Большая Советская энциклопедия II

ЦИРКОНИЙ

(лат. Zirconium)

Zr, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 40, атомная масса 91,22; серебристо-белый металл с характерным блеском. Известно пять природных изотопов Ц.:90Zr (51,46%),91Zr (11,23%),92Zr (17,11%)94Zr (17,4%),96Zr (2,8%). Из искусственных радиоактивных изотопов важнейший95Zr (T1/2= 65сут);используется в качестве изотопного индикатора (См. Изотопные индикаторы).
Историческая справка. В 1789 немецкий химик М. Г. Клапрот в результате анализа минерала Циркона выделил двуокись Ц. Порошкообразный Ц. впервые был получен в 1824 И. Берцелиусом,а пластичный — в 1925 нидерландскими учёными А. ван Аркелом и И. де Буром при термической диссоциации иодидов Ц.
Распространение в природе. Среднее содержание Ц. в земной коре (кларк) 1,7․10-2% по массе, в гранитах, песчаниках и глинах несколько больше (2․10-2%),чем в основных породах (1,3․10-2%). Максимальная концентрации Ц. — в щелочных породах (5․10-2%). Ц. слабо участвует в водной и биогенной миграции. В морской воде содержится 0,00005мг/лЦ. Известно 27 минералов Ц.; промышленное значение имеют бадделеит ZrO2, циркон. Основные типы месторождений Ц.: щелочные породы с малаконом и цитролитом; магнетит-форстерит-апатитовые породы и карбонатиты с бадделеитом; прибрежно-морские и элювиально-делювиальные россыпи.
Физические и химические свойства. Ц. существует в двух кристаллических модификациях: α-формы с гексагональной плотноупакованной решёткой (а= 3,228 Å;с= 5,120 Å) и β-формы с кубической объёмноцентрированной решёткой (а= 3,61 Å).Переход α → β происходит при 862 °C. Плотность α-Ц. (20 °C) 6,45г/см3;tпл1825 ± 10 °C;tкип3580—3700 °C; удельная теплоёмкость (25—100 °С) 0,291кдж/(кг․К) [0,0693кал/(г․°С)], коэффициент теплопроводности (50 °С) 20,96вт/(м․К) [0,050кал/(см․сек․°С)]; температурный коэффициент линейного расширения (20—400 °С) 6,9․10-6; удельное электрическое сопротивление Ц. высокой степени чистоты (20°С) 44,1мком․см.температура перехода в состояние сверхпроводимости 0,7 К. Ц. парамагнитен; удельная магнитная восприимчивость увеличивается при нагревании и при —73 °С равна 1,28․10-6, а при 327 °С — 1,41․10-6. Сечение захвата тепловых нейтронов (0,18 ± 0,004)․10-28м2, примесь гафния увеличивает это значение. Чистый Ц. пластичен, легко поддаётся холодной и горячей обработке (прокатке, ковке, штамповке). Наличие растворённых в металле малых количеств кислорода, азота, водорода и углерода (или соединений этих элементов с Ц.) вызывает хрупкость Ц. Модуль упругости (20 °С) 97Гн/м2(9700кгс /мм2);предел прочности при растяжении 253Мн/м2(25,3кгс/мм2);твёрдость по Бринеллю 640—670Мн/м2(64—67кгс/мм2);на твёрдость очень сильное влияние оказывает содержание кислорода: при концентрации более 0,2% Ц. не поддаётся холодной обработке давлением.
