, alluminio, metalli delle terre rare, afnio, berillio, uranio e altri. A questo proposito, gli scienziati identificano diverse varietà di zircone: malacon, citrolite, alvit, arshinovite e molte altre.

Il minerale baddeleyite, a differenza dello zircone, fu scoperto relativamente di recente: nel 1892 in Brasile. Lì si trova il giacimento principale di questo minerale: Posus di Caldas. Alcuni dei reperti di questo deposito sono semplicemente sorprendenti: uno dei blocchi di baddeleyite estratti dalla roccia pesava 30 tonnellate! Lungo le rive di fiumi e torrenti la baddeleyite si presenta sotto forma di ciottoli alluvionali con un diametro fino a 7,5 mm, che contengono oltre il 90% di biossido di zirconio. Per il tuo aspetto Questi ciottoli furono soprannominati "favas" dai minatori locali, che significa "fagiolo" in portoghese (fava).

Applicazione

Le applicazioni dello zirconio e dei minerali che lo contengono sono estremamente diverse, sono associate alle industrie ad alta tecnologia e allo stesso tempo alla produzione dei beni di consumo più comuni.

Il primo consumatore di zirconio fu la metallurgia: prima ferrosa, poi non ferrosa. Ciò è dovuto a una serie di proprietà del quarantesimo elemento. A causa della sua elevata affinità con ossigeno, azoto, zolfo e fosforo, una lega di zirconio con ferro e silicio o con alluminio e silicio viene utilizzata come disossidante e purificante dell'acciaio.

Lo zirconio è ampiamente utilizzato come elemento di lega, perché la sua aggiunta ad altri metalli dà loro proprietà speciali- resistenza al calore, resistenza agli acidi e molti altri. Oltre alle proprietà appena acquisite, le leghe con zirconio aumentano la loro resistenza meccanica, il che contribuisce ad aumentarne la durata e ad ampliare le possibilità di utilizzo in vari campi. Vale la pena fornire alcuni esempi di tali leghe e dei loro campi di applicazione.

Il ferrozirconio (una lega di zirconio con ferro), contenente fino al 20% di Zr, viene utilizzato in metallurgia come disossidante e degasatore per l'acciaio. Chimici e metallurgisti hanno scoperto che l'aggiunta di zirconio alle leghe di ferro ha lo stesso effetto dell'introduzione di silicio in esse: migliora la qualità degli acciai inossidabili e resistenti al calore, aumenta la resistenza meccanica e la saldabilità degli acciai.

Un'altra lega di zirconio, ampiamente utilizzata nella metallurgia ferrosa insieme al ferrozirconio, è una lega con silicio. Questa lega viene utilizzata per il degasaggio degli acciai, poiché lo zirconio è un energico disossidante e additivo affinante; la sua introduzione riduce rapidamente gli ossidi metallici ed elimina l'azoto;

Le leghe rame-zirconio vengono utilizzate per la fabbricazione di parti conduttrici di apparecchiature elettriche che si riscaldano durante il funzionamento. L'introduzione dello zirconio non ha praticamente alcun effetto sull'elevata conduttività elettrica del rame, ma aumenta significativamente la forza e la resistenza al calore della lega.

Le leghe magnesio-zirconio hanno buone proprietà meccaniche e fisiche e sono considerate le più adatte per scopi strutturali.

Le leghe di alluminio con zirconio (fino al 3% Zr) sono resistenti alla corrosione e trovano il loro impiego nelle griglie dei tubi a vuoto catodici;

Lo zirconio, purificato dall'afnio, ha acquisito la massima importanza come materiale strutturale nei reattori nucleari. L'elevata resistenza alla corrosione combinata con la resistenza meccanica, l'elevato punto di fusione e la piccola sezione trasversale effettiva di assorbimento dei neutroni termici hanno recentemente reso possibile un ampio utilizzo dello zirconio per il rivestimento di elementi combustibili (elementi combustibili).

Un coefficiente di dilatazione termica basso e uniforme, un'elevata resistenza alla corrosione, nonché un'elevata resistenza meccanica e chimica hanno portato all'uso dello zirconio per la produzione di apparecchiature chimiche, apparecchiature mediche, impianti e fili per neurochirurgia di alta qualità.

Gli isolanti nelle apparecchiature ad alta frequenza realizzati con materiali contenenti zirconio riducono significativamente la perdita di energia.

Lo zirconio in polvere viene utilizzato principalmente nella produzione di razzi, detonatori, micce a proiettile e bombe remote.

Tuttavia, la maggior parte delle materie prime di zirconio estratte (circa il 90%) vengono utilizzate in forma minerale sotto forma di zircone, che contiene fino al 66% di biossido di zirconio (ZrO2). Grazie alle sue proprietà - alto punto di fusione (più di 2700 ° C), basso coefficiente di dilatazione termica e resistenza agli influssi chimici - ZrO2 è stato ampiamente utilizzato in un'ampia varietà di campi. Trova largo impiego nella produzione di rivestimenti termoprotettivi, prodotti altamente refrattari, elettroliti solidi, smalti resistenti al calore, vetri refrattari, vari tipi ceramiche, pigmenti ceramici, catalizzatori, utensili da taglio e abrasivi, pietre preziose artificiali. Nell'ultimo decennio, con il rapido sviluppo dell'elettronica e della tecnologia informatica, nonché di vari mezzi di comunicazione, il biossido di zirconio ha iniziato ad essere ampiamente utilizzato nelle fibre ottiche e nella produzione di ceramiche utilizzate nell'elettronica.

