เซอร์โคเนียมคืออะไรและใช้ที่ไหน?

โลหะที่เก่าแก่ที่สุดมีคุณสมบัติพิเศษที่เป็นที่ต้องการในด้านต่างๆ ของชีวิต ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตใหม่ ความนิยมของเซอร์โคเนียมจึงเพิ่มขึ้นเท่านั้น ข้อมูลในอดีต เช่นเดียวกับคุณสมบัติและองค์ประกอบขององค์ประกอบทางเคมี จะช่วยไขปริศนานี้

ในตารางที่มีชื่อเสียงของ D.I. Mendeleev เลขอะตอมของเซอร์โคเนียมตรงกับ 40 การกำหนดของมันคือ Zr เซอร์โคเนียมอยู่ในกลุ่มที่ 4 อยู่ในยุคที่ 5 มวลของอะตอมคือ 91.22 g / mol รัศมีของอะตอมเท่ากับ 160 พิโคเมตร ตรงกลางคือนิวเคลียส เช่นเดียวกับนิวตรอนและโปรตอน รอบอะตอมมี 5 วง ประกอบด้วยอิเล็กตรอน 40 ตัว วัสดุธรรมชาติมีอยู่ในรูปของออกไซด์ เกลือ หรือซิลิเกต ภายนอกโลหะดูเหมือนเหล็ก องค์ประกอบขององค์ประกอบโลหะอาจรวมถึงสิ่งเจือปนเพิ่มเติม เนื่องจากได้สีและเฉดสีที่ต่างกัน

เซอร์โคเนียมควรแตกต่างจากเพทายและเซอร์โคเนียมลูกบาศก์ ความจริงก็คือเซอร์โคเนียมเป็นโลหะที่มีลักษณะคล้ายเหล็ก เพทายเป็นหินธรรมชาติที่มีลักษณะคล้ายทองคำ ประกอบด้วยอะตอมของเซอร์โคเนียม

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเซอร์โคเนียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งก่อตัวเมื่อ 3.5 พันล้านปีก่อน พบร่องรอยของมันในชั้นที่ลึกที่สุดของเปลือกโลก ในกระบวนการศึกษาแร่เซอร์คอน นักวิทยาศาสตร์จากเยอรมนี Klaproth สามารถแยกสารเข้มข้นที่ไม่ละลายน้ำ นั่นคือเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2332

นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน Berzelius สามารถแยกเซอร์โคเนียมเป็นองค์ประกอบอิสระในปี พ.ศ. 2367 ได้รับองค์ประกอบทางเคมีบริสุทธิ์ในปี พ.ศ. 2468 เท่านั้น นักเคมีชาวดัตช์ Anton Edurard van Arkel พยายามทำสิ่งนี้ ที่มาของชื่อองค์ประกอบทางเคมีนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด มีความเห็นว่าควรจะพบรากเหง้าในภาษาอาหรับ มีความเห็นว่าชื่อนี้มาจากภาษาเปอร์เซีย

โลหะที่มีสีเงินมีความเหนียวที่ดี เซอร์โคเนียมทนต่อการกัดกร่อน สารละลายด่าง ไม่เสื่อมสภาพในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด สามารถแปรรูปได้ง่าย ๆ โดยการรีด หลอม หรือรีด ด้านนอกวัสดุมีการเคลือบที่มองไม่เห็นซึ่งป้องกันผลกระทบของก๊าซ ไอน้ำ และน้ำได้อย่างน่าเชื่อถือ องค์ประกอบนี้ทนต่ออิทธิพลของตัวบ่งชี้ที่อุณหภูมิสูง, แอมโมเนีย, กรด, ด่าง

ในสภาพที่เป็นผง แม้แต่ที่อุณหภูมิห้องปกติ สารเคมีก็สามารถระเบิดได้ และไวไฟสูง ควรสังเกตว่าองค์ประกอบนั้นมีประโยชน์ในฐานะสิ่งเจือปน มันถูกเพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบของโลหะผสมต่างๆ สิ่งนี้จะเพิ่มลักษณะความแข็งแรง ความต้านทานการสึกหรอของวัสดุที่เกิด อย่างไรก็ตาม การเพิ่มสิ่งเจือปนในองค์ประกอบทางเคมีเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ เนื่องจากจะทำให้คุณสมบัติเสียไปอย่างมาก

