تهیه کننده: حسین صمدی جهاد دانشگاهی مشهد تیر87
موضوع تحقیق : زیرکن
زیرکن (ZrSiO4)
ریشه لغوی
زیرکن نامی بسیار قدیمی دارد و تصور میشود از کلمات پارسی به معنی طلا و گون به معنی زنگ گرفته شده باشد.
اطلاعات اولیه
زیرکونیوم ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ، Zr و عدد اتمی آن 40 میباشد. فلزی فروزنده به رنگ سفید و طوسی است که قابلیت تغییر از حالتی به حالت دیگر را داشته و شبیه تیتانیوم است. زیرکونیوم بطور عمده از زیرکون بدست میآید و در برابر زنگزدگی بسیار مقاوم است که به طور خود به خود در هوا مخصوصأ در درجه حرارتهای بالا مشتعل می شود . ترکیبات زیرکونیم خاصیت سمی پایینی دارد . هافنیم به همراه زیرکونیم دیده می شود و هافنیم از زیرکونیم در نیروگاههای اتمی بازیافت می شود .
زیرکونیوم عمدتا در راکتورهای اتمی برای جذب کردن نوترون و برای ساختن فلزاتی که در برابر زنگزدگی مقاوم هستند، استفاده میشود.
تاریخچه
این عنصر که نام آن از Zarkn عربی و Zargntext فارسی گرفته شده است، در سال 1789 توسط "Laproth" کشف شد و در سال 1824، توسط "Jons Jakob Berzelius" بهصورت مجزا بدست آمد. زیرکونیوم که شامل زیرکون معدنی و دیگر واریاسونها مانند Jargon ، Hyacinth Jiacnith ، ligure میباشد، در نوشتههای انجیل ذکر شده است. تا زمانی که Laproth ، جارگون jargon را از Ceylon در اقیانوس هند تجزیه نکرده بود، تصور نمیشد که این عنصر جدید را بتوان در معادن یافت. او این عنصر جدید را (Zirkonertz (Zircnia نامید.
این فلز ناخالص اولین بار توسط Berzelius بوسیله حرارت دادن مخلوطی از پتاسیم و فلوئورید زیرکونیوم پتاسیوم ، در یک فرایند تجزیه در یک لوله آهنی تجزیه شد. زیرکونیوم خالص تا سال 1914 بدست نیامد.
پیدایش
زیرکونیوم هیچوقت در طبیعت به صورت آزاد یافت نمیشود. اصلیترین منبع اقتصادی زیرکونیوم ، معدن سیلیکات زیرکونیوم است. زیرکون ZrSiOsub>4 در استرالیا ، برزیل ، هند ، روسیه و ایالات متحده وجود دارد. زیرکون بهصورت پودر بیرنگ یا ماده بلوری و طوسیرنگ استخراج میشود. زیرکونیوم و Hafnium به نسبت 50 به 1 در زیرکون وجود دارند و جدا کردن آنها بسیار دشوار است.
زیرکون ، فراورده فرعی معدن کاری و فرایند تهیه شنهای معادن سنگین برای معادن تیتانیوم ، Ilmenite و Rutile یا معادن قلع است. همچنین زیرکونیوم در 30 نوع از معادن دیگر که شامل Baddeleyite میشود، وجود دارد.
این فلز با کم کردن کلرید بوسیله منیزیم در فرآیند kroll تولید میشود. البته روشهای دیگری نیز برای تولید این فلز وجود دارد. زیرکونیوم با کیفیت اقتصادی و تجاری نیز حاوی 1 تا 3 درصد hafnium است.
این فلز همچنین در ستارههای S-Type بسیار فراوان است و در خورشید و سنگهای آسمانی نیز شناسایی شده است. نمونه سنگهای قمری که در چندین ماموریت Apollo جمع آوری شدهاند، نشان میدهند که این سنگها به نسبت صخرههای زمینی از مقدار بسیار بیشتری اکسید زیرکونیوم برخوردارند.
خصوصیات قابل توجه
زیرکونیوم ، فلزی به رنگ سفید-طوسی و فروزنده است که بطور استثنایی در برابر زنگزدگی مقاوم است. زیرکونیوم سبکتر از فولاد بوده ، سختی آن شبیه به مس است. این عنصر وقتی به ذرات ریز تقسیم شود، به سرعت در هوا مشتعل میشود (مشتعل کردن این فلز در حالت جامد بسیار دشوارتر است. ) فلز "Zirconium Zinc" در دمای پایین تر از 35k خاصیت آهن ربایی پیدا می کند. حالت اکسیداسیون متداول برای زیرکونیوم +2و+3و+4 است.
خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر زیرکونیم :
عدد اتمی: 40
جرم اتمی:91.224
نقطه ذوب : C° 1857
نقطه جوشC° 4200
شعاع اتمی : Å 2.16
ظرفیت: 4
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 4
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 640
شکل الکترونی: [Kr]4d25s2
شعاع یونی : Å 0.72
الکترونگاتیوی: 1.33
حالت اکسیداسیون: 4
دانسیته: 6.51
گرمای فروپاشی : Kj/mol 19.2
گرمای تبخیر : Kj/mol 567
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000424
گرمای ویژه: J/g Ko 0.27
دوره تناوبی:5
اشکال دیگر :
هیدرید زیرکونیم ZrH2
اکسید زیرکونیم ZrO2
تری کلرید زیرکونیم ZrCl3 و تترا کلرید زیرکونیم ZrCl4
مشخصه
زیرکن در سیستم تتراگونال متبلور میشود. معمولا از بلورهای مشخص ، رنگ ، جلا ، سختی و چگالی زیاد شناخته میشود. در برابر شعله فوتک گدازناپذیر است و اسیدها بر آن بیتاثیرند.
کاربردها
مهمترین کاربردهای زیرکونیوم ، در صنعت سفالسازی بهصورت جسم نسوز و ماسه ریختهگری میباشد.
بهعنوان سنگ جواهر مورد استفاده در جواهرات به بازار عرضه شده و اکسید آن ، برای تولید کردن محرک الماس و زیرکونیای مکعبی شکل تهیه شده است.
زیرکونیوم ، قدرت جذب پایینی در جذب نوترونها دارد که این ویژگی ، آن را برای استفاده از انرژی اتمی مطلوب میسازد، (مانند عناصر فلز کاری سوختی). بیش از 90% محصولات فلز زیرکونیوم به مصرف تجاری در تولید نیروی اتمی میرسد. رآکتورهای جدید تجاری میتوانند نیم میلیون فوت فلز
زیرکونیوم را برای لولهسازی بکار ببرند.
زیرکونیوم بطور گسترده ، توسط صنایع شیمیایی برای لولهکشی در محیط خورنده استفاده میشود.
زیرکونیوم ، آتشزا است و در جنگلها برای آتش زدن استفاده میشد.
کربن آن بهعنوان محلول ضدعفونی کننده مورد استفاده قرار میگیرد.
موضوع تحقیق : زیرکن
زیرکن (ZrSiO4)
ریشه لغوی
زیرکن نامی بسیار قدیمی دارد و تصور میشود از کلمات پارسی به معنی طلا و گون به معنی زنگ گرفته شده باشد.
اطلاعات اولیه
زیرکونیوم ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ، Zr و عدد اتمی آن 40 میباشد. فلزی فروزنده به رنگ سفید و طوسی است که قابلیت تغییر از حالتی به حالت دیگر را داشته و شبیه تیتانیوم است. زیرکونیوم بطور عمده از زیرکون بدست میآید و در برابر زنگزدگی بسیار مقاوم است که به طور خود به خود در هوا مخصوصأ در درجه حرارتهای بالا مشتعل می شود . ترکیبات زیرکونیم خاصیت سمی پایینی دارد . هافنیم به همراه زیرکونیم دیده می شود و هافنیم از زیرکونیم در نیروگاههای اتمی بازیافت می شود .
زیرکونیوم عمدتا در راکتورهای اتمی برای جذب کردن نوترون و برای ساختن فلزاتی که در برابر زنگزدگی مقاوم هستند، استفاده میشود.
تاریخچه
این عنصر که نام آن از Zarkn عربی و Zargntext فارسی گرفته شده است، در سال 1789 توسط "Laproth" کشف شد و در سال 1824، توسط "Jons Jakob Berzelius" بهصورت مجزا بدست آمد. زیرکونیوم که شامل زیرکون معدنی و دیگر واریاسونها مانند Jargon ، Hyacinth Jiacnith ، ligure میباشد، در نوشتههای انجیل ذکر شده است. تا زمانی که Laproth ، جارگون jargon را از Ceylon در اقیانوس هند تجزیه نکرده بود، تصور نمیشد که این عنصر جدید را بتوان در معادن یافت. او این عنصر جدید را (Zirkonertz (Zircnia نامید.
این فلز ناخالص اولین بار توسط Berzelius بوسیله حرارت دادن مخلوطی از پتاسیم و فلوئورید زیرکونیوم پتاسیوم ، در یک فرایند تجزیه در یک لوله آهنی تجزیه شد. زیرکونیوم خالص تا سال 1914 بدست نیامد.
