Qu'est-ce que le zirconium. Propriétés du métal zirconium Propriétés du métal zirconium

13.06.2020

Le zirconium (Zr) est un élément de numéro atomique 40 et de masse atomique 91,22. C'est un élément d'un sous-groupe secondaire du quatrième groupe, la cinquième période du tableau périodique des éléments chimiques de Dmitry Ivanovich Mendeleev. Le zirconium à l'état libre dans les conditions normales est un métal blanc argenté brillant d'une densité de 6,45 g/cm3. Le zirconium pur et sans impuretés est très ductile et peut être facilement travaillé à froid et à chaud. Comme beaucoup d'autres métaux, y compris son voisin du groupe - le titane, le zirconium, contenant des impuretés de non-métaux (en particulier l'oxygène), aggrave fortement ses propriétés mécaniques. Par exemple, pour le fonctionnement fiable d'un réacteur nucléaire, il est nécessaire que des impuretés «dangereuses» telles que le bore, le cadmium et autres soient contenues dans des matières fissiles en quantités ne dépassant pas des millionièmes de pour cent. Le zirconium pur - l'un des meilleurs matériaux de structure pour les réacteurs nucléaires - devient totalement inadapté à cette fin s'il contient même un léger mélange d'hafnium, qui n'a pas ses propres minéraux et accompagne généralement le zirconium dans la nature.

La science connaît cinq isotopes naturels du zirconium : 90Zr (51,46 %), 91Zr (11,23 %), 92Zr (17,11 %), 94Zr (17,4 %), 96Zr (2,8 %). Parmi les isotopes radioactifs du zirconium obtenus artificiellement, le plus important est le 95Zr, dont la demi-vie est de 65 jours. Il a trouvé une application en tant que traceur isotopique.

En 1789, le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth a isolé le dioxyde de zirconium de l'analyse du minéral zircon. Sous forme de poudre, le zirconium a été obtenu pour la première fois beaucoup plus tard - en 1824 par Jens Jakob Berzelius, et le zirconium plastique n'a été obtenu qu'en 1925 par les scientifiques néerlandais A. van Arkel et I. de Boer en raison de la dissociation thermique des iodures de zirconium.

L'une des propriétés les plus précieuses du zirconium métallique est sa haute résistance à la corrosion dans divers environnements. Par exemple, il ne se dissout pas dans les acides nitrique et chlorhydrique et dans les alcalis. L'alliage d'aciers avec du zirconium est basé sur cette propriété du métal n ° 40. Ainsi, les alliages de magnésium à plusieurs composants avec l'ajout de zirconium deviennent plus résistants à la corrosion. Le zirconium augmente la résistance du titane à l'action des acides. De plus, les aciers alliés au zirconium ne perdent pas la ténacité requise dans une large plage de températures, ils résistent bien aux chocs. Augmente la résistance des aciers alliés. L'ajout de zirconium au cuivre augmente considérablement sa résistance, presque sans réduire la conductivité électrique. Un alliage à base de magnésium avec l'ajout de quelques pour cent de zinc et seulement quelques dixièmes de pour cent de zirconium est deux fois plus résistant que le magnésium pur et ne perd pas sa résistance à 200 ° C. La qualité des alliages d'aluminium est également considérablement améliorée lorsque le zirconium leur est ajouté.

Le zirconium capture à peine les neutrons lents (thermiques). C'est sur cette propriété en combinaison avec une haute résistance à la corrosion et aux environnements agressifs, une résistance mécanique à des températures élevées qu'elle et les alliages à base de celle-ci sont activement utilisés dans la conception des réacteurs nucléaires de puissance.

Dans la production d'acier, les additifs de zirconium servent à en éliminer l'oxygène, l'azote et le soufre. En outre, le zirconium est utilisé comme composant d'alliage de certains aciers blindés, inoxydables et résistants à la chaleur.

Sur une propriété aussi connue du zirconium que l'absorption active des gaz à l'état chauffé, son utilisation repose sur le frittage de poudres métalliques, ainsi que sur la technologie de l'électrovide. Ainsi à une température de 300°C, le zirconium absorbe l'hydrogène, et à 400°C et plus il interagit avec l'oxygène et l'azote.

Propriétés biologiques

Le zirconium ne joue pas directement de rôles biologiques importants dans la vie du corps humain. Ce n'est pas un bioélément, il n'est pas inclus dans le matériau structurel des cellules - ce n'est pas un microélément vital. Il est fort possible que cela soit dû à la méconnaissance de toutes les propriétés de ce métal, car petit à petit, année après année, le zirconium révèle de plus en plus de nouvelles qualités liées à l'influence de cet élément sur l'organisme et la santé humaine.

Actuellement, dans les cliniques de traumatologie et de chirurgie maxillo-faciale, pour le traitement des fractures osseuses multiples, on utilise la méthode des fixateurs (implants), qui fixent complètement et avec précision les fragments d'os, en excluant même les plus petits décalages, ce qui contribue à la fusion rapide des tissus osseux et guérison rapide plaie postopératoire.

Dans la pratique mondiale, les fabricants d'implants utilisent des alliages d'acier inoxydable et de titane pour la fabrication de plaques et de vis. Dans notre pays, des implants en alliages de zirconium de grades E125 et E110 ont été développés et maîtrisés, qui ne sont pas inférieurs aux meilleurs échantillons étrangers. Au contraire, l'utilisation d'implants en alliages de zirconium offre un certain nombre d'avantages : haute résistance à la corrosion du matériau ; excellente biocompatibilité (pas de réactions allergiques et de rejet), grâce à laquelle, il n'y a pas besoin de répétition intervention chirurgicale pour l'extraction d'implants; propriétés de haute résistance des alliages de zirconium. La densité relativement faible de l'alliage permet de faciliter la conception de l'implant ; une excellente ductilité assure un ajustement plus précis de la courbure de l'implant au contour de l'os.

La liste des instruments et implants pour la chirurgie maxillo-faciale et la neurochirurgie est très large : plus d'une vingtaine de types de plaques et d'agrafes, des vis corticales pour la fixation, des pinces hémostatiques, des forets et même des fils pour suturer lors d'opérations cérébrales !

L'élément n ° 40, comme ses alliages, n'irrite pas les tissus mous et les os environnants, est parfaitement compatible avec les tissus biologiques et a également un effet spécial sur eux. Les médecins ont découvert que le port de boucles d'oreilles en zirconium guérit une blessure au lobe de l'oreille après un perçage 2-3 jours plus tôt que lorsque vous portez des boucles d'oreilles en or. De plus, les personnes qui portent constamment des bijoux fabriqués à partir de zirconium ou de zircons ont noté une amélioration significative de leur état général dans son ensemble. Les expériences ont donné des résultats positifs dans le traitement des maladies de la peau avec des bracelets, des ceintures et des plaques en zirconium : dermatite, névrodermite, eczéma infantile, maladies du système musculo-squelettique, colonne vertébrale, arthrite et arthrose d'origine métabolique, fractures des membres supérieurs et inférieurs et autres maladies. Un effet positif est observé chez plus de 90% des patients.

La moitié des sujets en bonne santé n'a ressenti aucun effet négatif du port de bracelets, mais a noté une amélioration de leur état de santé général.

Ainsi, on peut affirmer que les bracelets en zirconium et autres bijoux fabriqués à partir de ce métal, de ses alliages et de ses minéraux ne sont pas une panacée pour toutes les maladies, mais ils ont un certain effet curatif sur le corps humain. En tout cas, ça ne fait pas de mal.