• ที่อุณหภูมิ 20 C ความหนาแน่นของเซอร์โคเนียมคือ 6.5 g / cm3
• ความแรงคือ 175 MPa
• ดัชนีความยืดหยุ่นคือ 96 MPa
• จุดหลอมเหลวคือ 1855 C.
• จุดเดือดอยู่ที่ประมาณ 4350 องศาเซลเซียส
• ค่าการนำความร้อนคือ 300 K.
• เซอร์โคเนียมเป็นแม่เหล็กเมื่อถูกความร้อน
• ในรูปแบบบริสุทธิ์ องค์ประกอบเป็นพลาสติก อย่างไรก็ตาม การเติมสิ่งเจือปนในรูปของไนโตรเจน ออกซิเจน ไฮโดรเจน คาร์บอน ทำให้วัสดุเปราะ
• ความแข็งของบริเนลอยู่ที่ 640-670 MN / m2 ตัวบ่งชี้นี้ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการมีอยู่ของออกซิเจน ยิ่งมีความแข็งมาก ด้วยความแข็งสูง เซอร์โคเนียมไม่สามารถผ่านการประมวลผลด้วยแรงดันได้ ปฏิกิริยากับออกซิเจนถูกกระตุ้นโดยตัวบ่งชี้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
• เซอร์โคเนียมมีความเสถียรในน้ำที่อุณหภูมิสูงถึง 300 องศาเซลเซียส
• ความแข็งของ Vickers มีตั้งแต่ 600 ถึง 1700 MPa

• เซอร์โคเนียมมีสถานะออกซิเดชันสูงสุดคือ +4 อัตราการออกซิเดชันที่ต่ำกว่าสามารถพบได้ในโลหะเมื่อมีสิ่งสกปรกในรูปของคลอรีนและโบรมีน การเกิดออกซิเดชันเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 200-400 องศาเซลเซียส
• เมื่อองค์ประกอบถูกทำให้ร้อนถึง 250 C ขึ้นไป ไฮโดรเจนจะถูกดูดซับซึ่งเป็นผลมาจากการที่ลูกผสมที่มีคุณสมบัติของโลหะเกิดขึ้น
• ปฏิกิริยากับฮาโลเจนส่งเสริมการก่อตัวของเซอร์โคเนียมเฮไลด์
• ออกไซด์เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียสขึ้นไป
• อิเล็กโตรเนกาติวีตี้เป็นศูนย์
• รัศมีโควาเลนต์คือ 145 น.

เซอร์โคเนียมถูกขุดจากแร่เข้มข้น มักพบในรูปของออกไซด์ ซิลิเกต ในองค์ประกอบทางเคมีบริสุทธิ์ จะไม่เกิดขึ้นในเปลือกโลก ในธรรมชาติคุณสามารถหาเพทายได้ เงินฝากขององค์ประกอบทางเคมีกระจัดกระจายไปทั่วโลก เงินฝากจำนวนมากหายาก มีแหล่งแร่จำนวนมากในออสเตรเลีย บราซิล อินเดีย และแอฟริกาใต้ วี รัสเซียถือว่าอุดมไปด้วยแร่สำรองในภูมิภาค Murmansk, Tomsk, Tambov, Nizhny Novgorod สถานที่แรกในแง่ของความพร้อมของเซอร์โคเนียมสำรองถูกครอบครองโดยคาบสมุทรโคลา

บ่อยครั้งในแร่พร้อมกับเซอร์โคเนียมมีแฮฟเนียมซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายกัน แต่ละองค์ประกอบมีลักษณะที่มีคุณค่า แต่การผสมผสานกันนั้นไม่เป็นที่ยอมรับ เนื่องจากทำให้วัสดุธรรมชาติไม่เหมาะสำหรับการใช้งาน เพื่อแยกองค์ประกอบทางเคมีหนึ่งออกจากองค์ประกอบอื่น จะใช้ระบบการทำให้บริสุทธิ์หลายขั้นตอน สิ่งนี้จะเพิ่มต้นทุนการผลิตเซอร์โคเนียมอย่างมาก ในอุตสาหกรรมใช้เซอร์โคเนียมไดออกไซด์เข้มข้นซึ่งได้มาจากแร่เสริมคุณค่า