Внешняя электронная конфигурация атома Zr4d25s2. Для Ц. характерна степень окисления +4. Более низкие степени окисления +2 и +3 известны для Ц. только в его соединениях с хлором, бромом и йодом. Компактный Ц. медленно начинает окисляться в пределах 200—400 °С, покрываясь плёнкой циркония двуокиси (См. Циркония двуокись) ZrO2; выше 800 °С энергично взаимодействует с кислородом воздуха. Порошкообразный металл пирофорен — может воспламеняться на воздухе при обычной температуре. Ц. активно поглощает водород уже при 300 °С, образуя твёрдый раствор и гидриды ZrH и ZrH2; при 1200—1300 °С в вакууме гидриды диссоциируют и весь водород может быть удалён из металла. С азотом Ц. образует при 700—800 °С нитрид ZrN. Ц. взаимодействует с углеродом при температуре выше 900 °С с образованием карбида ZrC. Карбид и нитрид Ц. — твёрдые тугоплавкие соединения; карбид Ц. — полупродукт для получения ZrCl4. Ц. вступает в реакцию с фтором при обычной температуре, а с хлором, бромом и иодом при температуре выше 200 °С, образуя высшие галогениды ZrX4(где Х — галоген). Ц. устойчив в воде и водяных парах до 300 °С, не реагирует с соляной и серной (до 50%) кислотами, а также с растворами щелочей (Ц. — единственный металл, стойкий в щелочах, содержащих аммиак). С азотной кислотой и царской водкой взаимодействует при температуре выше 100 °С. Растворяется в плавиковой и горячей концентрированной (выше 50%) серной кислотах. Из кислых растворов могут быть выделены соли соответствующих кислот разного состава, зависящего от концентрации кислоты. Так, из концентрированных сернокислых растворов Ц. осаждается кристаллогидрат Zr (SO4)2․4H2O; из разбавленных растворов — основные сульфаты общей формулы xZrO2․ySO3․zH2O (гдех:y> 1). Сульфаты Ц. при 800—900 °С полностью разлагаются с образованием двуокиси Ц. Из азотнокислых растворов кристаллизуется Zr (NO3)4․5H2O или ZrO (NO3)2․xH2O (гдех= 2—6), из солянокислых растворов — ZrOCl2․8H2O, который обезвоживается при 180—200 °С.
Получение. В СССР основным промышленным источником получения Ц. является минерал циркон ZrSiO4. Циркониевые руды обогащаются гравитационными методами с очисткой концентратов магнитной и электростатической сепарацией. Металл получают из его соединений, для производства которых концентрат вначале разлагают. Для этого применяют: 1) хлорирование в присутствии угля при 900—1000 °С (иногда с предварительной карбидизацией при 1700—1800 °С для удаления основной части кремния в виде легколетучего SiO); при этом получается ZrCl4, который возгоняется и улавливается; 2) сплавление с едким натром при 500—600 °С или с содой при 1100 °С: ZrSiO4+ 2Na2CO3= Na2ZrO3+ Na2SiO3+ 2CO2; 3) спекание с. известью или карбонатом кальция (с добавкой CaCl2) при 1100—1200 °С: ZrSiO4+ 3CaO = CaZrO3+ Ca2SiO4; 4) сплавление с фторосиликатом калия при 900 °С: ZrSiO4+ K2SiF6= K2ZrF6+ 2SiO2. Из спёка или плава, полученного в случаях щелочного вскрытия (2,3), вначале удаляют соединения кремния выщелачиванием водой или разбавленной соляной к той, а затем остаток разлагают соляной или серной; при этом образуются соответственно оксихлорид и сульфаты. Фтороцирконатный спек (4) обрабатывают подкисленной водой при нагревании; при этом в раствор переходит фтороцирконат калия, 75—90% которого выделяется при охлаждении раствора.
Для выделения соединений Ц. из кислых растворов применяют следующие способы: 1) кристаллизацию оксихлорида Ц. ZrOCl2․8H2O при выпаривании солянокислых растворов; 2) гидролитическое осаждение основных сульфатов Ц. xZrO2․ySO3(zH2O из сернокислых или солянокислых растворов; 3) кристаллизацию сульфата Ц. Zr (SO4)2при добавлении концентрированной серной кислоты или при выпаривании сернокислых растворов. В результате прокаливания сульфатов и хлоридов получают ZrO2.