Les bijoutiers médiévaux utilisaient souvent les soi-disant « diamants imparfaits » pour créer des bijoux uniques. Ces "diamants" différaient peu des vrais. pierres précieuses- un peu plus doux et légèrement plus nuageux, ce qui ne permettait pas à la pierre taillée de briller et de scintiller comme un diamant. Ces pierres portaient aussi des noms plus précis : diamants Matara - selon le lieu de leur extraction - la région de Matare (Matturai) sur l'île du Sri Lanka. Jargon ou Ceylan Jargon - Zircon jaune, jaune paille et fumé. Ils sont aussi appelés diamants siamois. Starlite ou starlight - zircon de couleur bleu ciel naturel ou obtenu après traitement thermochimique. Jacinthe - zircon jaune miel transparent, rouge-brun, rouge-brun, rouge, rose. La couleur de cette pierre ressemble à la jacinthe - une fleur cultivée, selon le mythe grec ancien, par Apollon à partir du corps (ou du sang) du beau jeune homme Jacinthe, le favori d'Apollon, qui a été tué par Zéphyr, le dieu du vent.

Bien sûr, les artisans médiévaux ne savaient pas qu'ils travaillaient avec le minéral de zirconium - les monocristaux de zircon.

Le zirconium a une très petite section efficace de capture des neutrons thermiques. Par conséquent, le zirconium métallique, qui ne contient pas d'hafnium, et ses alliages sont utilisés dans l'industrie de l'énergie nucléaire pour la fabrication d'éléments combustibles, d'assemblages combustibles et d'autres conceptions de réacteurs nucléaires. Ainsi, un réacteur entièrement en zirconium a été installé sur le premier sous-marin nucléaire américain, le Nautilus. Plus tard, il s'est avéré qu'il était plus rentable de fabriquer des gaines d'éléments combustibles (TVEL) à partir de zirconium, et non de parties fixes du cœur du réacteur.

Les additifs de zirconium lors de l'alliage des aciers augmentent les caractéristiques de résistance de l'alliage. Ainsi les prototypes d'aciers non alliés au zirconium sont détruits sous une charge de moins d'une tonne, un acier de même composition, mais avec l'ajout de seulement 0,1% de zirconium, peut supporter une charge de plus d'une tonne et demie !

Les spécifications pour le zirconium de la soi-disant "pureté du réacteur" autorisent la présence de pas plus de 0,02% d'hafnium dans celui-ci. Mais même de telles doses homéopathiques de l'éternel compagnon du zirconium réduisent de manière assez significative - six fois et demie - la transparence neutronique du zirconium !

Le dioxyde de zirconium a une propriété très intéressante : très chauffé, il émet de la lumière si intensément qu'il peut être utilisé dans la technique d'éclairage. Le célèbre physicien allemand Walter Hermann Nernst a été le premier à découvrir cette propriété du dioxyde de zirconium. Sur la base de ce phénomène inhabituel, le physicien a conçu une lampe, qui a ensuite reçu le nom de "lampe Nernst", dans laquelle les tiges incandescentes étaient en dioxyde de zirconium.

Une application très intéressante a été trouvée par le tétrachlorure de zirconium. La conductivité électrique d'une plaque de cette substance varie en fonction de la pression qui agit sur elle. Le fonctionnement d'un manomètre universel est basé sur ce principe - un appareil qui mesure la pression. Avec le plus petit changement de pression, l'intensité du courant dans le circuit de l'appareil change également, dont l'échelle est calibrée en unités de pression. Ces manomètres sont extrêmement sensibles aux changements de pression, ils peuvent donc être utilisés pour déterminer la pression de cent millièmes d'atmosphère à des milliers d'atmosphères !

Les imperméables doivent leurs propriétés hydrofuges aux sels de zirconium, qui font partie d'une émulsion spéciale pour l'imprégnation des tissus. Les sels de zirconium sont également utilisés pour la fabrication d'encres d'impression colorées, de vernis spéciaux et de plastiques. En tant que catalyseur, les composés de zirconium sont utilisés dans la production de carburant à indice d'octane élevé. Les composés sulfatés de cet élément sont réputés pour leurs excellentes propriétés tanniques.

Histoire

En fait, l'histoire de la popularité du zirconium auprès de l'humanité est assez ancienne - même sous le règne de Rome en Judée, les grands prêtres portaient de la jacinthe dans leurs bijoux - des cristaux de zirconium - le principal minéral du zirconium. Les bijoutiers médiévaux de différents pays décoraient souvent leurs produits avec ces cristaux. Les bijoux avec des zircons ont acquis une popularité particulière en Inde aux XVe-XVIe siècles et dans les années trente du XIXe siècle.

Ce minéral contenant du zirconium était extrait sur l'île de Ceylan, d'où les marchands l'exportaient ensuite en abondance vers de nombreux pays. Ces cristaux ont acquis une popularité exceptionnelle en raison de leur couleur variée et très belle: du transparent incolore au jaune-brun pâle, passant du gris-vert au rouge sang. C'était du zircon rouge que les bijoutiers appelaient jacinthe (l'ancien nom est peradol), le considérant comme l'une des variétés de topaze ou de rubis, similaire à celle-ci par sa composition chimique. Ce n'est qu'à la fin du XVIIIe siècle que la jacinthe a reçu son nom moderne - zircon Zr; le minéralogiste Werner lui a donné ce nom.

C'est l'un de ces zircons de Ceylan qui est tombé entre les mains de M. G. Klaproth, membre de l'Académie des sciences de Berlin. En 1789, il mena des recherches sur la gemme en utilisant sa propre méthode et publia les résultats de l'analyse la même année. Klaproth a obtenu une substance qu'il a appelée "terre de zircon". Il a fusionné de la poudre de zircon avec un alcali caustique dans un creuset spécial en argent, puis a dissous l'alliage dans de l'acide sulfurique. De plus, le chimiste a isolé l'acide silicique et le fer de la solution, après quoi il a obtenu des cristaux de sel, et à partir d'eux de l'oxyde (la même terre), qu'il a appelé «zirconium» (Zirconerde).

Avec un tel nom, Klaproth a très probablement repoussé les concepts persans suivants: "zar" ("roi") - or et "pistolet" ("pistolet") - couleur, c'est-à-dire littéralement - "de couleur dorée". D'après les considérations suivantes, on peut deviner que le minéral, qui était entre les mains d'un chimiste, avait une couleur brun doré. Une autre hypothèse sur l'origine du nom est basée sur le mot arabe "zarkun" - cinabre, minéral. Comme vous pouvez le voir, les mots sont très similaires, ce qui signifie que c'est de leur signification que vient le nom du métal.

Dans les sources russes, les noms sont similaires, bien qu'ils présentent de légères différences. Ainsi Scherer (1808) a appelé le métal "zircon", Zakharov (1810) adhère à la même formulation, Dvigubsky (1824) est plus original - "la base de la terre de zircon" ou "zirconium", Strakhov (1825) appelle le métal "zircon".

L'oxyde de zirconium (II) a également été isolé par Giton de Morovo uniquement à partir de jacinthe trouvée en France.