มีหลายวิธีในการกู้คืนโลหะ

• คลอไรด์ วิธีการของ Krol ขึ้นอยู่กับคลอรีนของเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ นอกจากนี้ยังทำให้บริสุทธิ์และฟื้นฟูด้วยแมกนีเซียม การใช้วิธีนี้บ่อยครั้งนั้นเกิดจากต้นทุนที่ค่อนข้างถูก คลอรีนมี 2 วิธี กระบวนการโดยตรงดำเนินการที่อุณหภูมิตั้งแต่ 900 C ถึง 1,000 C วิธีที่สองประกอบด้วยคลอรีนของส่วนผสมเริ่มต้นที่อุณหภูมิ 400 C ถึง 900 C
• ฟลูออไรด์ วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการเผาส่วนผสมเข้มข้นของเซอร์โคเนียมกับโพแทสเซียมที่อุณหภูมิ 600 ถึง 700 องศาเซลเซียส ผลที่ได้จะถูกทำให้เป็นด่างและทำให้บริสุทธิ์ จากนั้นจึงดำเนินการอิเล็กโทรไลซิสของการหลอมและแยกส่วนประกอบโลหะออก
• อัลคาไลน์ วิธีการนี้ออกแบบมาเพื่อแยกเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ เพื่อให้ได้ธาตุโลหะ จะต้องใช้วิธีฟลูออไรด์หรือคลอไรด์ ผ่านกระบวนการทำให้เป็นด่าง เซอร์โคเนียมจะถูกแปลงเป็นส่วนประกอบที่ละลายน้ำได้ ทำได้โดยการเผาผนึก เช่น ที่มีส่วนผสมของแคลเซียมคาร์บอเนตและแคลเซียมคลอไรด์ที่อุณหภูมิ 1,000 ถึง 1300 องศาเซลเซียส จากนั้นจึงทำให้เป็นด่าง การทำให้บริสุทธิ์ การไฮโดรไลซิส และการเผา ดังนั้นเซอร์โคเนียมจึงได้มาภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการ จากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะมีการสร้างแท่งซึ่งถูกส่งไปยังการผลิต

องค์ประกอบทางเคมีสามารถนำเสนอเป็นโลหะผสมแข็งที่มีโทนสีเงินหรืออยู่ในรูปของผงสีน้ำเงินทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน อัญมณีที่สังเคราะห์จากองค์ประกอบทางเคมีอาจมีเฉดสีต่างกัน คำอธิบายของสี ความเข้มของสีขึ้นอยู่กับปริมาณและชนิดของสิ่งเจือปน เช่น ซีเรียม ไททาเนียม เออร์เบียม โครเมียม นอกจากนี้เซอร์โคเนียมซิลิเกตซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเพทายก็มีหลากหลายดังต่อไปนี้

• ผักตบชวา. มีโทนสีน้ำตาลแดงหรือชมพู
• มาตาร์สกี้ ไดมอนด์ หินใสไม่มีสี ขุดได้บนเกาะมาตาระ
• ศัพท์แสง แตกต่างต่อหน้าฟางสีทอง
• สตาร์ลิต หินใสที่มีโทนสีน้ำเงิน
• มาลาคอน มีสีน้ำตาลเข้ม

ขึ้นอยู่กับชนิด สถานะขององค์ประกอบทางเคมี การใช้งานแพร่หลายในขอบเขตต่าง ๆ ของชีวิต