Grazie alla sua elevata durezza, il carburo di zirconio ZrC viene utilizzato come materiale abrasivo e anche per sostituire i diamanti durante il taglio del vetro.

Produzione

La principale fonte di materia prima per la produzione industriale di zirconio metallico è il minerale zirconio ZrSiO4.

I principali metodi per ottenere lo zirconio metallico possono essere suddivisi in tre gruppi: 1) metodi di riduzione; 2) metodi di dissociazione termica e 3) metodi elettrolitici.

Innanzitutto, i minerali di zirconio subiscono una fase di arricchimento, per la quale viene utilizzato un metodo gravitazionale con purificazione del concentrato mediante separazione elettrostatica e magnetica. Il metallo zirconio è prodotto dai suoi composti, che si ottengono decomponendo il concentrato. Sono possibili le seguenti opzioni:

a) sinterizzazione con calce o carbonato di calcio con aggiunta di CaCl2 a temperature superiori a 1100° C:

ZrSiO4 + ZCaO = CaZrO3 + Ca2SiO4

b) sinterizzazione con soda a temperatura superiore a 1000°C o fusione con soda caustica (la temperatura deve essere superiore a 500°C):

ZrSiO4 + 2Na2CO3 = Na2ZrO3 + Na2SiO3 + 2CO2

Da una lega o sinterizzazione prodotta per apertura alcalina, innanzitutto, i composti del silicio vengono rimossi mediante lisciviazione con acqua o acido cloridrico diluito, dopodiché il residuo viene decomposto con acido cloridrico o solforico. Il risultato è rispettivamente ossicloruro e solfati.

c) sinterizzazione con fluosilicato di potassio a temperature prossime ai 1000° C:

ZrSiO4 + K2SiF6 = K2ZrF6 + 2SiO2

La torta di fluorozirconato risultante viene riscaldata e lavata con acqua acidificata, il fluorozirconato di potassio passa nell'acqua e quando la soluzione viene raffreddata, la maggior parte (75-90%) viene rilasciata.

d) clorurazione con carbone ad una temperatura di circa 1000°C, mentre è possibile una carbidizzazione preliminare ad una temperatura compresa tra 1700 e 1800°C, atta a rimuovere la maggior parte del silicio sotto forma di ossido altamente volatile (SiO). Il risultato è il cloruro di zirconio ZrCl4, che sublima e intensifica.

I composti di zirconio vengono isolati dalle soluzioni acide risultanti utilizzando i seguenti metodi:

a) precipitazione idrolitica di solfati basici di zirconio xZrO2.ySO3 zH2O da soluzioni di acido solforico o cloridrico;

b) cristallizzazione dell'ossicloruro di zirconio ZrOCl2·8H2O durante l'evaporazione di soluzioni di acido cloridrico;

c) cristallizzazione del solfato di zirconio Zr(SO4)2 mediante aggiunta di acido solforico concentrato o evaporazione di soluzioni di acido solforico. Come risultato della calcinazione di solfati e cloruri, si ottiene ZrO2.

Tutti i composti di zirconio ottenuti da concentrati contengono sempre afnio. La purificazione dello zirconio è un processo piuttosto laborioso e costoso. Lo zirconio viene separato dal suo compagno costante mediante cristallizzazione frazionata di K2ZrF6, estrazione da soluzioni acide con solventi organici (ad esempio tributilfosfato), metodi di scambio ionico e riduzione selettiva dei tetracloruri (ZrCl4 e HfCl4).

Esiste un metodo di “accumulo” sviluppato dagli scienziati olandesi van Arkel e de Boer. Sta nel fatto che un composto volatile (tetraioduro di zirconio ZrI4) subisce una decomposizione termica sotto vuoto e il metallo puro si deposita su un filamento di tungsteno caldo. Negli anni venti del secolo scorso questo metodo era molto diffuso, ma l'elevato costo dello zirconio ottenuto con questo metodo ne limitava notevolmente gli ambiti di applicazione. Pertanto, era necessario sviluppare un metodo nuovo e più economico per produrre lo zirconio. Questo metodo è diventato il metodo Kroll migliorato. Lo schema di produzione prevede due fasi principali: il biossido di zirconio viene clorurato e il tetracloruro di zirconio risultante viene ridotto con magnesio metallico sotto uno strato di metallo fuso. Il prodotto finale, la spugna di zirconio, viene fuso in barre e inviato al consumatore in questa forma.