Le zircon métallique (avec une très forte proportion d'impuretés) a pu être obtenu pour la première fois par JJ Berzelius en 1824 en réduisant le fluor-zirconate de potassium avec du sodium métallique :

K2 + 4Na → Zr + 2KF + 2NaF

Le résultat était un métal gris argenté qui était si fragile qu'il ne pouvait pas être travaillé. La raison en était la teneur élevée en impuretés. Par conséquent, cet élément n'a pas été utilisé. longs érudits différents pays essayé de résoudre le problème de la pureté du métal. Ce n'est qu'en 1914 qu'il a été possible d'obtenir du zirconium relativement pur, et le métal, qui peut être traité (forgé, laminé, roulé) à peu près de la même manière que le cuivre, n'a pu isoler qu'en 1925 les chimistes néerlandais van Arkel et de Boer . Ils se sont écartés de la méthode d'électrolyse traditionnelle et largement utilisée, en utilisant leur nouvelle méthode "d'accumulation", qui consistait à soumettre un composé volatil (dans leur cas, il s'agissait de tétraiodure de zirconium ZrI4) à une décomposition thermique sous vide, et du métal pur a été déposé sur un filament de tungstène chaud.

Être dans la nature

Le zirconium est un élément assez courant : sa teneur dans la croûte terrestre est de 0,025 % en poids. Parmi les métaux en termes de prévalence, il se classe douzième. Cependant, le zirconium est très dispersé et toute accumulation significative de celui-ci est rare. Ainsi dans les roches principales, sa teneur ne dépasse pas 1.3.10-2% ; dans les granites, les sols sablonneux et argileux, cet élément est beaucoup plus courant - 2 10-2%, mais le zirconium est le plus courant dans les roches alcalines - 5 10-2%, ce qui est encore plus élevé que la teneur moyenne de la croûte terrestre en général . Le plus souvent, on le trouve sous la forme de divers composés chimiques, qui, à leur tour, se produisent dans la lithosphère, car le zirconium est un élément lithophile. Dans la nature, ses composés sont connus exclusivement avec de l'oxygène sous forme d'oxydes et de silicates. Bien que le zirconium soit un oligo-élément, il existe environ 40 minéraux dans lesquels le zirconium est présent sous forme d'oxydes ou de sels. En raison de cette dispersion dans les roches et de l'absence de gisements importants, le zirconium est beaucoup moins utilisé que les métaux véritablement rares. Ce métal est un faible migrant dans l'eau - la teneur en zirconium de l'eau de mer ne dépasse pas 0,00005 mg/l. Dans l'environnement biologique, ce n'est pas non plus courant.

Le zircon ZrSiO4 est principalement distribué dans la nature, dont 67,1 % de ZrO2, de la baddeleyite ZrO2 et divers minéraux complexes : eudialyte (Na,Ca)6ZrOH(Si3O9)2(OH,Cl)2, etc.

Le zircon est le minéral de zirconium le plus courant, connu depuis l'Antiquité, lorsqu'il s'appelait jacinthe, azorite, auerbachite, engelhardite et d'autres noms. Le zircon est un silicate insulaire présent dans tous les types de roches, mais il est surtout caractéristique des granites et des syénites. Le minéral est un cristal bien formé, dont l'apparence varie en fonction des conditions de formation. Ainsi, dans les granites et les pegmatites granitiques, il existe des cristaux de nature prismatique longue et dans les roches alcalines et métasomatiques - un type dipyramidal. Vous pouvez également trouver des "jumeaux", des "jumeaux coudés", des excroissances radiales et en forme de gerbe.

Souvent, les cristaux sont relativement petits (seulement quelques millimètres), mais il existe des exceptions pesant des dizaines voire des centaines de carats. Des cristaux de zircon de plusieurs centimètres de long ont été trouvés dans le comté de Hinderson, en Caroline du Nord. A Madagascar, les trouvailles pesant plusieurs kilogrammes ne sont pas rares. Aux États-Unis d'Amérique, la Smithsonian Institution détient plusieurs zircons importés de l'île de Sri Lanka. Ils diffèrent par leur couleur et leur poids : le plus gros zircon - marron pèse 118,1 carats ; jaune-brun 97,6; jaune 23,5, incolore 23,9. Là, vous pouvez également voir de grands cristaux de Birmanie et de Thaïlande. Le London Geological Museum, l'American Museum of Natural History à New York et le Canadian Museum à Toronto peuvent se vanter de riches collections de grands zircons. De nombreux grands et très beaux zircons ont été extraits dans l'Oural.

Les zircons contiennent souvent de nombreuses impuretés : fer, aluminium, terres rares, hafnium, béryllium, uranium et autres. À cet égard, les scientifiques distinguent plusieurs variétés de zircon : malakon, citrolite, alvit, arshinovite et bien d'autres.

La baddeleyite minérale, contrairement au zircon, a été découverte relativement récemment - en 1892 au Brésil. Le principal gisement de ce minéral, Posos de Caldas, s'y trouve également. Certaines découvertes de ce gisement sont tout simplement incroyables - l'un des blocs de baddeleyite, extrait de la roche, pesait 30 tonnes ! Le long des berges des rivières et des ruisseaux, la baddeleyite se présente sous la forme de galets alluviaux atteignant 7,5 mm de diamètre, qui contient plus de 90 % de dioxyde de zirconium. Pour son apparence, ce galet était surnommé « favas » par les mineurs locaux, ce qui signifie « haricot » (fava) en portugais.

Application

Les domaines d'application du zirconium et des minéraux qui en contiennent sont extrêmement divers, ils sont associés aux industries de haute technologie et en même temps à la production des biens de consommation les plus courants.

Le premier consommateur de zirconium a été la métallurgie - d'abord noire, puis non ferreuse. Cela est dû à un certain nombre de propriétés du quarantième élément. En raison de sa grande affinité pour l'oxygène, l'azote, le soufre et le phosphore, un alliage de zirconium avec du fer et du silicium ou avec de l'aluminium et du silicium est utilisé comme désoxydant et nettoyant pour l'acier.

Le zirconium est largement utilisé comme élément d'alliage, car son ajout à d'autres métaux leur confère des propriétés particulières - résistance à la chaleur, résistance aux acides et bien d'autres. Outre les propriétés nouvellement acquises, les alliages de zirconium augmentent leur résistance mécanique, ce qui contribue à augmenter leur durée de vie et à élargir les possibilités de leur utilisation dans divers domaines. Il convient de donner quelques exemples de tels alliages et leurs domaines d'application.

Le ferrozirconium (un alliage de zirconium avec du fer), contenant jusqu'à 20 % de Zr, est utilisé en métallurgie comme désoxydant et dégazeur pour l'acier. Chimistes et métallurgistes ont constaté que l'ajout de zirconium aux alliages de fer avait le même effet que l'introduction de silicium dans ceux-ci : la qualité des aciers inoxydables et résistants à la chaleur s'améliore, la résistance mécanique et la soudabilité des aciers augmentent.

Un autre alliage de zirconium largement utilisé dans la métallurgie ferreuse, avec le ferrozirconium, est un alliage avec du silicium. Cet alliage est utilisé pour le dégazage des aciers, car le zirconium est un désoxydant énergétique et un additif d'affinage, son introduction réduit rapidement les oxydes métalliques et élimine l'azote.

Les alliages cuivre-zirconium sont utilisés pour la fabrication de pièces conductrices d'équipements électriques qui s'échauffent pendant le fonctionnement. L'introduction de zirconium n'a pratiquement aucun effet sur la conductivité électrique élevée du cuivre, mais augmente considérablement la résistance et la résistance à la chaleur de l'alliage.