پیدایش
زیرکونیوم هیچوقت در طبیعت به صورت آزاد یافت نمیشود. اصلیترین منبع اقتصادی زیرکونیوم ، معدن سیلیکات زیرکونیوم است. زیرکون ZrSiOsub>4 در استرالیا ، برزیل ، هند ، روسیه و ایالات متحده وجود دارد. زیرکون بهصورت پودر بیرنگ یا ماده بلوری و طوسیرنگ استخراج میشود. زیرکونیوم و Hafnium به نسبت 50 به 1 در زیرکون وجود دارند و جدا کردن آنها بسیار دشوار است.
زیرکون ، فراورده فرعی معدن کاری و فرایند تهیه شنهای معادن سنگین برای معادن تیتانیوم ، Ilmenite و Rutile یا معادن قلع است. همچنین زیرکونیوم در 30 نوع از معادن دیگر که شامل Baddeleyite میشود، وجود دارد.
این فلز با کم کردن کلرید بوسیله منیزیم در فرآیند kroll تولید میشود. البته روشهای دیگری نیز برای تولید این فلز وجود دارد. زیرکونیوم با کیفیت اقتصادی و تجاری نیز حاوی 1 تا 3 درصد hafnium است.
این فلز همچنین در ستارههای S-Type بسیار فراوان است و در خورشید و سنگهای آسمانی نیز شناسایی شده است. نمونه سنگهای قمری که در چندین ماموریت Apollo جمع آوری شدهاند، نشان میدهند که این سنگها به نسبت صخرههای زمینی از مقدار بسیار بیشتری اکسید زیرکونیوم برخوردارند.
خصوصیات قابل توجه
زیرکونیوم ، فلزی به رنگ سفید-طوسی و فروزنده است که بطور استثنایی در برابر زنگزدگی مقاوم است. زیرکونیوم سبکتر از فولاد بوده ، سختی آن شبیه به مس است. این عنصر وقتی به ذرات ریز تقسیم شود، به سرعت در هوا مشتعل میشود (مشتعل کردن این فلز در حالت جامد بسیار دشوارتر است. ) فلز "Zirconium Zinc" در دمای پایین تر از 35k خاصیت آهن ربایی پیدا می کند. حالت اکسیداسیون متداول برای زیرکونیوم +2و+3و+4 است.
خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر زیرکونیم :
عدد اتمی: 40
جرم اتمی:91.224
نقطه ذوب : C° 1857
نقطه جوشC° 4200
شعاع اتمی : Å 2.16
ظرفیت: 4
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 4
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 640
شکل الکترونی: [Kr]4d25s2
شعاع یونی : Å 0.72
الکترونگاتیوی: 1.33
حالت اکسیداسیون: 4
دانسیته: 6.51
گرمای فروپاشی : Kj/mol 19.2
گرمای تبخیر : Kj/mol 567
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000424
گرمای ویژه: J/g Ko 0.27
دوره تناوبی:5
اشکال دیگر :
هیدرید زیرکونیم ZrH2
اکسید زیرکونیم ZrO2
تری کلرید زیرکونیم ZrCl3 و تترا کلرید زیرکونیم ZrCl4
مشخصه
زیرکن در سیستم تتراگونال متبلور میشود. معمولا از بلورهای مشخص ، رنگ ، جلا ، سختی و چگالی زیاد شناخته میشود. در برابر شعله فوتک گدازناپذیر است و اسیدها بر آن بیتاثیرند.
کاربردها
مهمترین کاربردهای زیرکونیوم ، در صنعت سفالسازی بهصورت جسم نسوز و ماسه ریختهگری میباشد.
بهعنوان سنگ جواهر مورد استفاده در جواهرات به بازار عرضه شده و اکسید آن ، برای تولید کردن محرک الماس و زیرکونیای مکعبی شکل تهیه شده است.
زیرکونیوم ، قدرت جذب پایینی در جذب نوترونها دارد که این ویژگی ، آن را برای استفاده از انرژی اتمی مطلوب میسازد، (مانند عناصر فلز کاری سوختی). بیش از 90% محصولات فلز زیرکونیوم به مصرف تجاری در تولید نیروی اتمی میرسد. رآکتورهای جدید تجاری میتوانند نیم میلیون فوت فلز
زیرکونیوم را برای لولهسازی بکار ببرند.
زیرکونیوم بطور گسترده ، توسط صنایع شیمیایی برای لولهکشی در محیط خورنده استفاده میشود.
زیرکونیوم ، آتشزا است و در جنگلها برای آتش زدن استفاده میشد.
کربن آن بهعنوان محلول ضدعفونی کننده مورد استفاده قرار میگیرد.