Proprietà fisiche

Come sappiamo, lo zirconio è stato isolato nella sua forma metallica libera molto tempo fa, nel 1824 dal chimico svedese Jens Berzelius. Per molti decenni non è stato possibile ottenere un elemento di elevata purezza, motivo per cui non è stato possibile studiare le proprietà fisiche di questo metallo. Solo a metà del XX secolo gli scienziati riuscirono a ottenere lo zirconio privo di impurità. Si è scoperto che lo zirconio, a volte in quantità molto grandi, contiene afnio, un compagno costante di questo metallo, che prima non era stato notato a causa delle proprietà chimiche simili allo zirconio.

Lo zirconio puro ha l'aspetto di un metallo tipico: un colore grigio-argento lucido, che ricorda l'acciaio, ma differisce da esso per maggiore resistenza e duttilità. Inoltre, quest'ultima qualità, come hanno notato i metallurgisti, dipende direttamente dalla quantità di ossigeno contenuta nello zirconio. Pertanto, se più dello 0,7% di ossigeno entra nello zirconio liquido fuso, il metallo sarà fragile a causa della formazione di soluzioni solide di ossigeno nello zirconio, le cui proprietà sono molto diverse dalle proprietà del metallo puro. Le impurità di azoto, carbonio e idrogeno hanno lo stesso effetto. La densità dello zirconio puro a 20°C è 6,45 g/cm3, la durezza Brinell è 640-670 Mn/m2 o 64-67 kgf/mm2. La durezza è fortemente influenzata dalla presenza di impurità (soprattutto ossigeno), che aumentano la durezza dello zirconio, riducendone la fragilità. Pertanto, con un contenuto di ossigeno superiore allo 0,2%, lo zirconio non può essere lavorato a freddo. La resistenza alla trazione dello zirconio è 253 Mn/m2 o 25,3 kgf/mm2, modulo elastico a 20° C = 97 Gn/m2 o 9700 kgf/mm2.

Lo zirconio è un metallo ad alta temperatura: il punto di fusione (melt) dello zirconio ad alta purezza è 1845° C, il punto di ebollizione (tb) 3580-3700° C. Il biossido di zirconio ZrO2 è una delle sostanze più refrattarie in natura. Si scioglie ad una temperatura di 2680° C! Tali proprietà del metallo e del suo biossido ne hanno determinato l'uso nella metallurgia: legando acciai resistenti al calore e al calore con zirconio, utilizzando ZrO2 nella produzione di materiali refrattari.

Alle caratteristiche termiche dello zirconio sopra indicate vale la pena aggiungere quanto segue: capacità termica specifica nell'intervallo di temperature 25-100° C = 0,291 kJ/(kg∙K) o 0,0693 cal/(g∙°C); coefficiente di conducibilità termica a 50° C = 20,96 W/(m∙K) o 0,050 cal/(cm∙sec∙°C); coefficiente di temperatura di dilatazione lineare a temperature 20-400° C = 6,9∙10-6. La temperatura di transizione allo stato di superconduttività è 0,7 K.

Lo zirconio metallico è caratterizzato da due modifiche allotropiche: la modifica α, che ha una struttura esagonale ed è stabile a temperature inferiori a 863° C, e la modifica β, che ha un reticolo di un cubo centrato spazialmente ed è stabile a temperature superiori 863° C. Pertanto, la transizione dalla modifica α alla modifica β avviene a questa temperatura limite di 863° C. Inoltre, l'aggiunta di alluminio, piombo, stagno e cadmio aumenta la temperatura di transizione da uno stato all'altro e l'aggiunta di ferro, cromo, nichel, molibdeno, rame, titanio e alcuni altri metalli lo diminuisce.

La resistività elettrica dello zirconio di elevata purezza ad una temperatura di 20° C = 44,1 μΩ∙cm. Lo zirconio è paramagnetico, la sua suscettibilità magnetica specifica aumenta quando il metallo viene riscaldato. Pertanto, ad una temperatura di -73° C, la suscettibilità magnetica specifica dello zirconio è di 1,28° C, e a 327° C - 1,41° C.

La proprietà più preziosa dello zirconio puro è la piccola sezione trasversale di cattura dei neutroni termici (0,18 barn). È molto inferiore a quello di altri metalli: ferro (2,53 barn), nichel (4,60 barn) o rame (3,69 barn). Sebbene molti metalli più economici abbiano una sezione trasversale di cattura dello stesso ordine: lo stagno ha 0,65 barn, l'alluminio ha 0,22 barn e il magnesio ne ha ancora meno - solo 0,06 barn. Tuttavia, tutti i metalli elencati sono fusibili e non resistenti al calore, a differenza dello zirconio. Pertanto, questo particolare metallo viene utilizzato come metallo strutturale nella costruzione di reattori.

Proprietà chimiche

Una delle proprietà più notevoli dello zirconio è la sua elevata resistenza alla corrosione in molti ambienti aggressivi. La capacità dello zirconio di resistere alla corrosione è superiore a metalli resistenti come il niobio e il titanio. In condizioni normali lo zirconio è inerte nei confronti dei gas atmosferici e dell'acqua e non reagisce con gli acidi cloridrico e solforico (concentrazioni fino al 50%). Durante gli esperimenti, si è scoperto che l'acciaio inossidabile perde circa 2,6 millimetri all'anno in acido cloridrico al 5% a 60 ° C, il titanio - circa 1 millimetro e lo zirconio - 1000 volte meno. Lo zirconio ha la massima resistenza agli alcali; è l'unico metallo resistente agli alcali contenenti ammoniaca. In termini di resistenza agli ambienti aggressivi, lo zirconio è inferiore anche al tantalio, uno dei più potenti combattenti della corrosione.