Соединения Ц., полученные из рудного сырья, всегда содержат примесь гафния. Ц. отделяют от этой примеси фракционной кристаллизацией K2ZrF6, экстракцией из кислых растворов органическими растворителями (например, трибутилфосфатом), ионообменными методами, избирательным восстановлением тетрахлоридов (ZrCl4и HfCl4).
Ц. в виде порошка или губки получают металлотермическим восстановлением ZrCl4, K2ZrF6и ZrO2. Хлорид восстанавливают магнием или натрием, фтороцирконат калия — натрием, а двуокись Ц. — кальцием или его гидридом. Электролитический порошкообразный Ц. получают из расплава смеси солей галогенидов Ц. и хлоридов щелочных металлов. Компактный ковкий Ц. получают плавлением в вакуумных дуговых печах спрессованных губки или порошка, обычно служащих расходуемым электродом. Ц. высокой степени чистоты производят электроннолучевой плавкой слитков, полученных в дуговых печах, или прутков после иодидного рафинирования.
Применение. Сплавы на основе Ц., очищенного от гафния, применяют преимущественно в качестве конструкционных материалов в ядерных реакторах, что обусловлено малым сечением захвата тепловых нейтронов (см. Циркониевые сплавы). Ц. входит в состав ряда сплавов (на основе магния, титана, никеля, молибдена, ниобия и др. металлов), используемых как конструкционные материалы, например, для ракет и др. летательных аппаратов. Из сплавов Ц. с ниобием делают обмотки магнитов сверхпроводящих (См. Магнит сверхпроводящий). В литейном производстве применяют Цирконистые огнеупоры. К числу наиболее распространённых пьезокерамических материалов (пьезокерамики) относится группа цирконата — титаната свинца (например, ЦТС-23). В металлокерамических материалах (керметах) металлическим составляющим является Ц., а керамическим — его двуокись ZrO2. При производстве генераторных ламп проволока из Ц. служит геттером (См. Геттеры).
Ц. используют в качестве коррозионно-стойкого материала в химическом машиностроении. Присадки Ц. служат для раскисления стали и удаления из неё азота и серы. Порошкообразный Ц. применяют в пиротехнике и в производстве боеприпасов. Сульфат Ц. — дубитель в кожевенной промышленности.
Лит.:Справочник по редким металлам, ред. К. А. Гемпел, пер. с англ., М., 1965; Основы металлургии, т. 4, М., 1967; Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973.
О. Е. Крейн.

  1. цирконий—ЦИРКОНИЙ лат. Zirconium Zr хим. элемент IV iгр. периодич. системы Менделеева ат. н. ат. м. серебристобелый металл с характерным блеском. Известно пять природных изотопо...Большая советская энциклопедия
  2. цирконий—м. хим. zirconio Итальянорусский словарь. Синонимы металл элемент...Большой итальяно-русский и русско-итальянский словарь
  3. цирконий—м. хим.circonio m...Большой русско-испанский словарь
  4. цирконий—сущ. муж. рода...Большой русско-украинский словарь
  5. цирконий—от названия минерала циркон хим. элемент символ Zr лат. Zirconium ат. н. ат. м. . Ц. серебристобелый металл тврдый тугоплавкий стойкий против коррозии плотн. кгмsup. ...Большой энциклопедический политехнический словарь
  6. цирконий—лат. Zirconium Zr химический элемент IV группы периодическойсистемы Менделеева атомный номер атомная масса . Назван поминералу циркону. Серебристобелый металл твердый т...Большой энциклопедический словарь II
  7. цирконий—ЦИРКОНИЙ лат. Zirconium Zr химический элемент IV группы периодической системы Менделеева атомный номер атомная масса . Назван по минералу циркону. Серебристобелый метал...Большой Энциклопедический словарь V
  8. цирконий—Zr лат. Zirconium a.em zirconium н.em Zirkonium ф.em zirconium и.em circonio хим. элемент IV группы периодич. системы Mенделеева ат. н. ат. м. . B природе стабильных ...Геологическая энциклопедия