Les alliages de magnésium et de zirconium ont de bonnes propriétés mécaniques et physiques et sont considérés comme les plus appropriés à des fins structurelles.

Les alliages d'aluminium avec du zirconium (jusqu'à 3% de Zr) sont résistants à la corrosion, ils sont utilisés dans les grilles des tubes cathodiques à vide.

Le zirconium, purifié à partir d'hafnium, a acquis la plus grande importance en tant que matériau de structure dans les réacteurs nucléaires. Une résistance élevée à la corrosion, combinée à une résistance mécanique, un point de fusion élevé et une faible section efficace d'absorption des neutrons thermiques, ont récemment permis d'utiliser largement le zirconium pour le revêtement des éléments combustibles (TVEL).

Un coefficient de dilatation thermique faible et uniforme, une résistance élevée à la corrosion, ainsi qu'une résistance mécanique et chimique élevée ont conduit à l'utilisation du zirconium pour la fabrication d'équipements chimiques, d'équipements médicaux, d'implants et de fils de haute qualité pour la neurochirurgie.

Les isolateurs des équipements haute fréquence fabriqués à partir de matériaux contenant du zirconium réduisent considérablement les pertes d'énergie.

Le zirconium en poudre est principalement utilisé dans la fabrication de fusées éclairantes, de détonateurs, de fusées à projectiles et de bombes télécommandées.

Mais encore, la plupart des matières premières de zirconium extraites (environ 90%) sont utilisées sous forme minérale sous forme de zircon, qui contient jusqu'à 66% de dioxyde de zirconium (ZrO2). En raison de ses propriétés - point de fusion élevé (plus de 2700 ° C), faible coefficient de dilatation thermique et résistance aux attaques chimiques - ZrO2 est devenu largement utilisé dans une grande variété de domaines. Il est largement utilisé dans la production de revêtements de protection thermique, de produits hautement réfractaires, d'électrolytes solides, d'émaux résistants à la chaleur, de verres réfractaires, diverses sortes céramiques, pigments céramiques, catalyseurs, outils de coupe et abrasifs, pierres précieuses artificielles. Au cours de la dernière décennie, avec le développement rapide de l'électronique et de la technologie informatique, ainsi que de divers moyens de communication, le dioxyde de zirconium a commencé à être largement utilisé dans les fibres optiques et la production de céramiques utilisées en électronique.

En raison de sa dureté élevée, le carbure de zirconium ZrC est utilisé comme matériau de meulage, ainsi que pour remplacer les diamants lors de la coupe du verre.

Production

La principale source de matière première de la production industrielle de zirconium métallique est le zircon minéral ZrSiO4.

Les principales méthodes d'obtention du zirconium métallique peuvent être divisées en trois groupes : 1) les méthodes de récupération ; 2) méthodes de dissociation thermique et 3) méthodes électrolytiques.

Tout d'abord, les minerais de zirconium passent par l'étape d'enrichissement, pour laquelle une méthode gravitaire est utilisée avec une purification du concentré par séparation électrostatique et magnétique. Le zirconium métallique est produit à partir de ses composés, qui sont obtenus par décomposition du concentré. Dans ce cas, les options suivantes sont possibles :

a) frittage avec de la chaux ou du carbonate de calcium avec addition de CaCl2 à des températures supérieures à 1100°C :

ZrSiO4 + ZCaO = CaZrO3 + Ca2SiO4

b) frittage avec de la soude à une température supérieure à 1000°C ou fusion avec de la soude caustique (la température doit être supérieure à 500°C) :

ZrSiO4 + 2Na2CO3 = Na2ZrO3 + Na2SiO3 + 2CO2

De l'alliage ou de l'aggloméré produit par ouverture alcaline, tout d'abord, les composés de silicium sont éliminés par lixiviation avec de l'eau ou de l'acide chlorhydrique dilué, après quoi le résidu est décomposé avec de l'acide chlorhydrique ou sulfurique. Le résultat est l'oxychlorure et les sulfates, respectivement.

c) frittage avec du fluorosilicate de potassium à des températures voisines de 1000°C :

ZrSiO4 + K2SiF6 = K2ZrF6 + 2SiO2

Le gâteau de fluorozirconate résultant est chauffé et lavé avec de l'eau acidifiée, le fluorozirconate de potassium passe dans l'eau, lorsque la solution est refroidie, la majeure partie (75-90%) est libérée.

d) chloration au charbon à une température d'environ 1000°C, tandis qu'une carburation préalable à une température de 1700 à 1800°C est possible, destinée à éliminer la majeure partie du silicium sous la forme d'un oxyde très volatil (SiO). Le résultat est le chlorure de zirconium ZrCl4, qui est sublimé et renforcé.

Les composés de zirconium sont isolés des solutions acides résultantes par les méthodes suivantes :

a) précipitation hydrolytique de sulfates basiques de zirconium xZrO2.ySO3 zH2O à partir de solutions d'acide sulfurique ou d'acide chlorhydrique ;

b) cristallisation de l'oxychlorure de zirconium ZrOCl2 8H2O lors de l'évaporation des solutions d'acide chlorhydrique ;

c) cristallisation du sulfate de zirconium Zr(SO4)2 par ajout d'acide sulfurique concentré ou par évaporation de solutions d'acide sulfurique. À la suite de la calcination des sulfates et des chlorures, ZrO2 est obtenu.

Tous les composés de zirconium obtenus à partir de concentrés contiennent toujours du hafnium. La purification du zirconium à partir de celui-ci est un processus plutôt laborieux et coûteux. Le zirconium est séparé de son compagnon constant par cristallisation fractionnée de K2ZrF6, extraction à partir de solutions acides avec des solvants organiques (par exemple, phosphate de tributyle), méthodes d'échange d'ions et réduction sélective des tétrachlorures (ZrCl4 et HfCl4).

Il existe une méthode de "construction" développée par les scientifiques néerlandais van Arkel et de Boer. Elle consiste dans le fait qu'un composé volatil (tétraiodure de zirconium ZrI4) subit une décomposition thermique sous vide et qu'un métal pur se dépose sur un filament de tungstène chaud. Dans les années vingt du siècle dernier, cette méthode était largement utilisée, mais le coût élevé du zirconium obtenu par cette méthode limitait considérablement sa portée. Par conséquent, il était nécessaire de développer une nouvelle méthode moins coûteuse pour obtenir du zirconium. De cette façon, la méthode améliorée de Krol est devenue. Le schéma de cette production comporte deux étapes principales: le dioxyde de zirconium est chloré et le tétrachlorure de zirconium résultant est réduit par du magnésium métallique sous une couche de métal en fusion. Le produit final, l'éponge de zirconium, est fondu en bâtonnets et envoyé au consommateur sous cette forme.

Propriétés physiques

Comme nous le savons, le zirconium a été isolé sous sa forme métallique libre il y a longtemps - en 1824 par le chimiste suédois Jens Berzelius. Il n'a pas été possible d'obtenir un élément d'un haut degré de pureté pendant de nombreuses décennies, c'est pourquoi il n'a pas été possible d'étudier les propriétés physiques de ce métal. Ce n'est qu'au milieu du XXe siècle que les scientifiques ont réussi à obtenir du zirconium exempt d'impuretés. Il s'est avéré que dans le zirconium, parfois en très grande quantité, il y a du hafnium - un compagnon constant de ce métal, qui n'avait pas été remarqué auparavant en raison de propriétés chimiques similaires à celles du zirconium.