Questa resistenza è facilmente spiegabile proprietà chimiche zirconio, o meglio la formazione di una pellicola protettiva di ossido sulla sua superficie, che protegge il metallo da ulteriori distruzioni. Per ossidare completamente lo zirconio bisognerà riscaldarlo a 700° C, solo allora la pellicola collasserà parzialmente e si dissolverà parzialmente nel metallo. Risulta che la temperatura di 700° C è il limite oltre il quale termina la resistenza chimica dell'elemento numero 40. Ma anche prima di questo limite, lo zirconio, quando riscaldato a 300° C e oltre, inizia a reagire più attivamente con l'ossigeno e altri. componenti dell'atmosfera. Di conseguenza, si formano biossido e idruro con vapore acqueo, carburo e biossido con biossido di carbonio e nitruro di zirconio con azoto. Fino alla stessa temperatura, lo zirconio è protetto in modo affidabile da una pellicola di ossido, che garantisce un'elevata resistenza chimica dello zirconio.

Eppure lo zirconio interagisce con gli acidi; ciò avviene se è possibile la formazione di complessi anionici. Pertanto, a temperature superiori a 100° C, reagisce con una miscela di acido nitrico, fluoridrico e acqua regia:

3Zr + 4HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O

3Zr + 4HNO3 + 18HCl = 3H2 + 4NO + 8H2O

Si dissolve in acido fluoridrico e acido solforico concentrato a caldo (superiore al 50%):

Zr + 6HF = H2 + 2H2

Lo zirconio si comporta in modo completamente diverso nell'aria sotto forma di trucioli o polvere. A differenza dello zirconio metallico compatto, queste sostanze piromorfe si accendono facilmente spontaneamente nell'aria anche a temperatura ambiente. Questo processo è esotermico e avviene con un grande rilascio di calore. Lo zirconio simile alla polvere mescolato con l'aria può esplodere.

Anche l'interazione dello zirconio con l'acqua è insolita. La maggior parte dei metalli, a contatto con l'acqua, subiscono la corrosione galvanica, che consiste nella transizione dei loro cationi nell'acqua. Lo zirconio, come nella reazione all'ossigeno, interagisce con l'acqua e si ricopre di una pellicola protettiva insolubile. Pertanto, grazie alle proprietà della sua pellicola protettiva, lo zirconio è protetto dalla corrosione dell'acqua.

Quando riscaldato, lo zirconio inizia a interagire con i gas. Pertanto, a temperature superiori a 800° C, lo zirconio compatto inizia ad assorbire attivamente l'ossigeno:

Lo zirconio inizia ad interagire con l'azoto a temperature di 700-800° C per formare nitruro: ZrN.

A temperature superiori a 300° C, lo zirconio inizia ad assorbire idrogeno, formando una soluzione solida e idruri ZrH e ZrH2. A 1200-1300°C sotto vuoto gli idruri si dissociano e tutto l'idrogeno può essere rimosso dal metallo.

Quando riscaldato, lo zirconio inizia a reagire anche con i non metalli. A temperature superiori a 900° C avviene l'interazione con il carbonio per formare il carburo ZrC. Lo zirconio reagisce con cloro, iodio e bromo già a 200° C formando alogenuri superiori ZrX4 (dove X è un alogeno). L'interazione con il fluoro avviene a temperature ordinarie.

Il quarantesimo elemento della tavola periodica fu scoperto nel 1783 dal chimico tedesco M.G. Klaproth. Il metallo zirconio purificato dalle impurità fu ottenuto solo all'inizio del XX secolo. E nonostante siano passati quasi 100 anni da quel momento, il metallo presenta ancora numerose incertezze, a partire dall’origine del suo nome fino ai suoi effetti sulla salute umana. Perché il prezzo al grammo continua ad aumentare per diversi decenni?

Essere nella natura

Lo zirconio si trova in natura solo sotto forma di ossidi e silicati. Tra questi si distinguono principalmente zircone, eudialite e baddeleyite. Vale la pena notare che il metallo nei depositi è sempre accompagnato da afnio. Ciò accade a causa del reticolo cristallino simile dei metalli.

La quota principale dei minerali di zirconio si trova nella litosfera. C'è una media di 210 grammi di zircone per tonnellata di crosta terrestre. I composti di zirconio si trovano anche nell'acqua di mare. Ma la sua concentrazione qui è molto più bassa e ammonta a 0,05 mg per 1000 litri.

I leader nel numero di depositi di zirconio sono l'Australia (zircone), il Sud Africa (baddeleyite), leggermente inferiore a Stati Uniti, Brasile e India. La Russia rappresenta il 10% delle riserve mondiali.