• โลหะที่ใช้ในอุตสาหกรรม เครื่องประดับ ในชีวิตประจำวัน
• ในอุตสาหกรรมมักใช้เพทาย, เซอร์โคเนียมซิลิเกต, เซอร์โคเนียมไดออกไซด์, baddeleyite
• ในอุตสาหกรรมโลหการ ธาตุเคมีจะใช้สำหรับโลหะผสมเหล็ก มันถูกเพิ่มเข้าไปในโลหะผสมเพื่อปรับปรุงคุณภาพ ต้องขอบคุณเซอร์โคเนียมทำให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นและกระบวนการตัดทำได้ง่ายขึ้น
• ในการผลิตดอกไม้ไฟ เซอร์โคเนียมใช้ในรูปของผง เมื่อส่วนผสมถูกเผาไหม้ไม่มีควันจึงใช้ทำดอกไม้ไฟคารวะ
• ในอุตสาหกรรมเคมี เซอร์โคเนียมใช้ในการผลิตเซรามิกที่ทนต่อการสึกหรอ
• โลหะนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตยุทโธปกรณ์ทางทหาร เช่น การผลิตระเบิดระยะไกล กระสุน จรวดพร้อมไฟ โลหะผสมเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
• การผลิตเคลือบฟัน เซรามิก เคลือบยังไม่สมบูรณ์หากไม่มีเซอร์โคเนียม ในกรณีนี้จะใช้เซอร์โคเนียมออกไซด์ ไม่มืดลง มีลักษณะเรียบร้อย และปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์
• โลหะที่ใช้ในการฟอกหนัง ในกรณีนี้จะใช้สารประกอบที่มีซัลเฟต
• ในอุตสาหกรรมวิศวกรรม ใช้โลหะในการผลิตปั๊ม วาล์วปิด
• แม้แต่แผ่นโลหะบาง ๆ ก็มีประสิทธิภาพในการป้องกันการแทรกซึมของรังสีเอกซ์ต่างจากผ้ากันเปื้อนตะกั่วมาก
• เนื่องจากคุณสมบัติการรักษาของโลหะจึงถูกนำมาใช้ในด้านการแพทย์ต่างๆ
• ส่วนประกอบเซอร์โคเนียมไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้, การปฏิเสธ, ความต้านทานการสึกหรอ, ความแข็งแรง, ความเป็นพลาสติก ใช้ในบาดแผลเพื่อรักษากระดูกหักต่างๆ
• การใช้เซอร์โคเนียมไดออกไซด์อย่างแพร่หลายในทางทันตกรรมเกิดจากการไม่มีปัจจัยที่ระคายเคืองเมื่อสัมผัสกับเนื้อเยื่ออ่อนหรือโครงสร้างกระดูก เครื่องมือ, รากฟันเทียม, ครอบฟัน, ลวดเย็บกระดาษ, จาน, ที่หนีบ, ไหมเย็บทำด้วยโลหะ
• เครื่องประดับที่ทำจากเซอร์โคเนียมไดออกไซด์และเซอร์โคเนียมลูกบาศก์มีชื่อเสียงไม่เพียง แต่สำหรับรูปลักษณ์ที่สวยงามเท่านั้น แต่ยังมีประโยชน์ต่อร่างกายอีกด้วย
• การสวมกำไลหรือเข็มขัดอย่างต่อเนื่องมีผลในการรักษาโรคผิวหนัง เช่น กลาก โรคผิวหนัง โรคสะเก็ดเงิน โลหะทำให้ความดันโลหิตเป็นปกติ, เพิ่มพลัง, บรรเทาอาการนอนไม่หลับ เซอร์โคเนียมช่วยปรับปรุงสภาพในโรคของระบบกล้ามเนื้อและกระดูก
• นอกจากนี้โลหะยังมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย เป็นที่รู้จักในด้านความสามารถในการรักษาบาดแผลได้อย่างรวดเร็ว หากคุณใส่ต่างหูเซอร์โคเนียมทันทีหลังจากเจาะติ่งหู การรักษาจะเร็วขึ้น
• มีความเห็นว่าองค์ประกอบทางเคมีบรรเทาอาการปวด มีผลดีต่อระบบหัวใจและหลอดเลือด ปรับปรุงการหายใจ ต่อสู้กับการติดเชื้อในลำไส้ ไวรัส และมีผลต้านมะเร็ง
• องค์ประกอบทางเคมีถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในการบำบัดด้วยหินในการรักษาโรคของระบบต่อมไร้ท่อ

มีความเห็นว่า ขึ้นอยู่กับระดับสี มีผลแตกต่างกันบนร่างกาย

• สำหรับโรคหวัดแนะนำให้ใช้โลหะสีดำ
• หากคุณมีความอยากอาหารไม่ดีองค์ประกอบที่มีโทนสีแดงจะช่วยได้
• สีน้ำตาลใช้ทำความสะอาดร่างกาย
• แร่ธาตุโปร่งใสหรือหินสีน้ำเงินช่วยฟื้นฟูการเผาผลาญ

เครื่องใช้บนโต๊ะอาหารทำจากเซอร์โคเนียม เช่น แก้ว ช้อน แก้ว และเครื่องใช้อื่นๆ นอกจากนี้ โลหะยังถูกใช้ในเลนส์ ซึ่งได้รับการออกแบบให้ทำงานภายใต้สภาวะที่รุนแรง เช่น ที่อุณหภูมิสูงหรือการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว คิวบิกเซอร์โคเนียมีมุมหักเหที่กว้าง ซึ่งใช้ในการผลิตเลนส์ แยกจากกัน ควรกล่าวถึงการใช้โลหะในเครื่องประดับ ในสมัยโบราณ เพทายถูกเรียกว่า "เพชรที่ไม่สมบูรณ์" เพราะหลังจากเจียระไนแล้ว ความแวววาวของเพทายก็จางลงกว่าหินธรรมชาติ