Le zirconium pur a l'apparence d'un métal typique - une couleur gris argenté brillante, rappelant l'acier, mais qui en diffère par une plus grande résistance et ductilité. De plus, cette dernière qualité, comme le notent les métallurgistes, dépend directement de la quantité d'oxygène contenue dans le zirconium. Ainsi, si plus de 0,7% d'oxygène pénètre dans le zirconium liquide fondu, le métal sera cassant en raison de la formation de solutions solides d'oxygène dans le zirconium, dont les propriétés diffèrent grandement des propriétés du métal pur. Le même effet est exercé par les impuretés d'azote, de carbone et d'hydrogène. La densité du zirconium pur à 20°C est de 6,45 g/cm3, la dureté Brinell est de 640-670 Mn/m2 ou 64-67 kgf/mm2. La dureté est fortement influencée par la présence d'impuretés (en particulier l'oxygène), qui augmentent la dureté du zirconium, réduisant sa fragilité. Ainsi, avec une teneur en oxygène supérieure à 0,2 %, le zirconium ne se prête pas à l'écrouissage à froid par pression. La résistance à la traction du zirconium est de 253 MN/m2 ou 25,3 kgf/mm2, le module d'élasticité à 20°C = 97 Gn/m2 ou 9700 kgf/mm2.

Le zirconium est un métal à haute température : le point de fusion (tmelt) du zirconium de haute pureté est de 1845°C, le point d'ébullition (tboil) est de 3580-3700°C. Le dioxyde de zirconium ZrO2 est l'une des substances les plus réfractaires de la nature. Il fond à 2680°C ! Ces propriétés du métal et de son dioxyde ont déterminé leur utilisation en métallurgie: alliage d'aciers résistants à la chaleur et résistants à la chaleur avec du zirconium, utilisation de ZrO2 dans la fabrication de réfractaires.

Aux caractéristiques thermiques ci-dessus du zirconium, il convient d'ajouter ce qui suit : capacité thermique spécifique dans la plage de température de 25 à 100 °C = 0,291 kJ/(kg∙K) ou 0,0693 cal/(g∙°C) ; coefficient de conductivité thermique à 50 ° С = 20,96 W / (m ∙ K) ou 0,050 cal / (cm s ∙ ° С); coefficient de température de dilatation linéaire à des températures de 20-400 ° С = 6,9∙10-6. La température de transition vers l'état de supraconductivité est de 0,7K.

Le zirconium métallique est caractérisé par deux modifications allotropiques : la modification α, qui a une structure hexagonale et est stable à des températures inférieures à 863 ° C, et la modification β, qui a un réseau d'un cube centré dans l'espace et est stable à des températures supérieures 863 ° C. Ainsi, la transition de la modification α à la modification β se produit à cette température limite de 863 ° C. De plus, l'ajout d'aluminium, de plomb, d'étain et de cadmium augmente la température de transition d'un état à un autre, et l'ajout de fer, de chrome, de nickel, de molybdène, de cuivre, de titane et de certains autres métaux - inférieur.

Résistivité électrique du zirconium de haute pureté à 20°C = 44,1 microhm∙cm. Le zirconium est paramagnétique, sa susceptibilité magnétique spécifique augmente lorsque le métal est chauffé. Ainsi, à une température de -73 ° C, la susceptibilité magnétique spécifique du zirconium est de 1,28 ° C et à 327 ° C - 1,41 ° C.

La propriété la plus précieuse du zirconium pur est sa petite section efficace de capture des neutrons thermiques (0,18 grange). C'est beaucoup moins que les autres métaux - fer (2,53 granges), nickel (4,60 granges) ou cuivre (3,69 granges). Bien que de nombreux métaux moins chers aient une section efficace de capture du même ordre : 0,65 grange pour l'étain, 0,22 grange pour l'aluminium et encore moins pour le magnésium - seulement 0,06 grange. Cependant, tous les métaux répertoriés sont fusibles et non résistants à la chaleur, contrairement au zirconium. C'est donc ce métal qui est utilisé comme matériau de structure dans la construction des réacteurs.

Propriétés chimiques

L'une des propriétés les plus remarquables du zirconium est sa haute résistance à la corrosion dans de nombreux milieux agressifs. En termes de capacité à résister à la corrosion, le zirconium surpasse des métaux aussi résistants que le niobium et le titane. Dans des conditions normales, le zirconium est inerte vis-à-vis des gaz atmosphériques et de l'eau, et ne réagit pas avec les acides chlorhydrique et sulfurique (jusqu'à 50% de concentration). Au cours d'expériences, il a été constaté que l'acier inoxydable perdait environ 2,6 millimètres par an dans de l'acide chlorhydrique à 5% à 60 ° C, du titane - environ 1 millimètre et du zirconium - 1000 fois moins. Le zirconium a la plus grande résistance aux alcalis, c'est le seul métal résistant aux alcalis contenant de l'ammoniac. En termes de résistance aux milieux agressifs, le zirconium est même inférieur au tantale - l'un des combattants les plus puissants contre la corrosion.

Cette résistance s'explique facilement propriétés chimiques zirconium, ou plutôt la formation d'un film d'oxyde protecteur à sa surface, qui protège le métal d'une destruction ultérieure. Pour oxyder complètement le zirconium, il faudra le chauffer jusqu'à 700°C, alors seulement le film sera partiellement détruit, partiellement dissous dans le métal. Il s'avère que c'est précisément la température de 700 ° C qui est la limite au-delà de laquelle se termine la résistance chimique de l'élément numéro 40. Mais même avant cette limite, le zirconium, lorsqu'il est chauffé à 300 ° C et plus, commence à réagir plus activement avec l'oxygène et d'autres composants de l'atmosphère. En conséquence, formation de dioxyde et d'hydrure avec de la vapeur d'eau, avec du dioxyde de carbone - carbure et dioxyde, avec de l'azote - nitrure de zirconium. Jusqu'à la même température, le zirconium est protégé de manière fiable par un film d'oxyde, ce qui garantit une résistance chimique élevée du zirconium.

Et pourtant, le zirconium interagit avec les acides, cela se produit si la formation de complexes anioniques est possible. Ainsi à des températures supérieures à 100°C, il interagit avec un mélange d'acides nitrique et fluorhydrique et d'eau régale :

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

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

Il se dissout dans les acides fluorhydriques et sulfuriques concentrés à chaud (supérieurs à 50%) :

Zr + 6HF = H2 + 2H2

Le zirconium sous forme de copeaux ou de poudre se comporte tout à fait différemment dans l'air. Contrairement au zirconium métallique compact, ces substances pyromorphes s'enflamment facilement spontanément dans l'air déjà à température ambiante. Un tel processus est exothermique et se produit avec un grand dégagement de chaleur. Le zirconium en forme de poussière dans un mélange avec de l'air est capable d'exploser.

L'interaction du zirconium avec l'eau est également inhabituelle. La plupart des métaux en contact avec l'eau subissent une corrosion galvanique, qui consiste en la transition de leurs cations dans l'eau. Le zirconium, comme dans la réaction à l'oxygène, en interaction avec l'eau, est recouvert d'un film protecteur insoluble. Ainsi, grâce aux propriétés de son film protecteur, le zirconium est protégé de la corrosion de l'eau.