Ricevuta

Inizialmente, lo zirconio veniva isolato dagli ossidi utilizzando il metodo della “crescita”. La striscia di zirconio è stata posizionata su filamenti di tungsteno caldi. Sotto l'influenza di temperature superiori a 2000 ºС, il metallo zirconio ha aderito alla superficie del riscaldatore e i restanti componenti del composto sono bruciati.

Questo metodo richiedeva una grande quantità di elettricità e presto fu sviluppato il metodo Kroll, più economico. La sua essenza risiede nella clorazione preliminare del biossido di zirconio seguita dalla riduzione con magnesio. Ma lo sviluppo dei metodi per produrre lo zirconio non si è fermato qui. Dopo qualche tempo, l'industria iniziò a utilizzare soluzioni alcaline e fluorurate ancora più economiche per la riduzione dello zirconio dagli ossidi.

Composizione dello zirconio e110

Ioduro di zirconio

Altamente duttile e con caratteristiche di bassa resistenza. Si ottiene con il metodo dello ioduro basato sulla capacità del metallo di formare composti con lo iodio. In questo caso, le impurità nocive vengono facilmente separate e si ottiene il metallo puro. Le aste sono realizzate in ioduro di zirconio.

Prezzo

I principali fornitori di zirconio sul mercato mondiale sono l’Australia e il Sud Africa. Recentemente, la predominanza nell’esportazione di zircone e minerali di zirconio si è sempre più orientata verso la Repubblica del Sud Africa. I principali consumatori sono l'Unione Europea (Italia, Francia, Germania), Cina e Giappone. Lo zirconio viene commercializzato principalmente sotto forma di ferroleghe.

Negli ultimi 10 anni, la domanda di zirconio metallico è aumentata in media del 5,2% all’anno. Durante questo periodo, la capacità produttiva è riuscita ad aumentare di poco più del 2%. Di conseguenza, sul mercato mondiale si è verificata una costante carenza di zirconio, che era un prerequisito per aumentarne il valore.

Ci sono 2 ragioni principali per la crescita della domanda di questo metallo:

Espansione globale dell’industria nucleare.
Uso attivo dello zirconio nella produzione di ceramica.

Inoltre, alcuni esperti ritengono che l’aumento dei prezzi dello zirconio sia stato in parte influenzato dalla cessazione dell’estrazione della baddeleyite in Australia.

Sul mercato russo dei metalli secondari, il costo dello zirconio varia da 450 a 7.500 rubli al chilogrammo. Più puro è il metallo, più alto è il prezzo.

Applicazione

Le proprietà di cui sopra forniscono allo zirconio un ampio utilizzo in vari settori. Qui vengono evidenziate le seguenti aree:

Nell'ingegneria elettrica, la lega di zirconio con niobio viene utilizzata come superconduttore. Resiste a carichi fino a 100 kA/cm2. Il punto di transizione alla modalità superconduttiva è 4,2 K. Anche nelle apparecchiature radio, i circuiti elettronici sono rivestiti di zirconio per assorbire i gas rilasciati. I filtri allo zirconio per le radiazioni dei tubi a raggi X sono caratterizzati da un elevato valore di monocromia.
Nell'energia nucleare, viene utilizzato come materiale per i gusci delle barre di combustibile (la zona in cui vengono effettuate direttamente la fissione nucleare e la produzione di energia termica) e altri componenti di un reattore termonucleare.
La metallurgia utilizza lo zirconio come elemento di lega. Questo metallo è un forte disossidante, superando sia il manganese che il silicio in questo indicatore. L'aggiunta di solo lo 0,5% di zirconio ai metalli strutturali (acciaio 45, 30KhGSA) aumenta la loro resistenza di 1,5-1,8 volte. In questo caso il processo di taglio risulta ulteriormente migliorato. Lo zirconio è il componente principale della ceramica al corindone. Rispetto all'argilla refrattaria, la sua durata è 3-4 volte più lunga. Questo materiale refrattario viene utilizzato nella fabbricazione di crogioli e vasche di forni per l'acciaio.
Nell'ingegneria meccanica, il metallo funge da materiale per prodotti come pompe e valvole di intercettazione di tubazioni che funzionano in condizioni di esposizione ad ambienti aggressivi.
Nella pirotecnica, i metalli di zirconio vengono utilizzati per realizzare fuochi d'artificio e fuochi d'artificio. Ciò accade a causa dell'assenza di fumo durante la combustione, nonché del rilascio di una quantità significativa di energia luminosa.
Nell'industria chimica, lo zircone funge da materia prima per il cermet, un rivestimento metallo-ceramico con maggiore resistenza all'usura e immunità agli acidi.
Nell'ottica, viene utilizzata attivamente la zirconia cubica: zircone lavorato con aggiunte di scandio e altri metalli delle terre rare. Gli zirconi cubici hanno un angolo di rifrazione significativo, che consente loro di essere utilizzati come materiale per la produzione di lenti. In gioielleria, la zirconia cubica è nota come sostituto sintetico del diamante.
Nell'industria militare, lo zirconio viene utilizzato come riempitivo per proiettili traccianti e razzi.