  9. цирконий—Zr лат. Zirconium a. zirconium н. Zirkonium ф. zirconium и. circonio хим. элемент IV группы периодич. системы Mенделеева ат. н. ат. м. . B природе стабильных изотопов...Горная энциклопедия
  10. цирконий—лат. Zirconiurn хим. элемент IV гр. периодич. системы. Назв. по минералу циркону. Серебристобелый металл тврдый тугоплавкий плотн. гсмsup tnлsubgti оsupС. Химически оче...Естествознание. Энциклопедический словарь
  11. цирконий—Zirconium Zr химический элемент IV группы периодической системы атомный номер атомная масса металл tплsub C. Цирконий и его сплавы конструкционные материалы ядерных ре...Иллюстрированный энциклопедический словарь
  12. цирконий—Цирконий zirconium Zr...Латинский словарь
  13. цирконий—я м.em Химический элемент твердый серебристобелый металл.Синонимы металл элемент...Малый академический словарь
  14. цирконий—корень ЦИРКОН окончание ИЙ Основа слова ЦИРКОНВычисленный способ образования слова Бессуфиксальный или другой ЦИРКОН ИЙ Слово Цирконий содержит следующие морфемы или...Морфемный разбор слова по составу
  15. цирконий—Начальная форма Цирконий винительный падеж единственное число мужской род неодушевленное...Морфологический разбор существительных
  16. цирконий—ЦИРКОНИЙstrong символ Zr серебристобелый ПЕРЕХОДНОЙ ЭЛЕМЕНТ впервые открытый в г. Его главный источник минерал ЦИРКОН силикат циркония. В образцах лунных пород собранны...Научно-технический энциклопедический словарь
  17. цирконий—цирконий м. Химический элемент серебристобелый металл применяемый в технике....Новый толково-словообразовательный словарь русского языка
  18. цирконий—цирконий цирконий я...Орфографический словарь
  19. цирконий—u мu Пр.u о цирконии металл элемент...Орфографический словарь русского языка
  20. цирконий—zirconium Zr...Политехнический русско-французский словарь
  21. цирконий—цирконий цирконии циркония циркониев цирконию циркониям цирконий цирконии цирконием циркониями цирконии циркониях...Полная акцентуированная парадигма по Зализняку
  22. цирконий—Орфографическая запись слова цирконий Ударение в слове цирконий Деление слова на слоги перенос слова цирконий Фонетическая транскрипция слова цирконий [ркон] Характерист...Полный фонетический разбор слов
  23. цирконий—цирконий яСинонимы металл элемент...Русский орфографический словарь
  24. цирконий—zirkonium eo zirkonio...Русский-африкаанс словарь
  25. цирконий—М мн. нет kim. sirkonium a gm rngli brk metal....Русско-азербайджанский словарь
  26. цирконий—цирконий m english zirconium deutsch Zirkonium n franais zirconium Синонимы металл элемент...Русско-английский (-немецком, -французский) металлургический словарь
  27. цирконий—zirconium...Русско-английский аэрокосмический словарь
  28. цирконий—zirconium цирконий м.ucirconium Zr металл элемент...Русско-английский политехнический словарь
  29. цирконий—цирконий м. хим.izirconium...Русско-английский словарь
  30. цирконий—цирконий м. хим. zirconium....Русско-английский словарь II
  31. цирконий—zirconium...Русско-английский словарь по авиации
  32. цирконий—zirconium...Русско-английский словарь по нефти и газу
  33. цирконий—м.zirconium Zr...Русско-английский словарь по физике
  34. цирконий—zirconium металл элемент...Русско-английский технический словарь
  35. цирконий—zirconium...Русско-английский химический словарь
  36. цирконий—Цырконй...Русско-белорусский словарь
  37. цирконий—хим.i цырконй муж.i...Русско-белорусский словарь II
  38. цирконий—цыркоuнiй нiю...Русско-белорусский словарь математических, физических и технических терминов
  39. цирконий—Zr цырконiй нiю...Русско-белорусский физико-математический словарь