Lorsqu'il est chauffé, le zirconium commence à interagir avec les gaz. Ainsi, à des températures supérieures à 800 ° C, le zirconium compact commence à absorber activement l'oxygène:

Le zirconium commence à interagir avec l'azote à des températures de 700-800°C avec formation de nitrure : ZrN.

Au-dessus de 300°C, le zirconium commence à absorber l'hydrogène, formant une solution solide et des hydrures ZrH et ZrH2. A 1200-1300°C sous vide, les hydrures se dissocient et tout l'hydrogène peut être éliminé du métal.

Lorsqu'il est chauffé, le zirconium commence également à réagir avec les non-métaux. À des températures supérieures à 900 ° C, une interaction avec le carbone se produit avec la formation de carbure ZrC. Le zirconium réagit avec le chlore, l'iode et le brome déjà à 200°C, formant les halogénures supérieurs ZrX4 (où X est un halogène). L'interaction avec le fluor se produit à température ordinaire.

Le quarantième élément du tableau périodique a été découvert en 1783 par un chimiste d'origine allemande M.G. Klaprotom. Le zirconium métallique purifié des impuretés n'a été obtenu qu'au début du XXe siècle. Et bien que près de 100 ans se soient écoulés depuis ce moment, le métal présente encore un certain nombre d'ambiguïtés, à commencer par l'origine de son nom et se terminant par l'impact sur la santé humaine. Pourquoi le prix de 1 gramme de celui-ci augmente depuis plusieurs décennies.

Être dans la nature

Le zirconium n'existe naturellement que sous forme d'oxydes et de silicates. Parmi eux, on distingue principalement le zircon, l'eudialyte, la baddeleyite. Il est à noter que le métal des gisements est toujours accompagné d'hafnium. Cela se produit en raison du réseau cristallin similaire des métaux.

La majeure partie des minéraux de zirconium se situe dans la lithosphère. Une tonne de croûte terrestre représente en moyenne 210 grammes de zircon. Des composés de zirconium sont également présents dans l'eau de mer. Mais sa concentration est ici beaucoup plus faible et s'élève à 0,05 mg pour 1000 litres.

Les leaders en nombre de gisements de zirconium sont l'Australie (zircon), l'Afrique du Sud (baddeleyite), un peu moins que les USA, le Brésil et l'Inde. La Russie représente 10% des réserves mondiales.

Reçu

Initialement, le zirconium était isolé des oxydes par la méthode de "croissance". Une bande de zirconium a été montée sur des filaments de tungstène chauds. Sous l'influence de températures supérieures à 2000 ºС, le métal de zirconium a collé à la surface du radiateur et les composants restants du composé ont brûlé.

Cette méthode nécessitait une grande quantité d'électricité et bientôt une méthode Croll plus économique fut développée. Son essence réside dans la chloration préalable du dioxyde de zirconium, suivie d'une réduction du magnésium. Mais le développement des méthodes d'obtention du zirconium ne s'est pas arrêté là. Quelque temps plus tard, une réduction alcaline et fluorée encore moins chère du zirconium à partir d'oxydes a commencé à être utilisée dans l'industrie.

Composition du zirconium e110

Iodure de zirconium

Hautement ductile et avec des caractéristiques de faible résistance. Il est obtenu par la méthode de l'iodure basée sur la capacité du métal à former des composés avec l'iode. Dans le même temps, les impuretés nocives sont facilement séparées et du métal pur est obtenu. Les tiges sont en iodure de zirconium.

Prix

Les principaux fournisseurs de zirconium sur le marché mondial sont l'Australie et l'Afrique du Sud. Récemment, l'avantage dans l'exportation de minerais de zircon et de zirconium penche de plus en plus vers la République d'Afrique du Sud. Les principaux consommateurs sont l'Union européenne (Italie, France, Allemagne), la Chine et le Japon. Le zircon est commercialisé principalement sous forme de ferroalliages.

Au cours des 10 dernières années, la demande de zirconium métallique a augmenté en moyenne de 5,2 % par an. La capacité de production pendant cette période a réussi à augmenter d'un peu plus de 2 %. En conséquence, une pénurie constante de zirconium s'est formée sur le marché mondial, condition préalable à l'augmentation de sa valeur.

Il y a 2 raisons principales à la croissance de la demande pour ce métal :

Mise à l'échelle mondiale de l'industrie nucléaire.
Utilisation active du zirconium dans la production de céramiques.

De plus, certains experts estiment que l'arrêt de l'extraction de la baddeleyite en Australie a partiellement affecté la croissance des cotations du zirconium.

Sur le marché russe des métaux secondaires, le coût du zirconium varie de 450 à 7 500 roubles par kilogramme. Plus le métal est pur, plus le prix est élevé.

Application

Les propriétés ci-dessus permettent au zirconium d'être largement utilisé dans diverses industries. Voici les domaines suivants :

En génie électrique, l'alliage de zirconium avec du niobium est utilisé comme supraconducteur. Résiste à des charges jusqu'à 100 kA\cm2. Le point de transition vers le régime supraconducteur est de 4,2 K. De plus, dans les équipements radio, les cartes électroniques sont recouvertes de zirconium afin d'absorber les gaz de dégazage. Les filtres de rayonnement en zircone pour tubes à rayons X se caractérisent par une valeur monochrome élevée.
Dans l'industrie électronucléaire, il est utilisé comme matériau pour les coques des crayons combustibles (zones où s'effectuent directement la fission nucléaire et la production de chaleur) et d'autres composants d'un réacteur thermonucléaire.
La métallurgie utilise le zirconium comme élément d'alliage. Ce métal est un puissant désoxydant, surpassant à la fois le manganèse et le silicium dans cet indicateur. L'ajout de seulement 0,5% de zirconium aux métaux de construction (acier 45, 30KhGSA) augmente leur résistance de 1,5 à 1,8 fois. Cela améliore en outre le déroulement du processus de coupe. Le zircon est le composant principal de la céramique de corindon. Par rapport à l'argile réfractaire, sa durée de vie est 3 à 4 fois supérieure. Ce matériau réfractaire est utilisé dans la fabrication de creusets et d'auges de fours sidérurgiques.
En génie mécanique, le métal est utilisé comme matériau pour des produits tels que des pompes et des raccords de tuyauterie fonctionnant dans des environnements agressifs.
En pyrotechnie, les métaux de zirconium sont utilisés pour faire des saluts et des feux d'artifice. Cela se produit en raison de l'absence de fumée lors de la combustion, ainsi que de la libération d'une quantité importante d'énergie lumineuse.
Dans l'industrie chimique, le zircon est utilisé comme matière première pour le cermet - un revêtement céramique-métal avec une résistance accrue à l'usure et aux acides.
En optique, la fianite est activement utilisée - du zircon traité avec des ajouts de scandium et d'autres métaux de terres rares. Les fianites ont un angle de réfraction important, ce qui leur permet d'être utilisées comme matériau pour la fabrication de lentilles. En joaillerie, la zircone cubique est connue comme substitut synthétique du diamant.
Dans l'industrie militaire, le zirconium sert de charge pour les balles traçantes et les fusées éclairantes.