Proprietà fisiche e chimiche

Lo zirconio è un metallo che assomiglia all'argento. La sua densità è di 6506 kg/m3. Punto di fusione - 1855,3 ºС. La capacità termica specifica varia entro 0,3 KJ/kg C. Questo metallo non ha un'elevata conduttività termica. Il suo valore è pari a 21 W/m C, ovvero 1,9 volte inferiore a quello del titanio. La resistenza elettrica dello zirconio è di 41-60 μOhm cm e dipende direttamente dalla quantità di ossigeno e azoto nel metallo.

Lo zirconio ha uno dei tassi di cattura trasversale dei neutroni termici più bassi (0,181 barn). In termini di questo parametro, tra i metalli attualmente conosciuti, è superato solo dal magnesio (0,060 barn).

Lo zirconio, come il ferro, è paramagnetico. La sua suscettibilità al campo magnetico aumenta con l'aumentare della temperatura.

Lo zirconio puro non ha elevate caratteristiche meccaniche. La sua durezza è di circa 70 unità della scala Vickers. La resistenza alla trazione è di 175 MPa, ovvero quasi 2,5 volte inferiore rispetto all'acciaio al carbonio di qualità ordinaria. Carico di snervamento 55 MPa. Lo zirconio è un metallo duttile con un modulo elastico di 96 MPa.

Tutte le proprietà meccaniche di cui sopra sono condizionali, perché il loro valore cambia notevolmente con l'aumento delle impurità nella composizione dello zirconio.

Pertanto, un aumento del contenuto di ossigeno (fino allo 0,4%) riduce la plasticità dello zirconio a uno stato tale che la forgiatura e lo stampaggio diventano completamente impossibili. Un aumento del contenuto di idrogeno allo 0,001% aumenta la fragilità dello zirconio di quasi 2 volte.

Lo zirconio è resistente all'acqua e alla maggior parte degli alcali e degli acidi. Ma, come le caratteristiche meccaniche, la resistenza alla corrosione dipende direttamente dalla contaminazione del metallo con elementi come carbonio, titanio e alluminio. Il metallo non reagisce chimicamente con soluzioni al 50% di acido solforico e cloridrico. Reagisce con l'acido nitrico solo a temperature superiori a 95 ºС. È l'unico metallo resistente agli alcali contenenti ammoniaca. Quando il segno supera i 780 ºС, inizia l'assorbimento attivo dell'ossigeno da parte dello zirconio. Con l'azoto questi processi procedono più lentamente, ma anche la temperatura è più bassa. Solo 600 ºС.

Il gas più attivo a questo riguardo è l'idrogeno. La sua penetrazione in profondità nel metallo inizia già a 145 ºС ed è accompagnata da un rilascio di calore così abbondante che lo zirconio aumenta di volume. La polvere di zirconio è particolarmente pericolosa per gli incendi a causa della sua capacità di accendersi spontaneamente nell'aria. Vale la pena notare che questo processo è reversibile. La rimozione completa dell'idrogeno viene effettuata utilizzando attrezzature speciali ad una temperatura di 800 ºС.

Proprietà medicinali

Essendo un elemento chimico, non ha alcun effetto sul corpo umano. Al contrario, è uno dei materiali biologicamente più inerti. Secondo questo indicatore, lo zirconio è in vantaggio rispetto a metalli come il titanio e l'acciaio inossidabile. I famosi braccialetti in zirconio, pubblicizzati attivamente alla fine degli anni '90, non si sono dimostrati efficaci nella pratica. Gli esperti medici hanno dimostrato che il benessere derivante dal loro utilizzo è una conseguenza dell'effetto Placebo.

Anche se, d'altra parte, è noto che indossare orecchini in zirconio favorisce una guarigione più rapida della ferita dopo il piercing all'orecchio.

Zirconio- un elemento abbastanza comune nella crosta terrestre, ma è sparso e non sono stati ancora trovati grandi depositi. Fu isolato nella sua forma pura solo nel 1925 dopo quasi 100 anni di esperimenti. Il metallo è una sostanza bianco-argento con una caratteristica lucentezza fioca (vedi foto), che in precedenza gli permetteva di essere considerato un parente di topazi e rubini. Il minerale da cui veniva estratto a Ceylon si chiamava giacinto.

Oggi è classificato come pietra preziosa, ma nel medioevo era chiamato il fratello minore del diamante, sebbene non abbia la durezza intrinseca del diamante.

Le leghe di zirconio sono utilizzate in molti settori industriali: energia nucleare, produzione di razzi e aerei, costruzione di strumenti, fonderia, produzione militare.

Grazie alla sua elevata resistenza ai vari ambienti, ha trovato applicazione nella creazione di strumenti chirurgici e protesi mediche. In questo ambito ha addirittura superato il titanio, perché... la sua stabilità è considerata eterna.

L'effetto dello zirconio: quali sono i suoi vantaggi?

Lo zirconio non ha un effetto biologico diretto sul corpo, ma è comunque molto importante e molto utile per la vita umana. Ha trovato applicazione in medicina grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche:

stimola la rapida guarigione delle ferite, prevenendo la penetrazione di infezioni e la formazione di pus, ad es. ha un effetto antimicrobico;
utilizzato come materiale per utensili, poiché assolutamente neutro all'azione di alcali, acidi, acqua, ammoniaca;
allevia i sintomi dell'allergia senza essere un allergene;
ha un effetto antisettico;
non conduce radiazioni.