  40. цирконий—zirconio Zr...Русско-итальянский автомобильный словарь
  41. цирконий—м. zirconio m Zr...Русско-итальянский политехнический словарь
  42. цирконий—хим. цирконий техникада олданылатын а металл химиялы элемент...Русско-казахский словарь
  43. цирконий—цирконий...Русско-казахский терминологический словарь «Горное дело и металлургия»
  44. цирконий—. Синонимы металл элемент...Русско-китайский словарь
  45. цирконий—Zirkon Zirkonium...Русско-немецкий политехнический словарь
  46. цирконий—Zirkonium...Русско-немецкий словарь по химии и химической технологии
  47. цирконий—Zirkonium...Русско-немецкий химический словарь
  48. цирконий—Zr ....Русско-персидский словарь
  49. цирконий—cyrkon...Русско-польский словарь
  50. цирконий—м химu zircnio m металл элемент...Русско-португальский словарь
  51. цирконий—элемент Цирконй ню простое вещество цирконй ню азотнокислый цирконий бромистый цирконий сернокислый цирконий углеродистый цирконий фтористый цирконий хлористый цирк...Русско-украинский политехнический словарь
  52. цирконий—zirconium...Русско-французский словарь по химии
  53. цирконий—zirkonium Zr...Русско-чешский словарь
  54. цирконий—Tsirkoonium...Русско-эстонский словарь
  55. цирконий—цирконий яСинонимы металл элемент...Русское словесное ударение
  56. цирконий—ЦИРКОНИЙ новолат. zirconium. Металл имеющий вид черного порошка получаемого разложением фтористого циркона помощью поташа. Словарь иностранных слов вошедших в состав русс...Словарь иностранных слов русского языка
  57. цирконий—цирконий сущ. колво синонимов металл элемент Словарь синонимов ASIS.В.Н. Тришин. . Синонимы металл элемент...Словарь синонимов II
  58. цирконий—ЦИРКОНИЙ лат . Zirconium Zr химический элемент IV группы периодической системы Менделеева атомный номер атомная масса . Назван по минералу циркону. Серебристобелый мета...Современный энциклопедический словарь
  59. цирконий—Zirconium химический элемент металл слабо поглощающий тепловые нейтроны. Является основой сплавов применяемых в ядерном реакторостроении в качестве конструкционных матери...Термины атомной энергетики
  60. цирконий—цирконий [назв. по минералу циркону] хим. элемент символ zr лат. zirconium серебристобелый металл твердый тугоплавкий.коррозионностойкий служит конструкционным материало...Толковый словарь иностранных слов
  61. цирконий—ЦИРКОНИЙ м. Химический элемент серебристобелый металл применяемый в технике....Толковый словарь русского языка
  62. цирконий—Ударение в слове цирконийУдарение падает на букву оБезударные гласные в слове цирконий...Ударение и правописание
  63. цирконий—Rzeczownik цирконий m Chemiczny cyrkon m...Универсальный русско-польский словарь
  64. цирконий—лат. Zirconium Zr хим. элемент IV группы периодич. системы элементов ат. номер ат. масса переходный металл. В природе представлен стабильными изотопами supZr supZr su...Физическая энциклопедия
  65. цирконий—цирконий цирконии циркония циркониев цирконию циркониям цирконий цирконии цирконием циркониями цирконии циркониях Источник Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зали...Формы слова
  66. цирконий—лат. Zirconium Zr хим. элемент IV гр. периодич. системы ат. н. ат. м. . Прир. Ц. состоит из стабильных нуклидов supZr supZr supZr supZr и supZr . Поперечное сечение...Химическая энциклопедия
  67. цирконий—Рин Рико Ринк Рик Орн Орк Нок Рио Риони Рицин Рнк Рой Ной Ниц Нии Ройник Рок Крон Крой Рон Цик Цикорий Циник Цинк Цирк Кон Коир Кино Инок Инкор Инко Инк Цирконий Ион Иони...Электронный словарь анаграмм русского языка
  68. цирконий—Смотри Цирконий Zr....Энциклопедический словарь по металлургии