Proprietes physiques et chimiques

Le zirconium est un métal qui ressemble à l'argent. Sa densité est de 6506 kg/m3. Point de fusion - 1855,3 ºС. La capacité calorifique spécifique varie dans les limites de 0,3 KJ/kg C. Ce métal n'a pas une conductivité thermique élevée. Sa valeur se situe au niveau de 21 W/m C, ce qui est 1,9 fois inférieur à celui du titane. La résistance électrique du zirconium est de 41-60 μOhm cm et dépend directement de la quantité d'oxygène et d'azote dans le métal.

Le zirconium possède l'un des taux de capture de neutrons thermiques transversaux les plus faibles (0,181 barn). Selon ce paramètre, des métaux actuellement connus, il n'est contourné que par le magnésium (0,060 barn).

Le zirconium, comme le fer, est paramagnétique. Sa sensibilité à un champ magnétique augmente avec l'augmentation de la température.

Le zirconium pur n'a pas de caractéristiques mécaniques élevées. Sa dureté est d'environ 70 unités sur l'échelle Vickers. La résistance à la traction est de 175 MPa, soit près de 2,5 fois moins que l'acier au carbone de qualité ordinaire. Limite d'élasticité 55 MPa. Le zirconium est l'un des métaux plastiques avec un module d'élasticité de 96 MPa.

Toutes les propriétés mécaniques ci-dessus sont conditionnelles, car. leur valeur change fortement avec l'augmentation des impuretés dans la composition du zirconium.

Ainsi, une augmentation de la teneur en oxygène (jusqu'à 0,4%) réduit la plasticité du zirconium à un état tel que le forgeage et l'emboutissage deviennent totalement impossibles. Une augmentation de la composition en hydrogène à 0,001% augmente la fragilité du zirconium de près de 2 fois.

Le zirconium est résistant à l'eau et à la plupart des alcalis et des acides. Mais, comme les caractéristiques mécaniques, la résistance à la corrosion dépend directement de la contamination métallique par des éléments tels que le carbone, le titane et l'aluminium. Le métal n'entre pas en réaction chimique avec des solutions à 50% d'acide sulfurique et chlorhydrique. Il ne réagit avec l'acide nitrique qu'à des températures supérieures à 95 ºC. C'est le seul métal résistant aux alcalis qui contient de l'ammoniac dans sa composition. Lorsque la marque atteint 780 ºС, l'absorption active d'oxygène par le zirconium commence. Avec l'azote, ces processus sont plus lents, mais la température est également plus basse. Seulement 600 ºС.

Le gaz le plus actif à cet égard est l'hydrogène. Sa pénétration profonde dans le métal commence déjà à 145 ºС et s'accompagne d'un dégagement de chaleur si abondant que le volume de zirconium augmente. La poussière de zirconium est particulièrement inflammable en raison de la possibilité d'auto-inflammation dans l'air. Il convient de noter que ce processus est réversible. L'élimination complète de l'hydrogène est effectuée sur un équipement spécial à une température de 800 ºC.

Propriétés médicales

En tant qu'élément chimique, il n'a aucun effet sur le corps humain. Au contraire, c'est l'un des matériaux les plus biologiquement inertes. Selon cet indicateur, le zirconium devance des métaux tels que le titane et l'acier inoxydable. Les bracelets en zirconium bien connus, activement annoncés à la fin des années 90, ne se sont pas montrés dans la pratique réelle. Des experts médicaux ont prouvé que le bien-être de leur utilisation est une conséquence de l'effet placebo.

Bien que, d'autre part, il soit connu que le port de boucles d'oreilles en zirconium contribue à une cicatrisation plus rapide de la plaie après le perçage des oreilles.

Zirconium- un élément assez commun dans la croûte terrestre, mais il est dispersé et ses grands gisements n'ont pas encore été trouvés. Dans sa forme pure, il n'a été possible de l'isoler qu'en 1925 après près de 100 ans d'expériences. Le métal est une substance blanc argenté avec un éclat terne caractéristique (voir photo), ce qui lui permettait auparavant d'être considéré comme un parent des topazes et des rubis. Le minéral dont il était extrait à Ceylan s'appelait la jacinthe.

Aujourd'hui, on l'appelle des pierres précieuses, et à l'époque médiévale, on l'appelait le frère cadet du diamant, bien qu'il n'ait pas la dureté inhérente aux diamants.

Les alliages de zirconium sont utilisés dans de nombreux domaines de l'industrie : nucléaire, construction de fusées et d'avions, lutherie, fonderie, production militaire.

En raison de sa grande résistance à divers milieux, il a trouvé une application dans la création d'instruments chirurgicaux, de prothèses médicales. Dans ce domaine, il a même dépassé le titane, car. sa stabilité est considérée comme éternelle.

L'action du zirconium - à quoi sert-il ?

Le zirconium n'a pas d'effet biologique direct sur le corps, mais il est toujours très important et très utile pour la vie humaine. Il a trouvé une application en médecine en raison de ses propriétés physiques et chimiques :

stimule la cicatrisation rapide des plaies, empêchant la pénétration des infections et la formation de pus, c'est-à-dire qu'il a un effet antimicrobien;
utilisé comme matériau pour les outils, car il est absolument neutre à l'action des alcalis, des acides, de l'eau, de l'ammoniac;
soulage les symptômes des allergies, alors qu'il n'est pas lui-même un allergène;
a un effet antiseptique;
ne conduit pas le rayonnement.

Il existe des informations selon lesquelles les bijoux avec ce métal peuvent avoir un effet thérapeutique sur les maladies de la peau, l'hypertension, l'arthrose et l'arthrite, mais il n'y a pas encore eu de confirmation officielle de la part de la médecine.

Une utilisation très active a été constatée en dentisterie et en prothèse orthopédique. La plupart des alliages métalliques provoquent des allergies et des effets secondaires dans la bouche. Il est absolument résistant à tout type de corrosion et est neutre dans différents environnements. En même temps, il n'irrite pas les tissus du corps.

Taux journalier

La norme quotidienne d'un macronutriment n'est pas définie, car notre corps peut s'en passer en toute sécurité. Chaque jour, avec de la nourriture, nous recevons environ 0,05 mg de métal, mais il est suffisamment passif pour entrer dans n'importe quelle réaction chimique. Il n'est pas synthétisé par lui-même, mais peut s'accumuler dans les organes.

Manque de zirconium

Le manque d'un macronutriment n'entraînera pas de conséquences difficiles, car. introuvable dans les cellules. Même si les recherches sont toujours en cours et que le zirconium peut nous révéler nombre de ses qualités.

Excès de zirconium dans le corps

Les médecins ne disposent toujours pas de données sur la dose létale de l'élément pour le corps humain. Mais un surdosage se produit et provoque Conséquences négatives. Souvent, l'excès est causé par des signes extérieurs: lorsque vous travaillez dans les industries concernées, utilisez produits de beauté et des produits d'hygiène personnelle ou lorsque vous vivez dans des zones où se trouvent des sources proches qui polluent l'environnement.

Les manifestations de surdosage peuvent être une irritation cutanée, une pneumonie et une fibrose pulmonaire. Le métal est capable de s'accumuler dans les organes, de se déposer sur tissus mous. Pour le traitement, une approche intégrée est utilisée pour éliminer les toxines des cellules.

Obtenir une si grande dose de nourriture est irréaliste.

Quelles sont les sources ?