Ci sono informazioni che i gioielli con questo metallo possono avere un effetto curativo su malattie della pelle, ipertensione, artrosi e artrite, ma non c'è ancora stata conferma ufficiale dalla medicina.

Un uso molto attivo è stato trovato in odontoiatria e nelle protesi ortopediche. La maggior parte delle leghe metalliche provoca allergie ed effetti collaterali nel cavo orale. È assolutamente resistente a tutti i tipi di corrosione e neutro ai diversi ambienti. Allo stesso tempo, non ha un effetto irritante sui tessuti del corpo.

Norma quotidiana

La norma giornaliera di un macronutriente non è stata determinata, poiché il nostro corpo può facilmente farne a meno. Ogni giorno riceviamo circa 0,05 mg di metallo con il cibo, ma è sufficientemente passivo da entrare in qualsiasi reazione chimica. Non viene sintetizzato da solo, ma può accumularsi negli organi.

Carenza di zirconio

Una carenza di un macronutriente non porterà a conseguenze complesse, perché non trovato nelle cellule. Anche se la ricerca è ancora in corso e lo zirconio può rivelarci molte delle sue qualità.

Eccesso di zirconio nel corpo

I medici non dispongono ancora di dati sulla dose letale dell'elemento per il corpo umano. Ma il sovradosaggio si verifica e causa Conseguenze negative. Spesso l'eccesso è causato da segni esterni: quando si lavora in settori rilevanti, si usa cosmetici e prodotti per l'igiene personale o quando si vive in aree vicine a fonti di inquinamento ambientale.

I sintomi di sovradosaggio possono includere irritazione pelle, polmonite e fibrosi polmonare. Il metallo può accumularsi negli organi, depositandosi tessuti soffici. Per il trattamento, viene utilizzato un approccio completo per rimuovere le tossine dalle cellule.

Non è realistico ottenere una dose così elevata dagli alimenti.

Quali sono le fonti?

Lo zirconio è contenuto nei prodotti in quantità così minime che sarà impossibile causare conseguenze negative. Ecco un elenco degli alimenti con cui il nostro corpo può ottenere l'elemento:

riso, farina d'avena, grano;
carne di agnello;
pistacchi, noce moscata;
famiglia delle leguminose;
oli vegetali;
peperoncino rosso.

Indicazioni per l'uso

Le indicazioni per l'uso del macroelemento zirconio non sono state registrate, ma È insostituibile come materiale per impianti e strumenti medici.

29 dicembre 2014

Lo zirconio è un metallo grigio acciaio con una tinta giallastra. Si ottiene fondendo i rifiuti di zirconio e il concentrato di minerale.

Zirconio: prezzi, GOST, descrizione

Designazione: GOST 21907-76. È un metallo duttile e malleabile (quasi come l'oro), resistente alla corrosione, paramagnetico, resistente al calore. Lo zirconio è resistente all'acqua marina e clorata, all'ammoniaca, agli alcali, agli acidi e non perde le sue qualità alle basse e alle alte temperature. Utilizzato principalmente in lega con altri metalli. Ciò non solo gli conferisce proprietà uniche, ma aumenta anche la producibilità. Costo: da 5.500 rubli al chilogrammo, a seconda della marca e del produttore.

Oggi lo zirconio è classificato come pietra semipreziosa. Nel Medioevo era chiamato il fratello del diamante, ma non ha la durezza intrinseca del diamante.

Lo zirconio è un metallo letteralmente sparso nei depositi minerari in varie parti del pianeta. Si trova sotto forma di sali, ossidi amorfi e cristalli singoli, come negli USA (in North Carolina). Cristalli del peso di un chilogrammo vengono periodicamente trovati nei depositi in Nigeria. I giacimenti più ricchi si trovano in Australia, Sud Africa, India e Nord America.

Lo zirconio (metallo) si trova spesso nei minerali insieme all'afnio, che ha proprietà molto simili. In Russia, le sue riserve naturali sono stimate al 10% del totale mondiale. Questo metallo fu isolato per la prima volta nel 1799 sotto forma di biossido da Klaproth (un chimico tedesco) dal minerale zircone. Viene fuso da un concentrato di minerale arricchito, in cui il contenuto di biossido di zirconio è del 60-65%.

Zirconio (metallo): applicazione

Vengono utilizzate le leghe della sostanza in questione vari campi industrie: produzione di aerei e razzi, energia nucleare, fonderia, costruzione di strumenti, produzione militare.

Grazie alla sua maggiore resistenza ai vari ambienti, ha trovato applicazione nelle protesi mediche e nella creazione di strumenti chirurgici. In questo ambito lo zirconio è riuscito a superare il titanio perché la sua stabilità è eterna.

Gioielleria

Zirconio (metallo) in gioielleriaè stato utilizzato per molto tempo. Il materiale anodizzato può assumere qualsiasi tonalità, offrendo così ampie opportunità per realizzare idee artistiche audaci. Se vuoi qualcosa di insolito e originale, devi prestare attenzione ai vari gioielli in zirconio. Tali prodotti sono eleganti e interessanti nella loro completezza. Per questo motivo hanno un valore molto alto sul mercato mondiale.

Proprietà medicinali

Va notato che il suo effetto biologico diretto sul corpo umano non è stato rilevato, sebbene lo zirconio sia molto importante in alcune aree. Metallo, proprietà medicinali descritti in questo articolo, iniziarono ad essere utilizzati in medicina grazie alle sue speciali proprietà chimiche e fisiche:

utilizzato per la fabbricazione di strumenti, poiché è completamente neutro agli effetti di acidi, alcali, ammoniaca e acqua;
stimola la rapida guarigione delle ferite, prevenendo la formazione di pus e la penetrazione di infezioni, poiché ha un effetto antimicrobico;
considerato un ottimo antisettico;
allevia le reazioni allergiche senza essere un allergene;
non trasmette radiazioni.

La plasticità di questo metallo consente di preservare la struttura delle ossa durante fratture complesse e guariscono più velocemente. Lo zirconio (metallo) veniva utilizzato anche per realizzare fili di sutura.

I prodotti che lo contengono possono avere un effetto curativo su ipertensione, malattie della pelle, artrite e artrosi, sebbene ciò non sia ancora stato confermato dalla medicina ufficiale.

Lo zirconio è utilizzato attivamente nelle protesi ortopediche e in odontoiatria. La maggior parte delle leghe metalliche provoca effetti collaterali e allergie nel cavo orale. Lo zirconio è assolutamente resistente alla corrosione ed è anche neutro in vari ambienti. Allo stesso tempo, non ha un effetto irritante sui tessuti del corpo.

Norma quotidiana

Va notato che la norma giornaliera di questo macronutriente non è determinata con precisione, poiché il nostro corpo può farne a meno. Ogni giorno riceviamo 0,05 mg di questo metallo con il cibo, ma è passivo per poter entrare in reazioni chimiche. La sostanza non viene sintetizzata da sola, sebbene possa accumularsi negli organi.

Eccesso di zirconio nel corpo

I medici non dispongono ancora di dati sulla dose letale di questo elemento per il corpo umano, sebbene il suo sovradosaggio possa causare conseguenze negative. L'eccesso è causato dal lavoro in industrie correlate, dall'uso di prodotti per l'igiene personale o dal vivere vicino a fonti che inquinano l'ambiente.

Va notato che le manifestazioni di un sovradosaggio sono i seguenti sintomi: fibrosi polmonare, polmonite e irritazione della pelle. Lo zirconio è un metallo che può accumularsi negli organi, depositandosi sui tessuti. Non è realistico ottenere una dose così elevata dagli alimenti.

Carenza nel corpo

La mancanza di un macroelemento come lo zirconio (metallo), le cui proprietà sono descritte in dettaglio in questo articolo, non porterà a conseguenze indesiderabili, poiché non è presente nelle celle. Allo stesso tempo, la ricerca è ancora in corso e il metallo può ancora rivelarci molte delle sue qualità.

Lo zirconio è un metallo che si trova nei prodotti alimentari in quantità minime, quindi non può causare conseguenze negative. Di seguito è riportato un elenco di prodotti con i quali possiamo ottenere questo articolo:

montone;
farina d'avena, riso, grano;
noce moscata, pistacchi;
oli vegetali;
legumi;
peperoncino rosso piccante.

Quando dovrebbe essere utilizzato?

Le indicazioni per l'uso dello zirconio a scopo terapeutico non sono ancora state stabilite, sebbene sia indispensabile come materiale eccellente per strumenti e impianti medici.

Questo metallo è utilizzato nell'ingegneria chimica come materiale resistente alla corrosione. I suoi additivi disossidano l'acciaio e ne rimuovono anche lo zolfo e l'azoto. Lo zirconio in polvere viene utilizzato nella produzione di munizioni e negli articoli pirotecnici. Il solfato di zirconio è un agente conciante ampiamente utilizzato nell'industria della pelle.

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Caratteristiche di tutte le proprietà del metallo zirconio con foto

Caratteristiche degli elementi

Oggi è classificato come pietra preziosa, ma nel medioevo era chiamato il fratello minore del diamante, sebbene non abbia la durezza intrinseca del diamante.

Le leghe di zirconio sono utilizzate in molti settori industriali: energia nucleare, produzione di razzi e aerei, costruzione di strumenti, fonderia, produzione militare.

L'effetto dello zirconio: quali sono i suoi vantaggi?

stimola la rapida guarigione delle ferite, prevenendo la penetrazione di infezioni e la formazione di pus, ad es. ha un effetto antimicrobico;
utilizzato come materiale per utensili poiché assolutamente neutro all'azione degli alcali, degli acidi e dell'acqua. ammoniaca;
allevia i sintomi dell'allergia senza essere un allergene;
ha un effetto antisettico;
non conduce radiazioni.

Ci sono informazioni che i gioielli con questo metallo possono avere un effetto curativo su malattie della pelle, ipertensione, rose artistiche e artrite, ma non c'è ancora stata conferma ufficiale dalla medicina.