Le zirconium est contenu dans les produits en quantités si minimes qu'il sera impossible de provoquer des effets négatifs. Voici une liste des aliments avec lesquels notre corps peut obtenir l'élément :

riz, flocons d'avoine, blé;
viande d'agneau;
pistaches, noix de muscade;
famille des légumineuses;
les huiles végétales;
piment rouge.

Indications de rendez-vous

Les indications pour la nomination du macronutriment zirconium ne sont pas fixes, mais en tant que matériau pour implants, instruments médicaux, il est indispensable.

29 décembre 2014

Le zirconium est un métal gris acier avec une teinte jaunâtre. Il est obtenu par refusion de déchets de zirconium, ainsi que de concentré de minerai.

Zirconium: prix, GOST, description

Désignation - GOST 21907-76. C'est un métal ductile et malléable (pratiquement comme l'or), résistant à la corrosion, paramagnétique, résistant à la chaleur. Le zirconium résiste à l'eau de mer et chlorée, à l'ammoniac, aux alcalis, aux acides, ne perd pas ses qualités à basses et hautes températures. Il est principalement utilisé en alliage avec d'autres métaux. Cela lui confère non seulement des propriétés uniques, mais améliore également la fabricabilité. Le coût est de 5500 roubles par kilogramme, selon la marque et le fabricant.

Aujourd'hui, le zirconium appartient aux gemmes. Au Moyen Âge, on l'appelait le frère du diamant, mais la dureté inhérente aux diamants en est absente.

Le zirconium est un métal qui est littéralement dispersé dans les gisements de minerai dans diverses parties du monde. Il se présente sous forme de sels, d'oxydes amorphes et de monocristaux, comme aux USA (en Caroline du Nord). Des cristaux pesant un kilogramme se retrouvent périodiquement dans les gisements du Nigeria. Les gisements les plus riches se situent en Australie, en Afrique du Sud, en Inde et en Amérique du Nord.

Le zirconium (un métal) se trouve souvent dans le minerai avec l'hafnium, qui en est le plus proche en termes de propriétés. En Russie, ses réserves naturelles sont estimées à 10% de celles du monde. Ce métal en 1799 a été isolé pour la première fois sous forme de dioxyde par Klaproth (un chimiste allemand) à partir du minéral zircon. Il est fondu à partir de concentré de minerai enrichi, dans lequel la teneur en dioxyde de zirconium est de 60 à 65%.

Zirconium (métal): application

Les alliages de la substance considérée sont utilisés dans diverses industries : construction d'avions et de fusées, énergie nucléaire, fonderie, fabrication d'instruments et production militaire.

En raison de la résistance accrue à divers supports, il a trouvé une application dans les prothèses médicales, la création d'instruments chirurgicaux. Dans ce domaine, le zirconium a pu dépasser le titane, car sa stabilité est éternelle.

bijoux

Zirconium (métal) bijoux est utilisé depuis longtemps. Le matériau anodisé est capable d'acquérir n'importe quelle nuance, offrant ainsi de nombreuses opportunités pour la réalisation d'idées artistiques audacieuses. Si vous voulez quelque chose d'inhabituel et d'original, vous devez faire attention aux divers bijoux en zircone. Ces produits sont élégants et intéressants pour leur exhaustivité. Pour cette raison, ils sont très appréciés sur le marché mondial.

Propriétés médicales

Il convient de noter que son effet biologique direct sur le corps humain n'a pas été trouvé, bien que le zirconium soit très important dans certains domaines. Métal, propriétés médicales qui sont décrits dans cet article, ont commencé à être utilisés en médecine en raison des propriétés chimiques et physiques particulières :

il est utilisé pour la fabrication d'outils, car il est totalement neutre aux effets des acides, des alcalis, de l'ammoniac, de l'eau;
stimule la cicatrisation rapide des plaies, tout en empêchant la formation de pus et la pénétration des infections, car il a un effet antimicrobien ;
considéré comme un excellent antiseptique;
facilite les réactions allergiques, alors qu'il n'est pas un allergène en soi;
ne transmet pas de rayonnement.

La plasticité de ce métal permet de préserver la structure des os dans les fractures les plus complexes, alors qu'ils se rejoignent plus rapidement. Pour la fabrication de fils pour coutures, le zirconium (métal) a également commencé à être utilisé.

Les produits qui en contiennent peuvent avoir un effet curatif sur l'hypertension, les affections cutanées, l'arthrite et l'arthrose, bien que cela n'ait pas encore été confirmé par la médecine officielle.

Le zirconium est activement utilisé dans les prothèses orthopédiques et la dentisterie. La plupart des alliages métalliques provoquent des effets secondaires et des allergies dans la bouche. Le zirconium est absolument résistant à la corrosion et neutre à divers milieux. En même temps, il n'a pas d'effet irritant sur les tissus du corps.

Taux journalier

Il convient de noter que la norme quotidienne de ce macronutriment n'est pas exactement définie, car notre corps peut s'en passer. Chaque jour avec de la nourriture, nous recevons 0,05 mg de ce métal, mais il est passif afin d'entrer dans des réactions chimiques. La substance n'est pas synthétisée par elle-même, bien qu'elle puisse s'accumuler dans les organes.

Excès de zirconium dans le corps

Les médecins ne disposent toujours pas de données sur la dose létale de cet élément pour le corps humain, bien que son surdosage puisse avoir des conséquences négatives. L'excès est causé par le fait de travailler dans les industries concernées, d'utiliser des produits d'hygiène personnelle ou de vivre à proximité de sources qui polluent l'environnement.

Il convient de noter que les symptômes suivants sont des manifestations d'un surdosage : fibrose pulmonaire, pneumonie et irritation de la peau. Le zirconium est un métal qui peut s'accumuler dans les organes, tout en se déposant sur les tissus. Il est irréaliste d'obtenir une dose aussi importante de produits.

Carence dans le corps

L'absence d'un macroélément tel que le zirconium (métal), dont les propriétés sont décrites en détail dans cet article, n'entraînera aucune conséquence indésirable, car il n'est pas présent dans les cellules. Parallèlement, les recherches se poursuivent et le métal peut encore nous révéler nombre de ses qualités.

Le zirconium est un métal contenu dans les aliments en quantités minimes, il ne peut donc pas avoir de conséquences négatives. Voici une liste de produits avec lesquels nous pouvons obtenir cet article :

viande de mouton;
flocons d'avoine, riz, blé;
muscade, pistaches;
les huiles végétales;
légumineuses;
piment rouge.

Quand doit-il être utilisé ?

Les indications d'utilisation dans le traitement du zirconium n'ont pas encore été établies, bien qu'il soit indispensable en tant qu'excellent matériau pour les instruments médicaux et les implants.

Ce métal est utilisé en génie chimique comme matériau résistant à la corrosion. Ses additifs désoxydent l'acier et en éliminent également le soufre et l'azote. Le zirconium en poudre est utilisé dans la fabrication de munitions et dans la pyrotechnie. Le sulfate de zirconium est un agent tannant activement utilisé dans l'industrie du cuir.

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Caractéristiques de toutes les propriétés du métal zirconium avec une photo

Caractéristique de l'élément

Aujourd'hui, on l'appelle des pierres précieuses, et à l'époque médiévale, on l'appelait le frère cadet du diamant, bien qu'il n'ait pas la dureté inhérente aux diamants.

Les alliages de zirconium sont utilisés dans de nombreux domaines de l'industrie : nucléaire, construction de fusées et d'avions, lutherie, fonderie, production militaire.