ควรสังเกตว่า หินก้อนเล็ก ๆ ใช้สำหรับเครื่องประดับเนื่องจากปลอดภัยกว่าในแง่ของการแผ่รังสี พวกมันมีสีอ่อนและมีความโปร่งใสน้อย หินก้อนใหญ่มีลักษณะกัมมันตภาพรังสีมากเกินไป มีความทึบแสงและมีสีสันสดใส หินดังกล่าวไม่สามารถเก็บไว้ที่บ้าน ตัด หรือขนย้ายได้ เซอร์โคเนียมใช้ในการผลิตแหวน ต่างหู มงกุฏ จี้ จี้ มักจะทำเม็ดมีดโลหะลงในผลิตภัณฑ์ฉีดพ่น

การดูแลและจัดเก็บอย่างเหมาะสมจะทำให้เครื่องประดับไม่บุบสลาย แนะนำให้ทำความสะอาดด้วยผ้าชุบน้ำสบู่ จากนั้นผลิตภัณฑ์จะถูกล้างใต้น้ำเช็ดให้แห้งขัดด้วยผ้าสักหลาด ควรเก็บหินแยกจากเครื่องประดับอื่นๆ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายทางกล

เพื่อไม่ให้เข้าใจผิดในความถูกต้องของผลิตภัณฑ์ คุณควรใส่ใจกับประเด็นต่อไปนี้

• โครงสร้างการหักเหของแสง มันควรจะมีหลายแง่มุม
• การปรากฏตัวของมันเงาโลหะ โดดเด่นด้วยความสม่ำเสมอ
• การปรากฏตัวของจุดสีเหลือง

ในยุคกลาง นักอัญมณีชาวสเปนทำเครื่องประดับที่มีเอกลักษณ์เฉพาะจากเพทายซึ่งมีกัมมันตภาพรังสีสูง ในลักษณะที่ปรากฏ พวกมันดูเหมือนอัญมณีล้ำค่ามาก การสวมเครื่องประดับดังกล่าวเป็นอันตรายอย่างยิ่ง แม้แต่ในสมัยโบราณ มีการตั้งข้อสังเกตว่าการสวมหินสีเข้มขนาดใหญ่เป็นเวลานานทำให้เจ้าของของมันเสียชีวิต ผักตบชวาถูกตั้งชื่อตามดอกไม้ ตามตำนานเล่าขาน Apollo เติบโตดอกไม้จากเลือดของชายหนุ่มชื่อผักตบชวาซึ่ง Apollo ชอบมาก

เนื่องจากความแวววาว การมีอยู่ของสีที่แตกต่างกัน ทำให้หินสามารถสับสนกับเพชร แซฟไฟร์ ทัวร์มาลีนหรือบุษราคัมได้อย่างง่ายดาย นี้มักถูกใช้โดยผู้หลอกลวง โดยให้เครื่องประดับเป็นเครื่องประดับ ชาวเอเชียเทวรูปเคารพหินและมอบคุณสมบัติมหัศจรรย์ สำหรับพวกเขา เขาเป็นเครื่องราง พระเครื่องและจี้ทำจากมัน

ในอินเดียหินนี้มีคุณสมบัติในการควบคุมดวงอาทิตย์ดวงจันทร์ เชื่อกันว่ายันต์จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ นักธุรกิจ คนเร่ร่อน และคนรักในธุรกิจ นักโหราศาสตร์ยังให้ความสนใจกับคุณสมบัติพิเศษของหินอีกด้วย ในความเห็นของพวกเขา เซอร์โคเนียมเหมาะสำหรับราศีเมษ, มังกร, กุมภ์ การสวมใส่ควรจำกัด หรือแม้กระทั่งหลีกเลี่ยงโดยราศีพฤษภ ตุลย์ ราศีธนู มะเร็ง

ดังนั้น, แร่ธาตุสีเหลืองหรือสีน้ำเงินที่มีโลหะเรืองแสงเหมาะสำหรับราศีกุมภ์ การสวมใส่ผลิตภัณฑ์มีส่วนช่วยในการพัฒนาสัญชาตญาณ ทักษะการวิเคราะห์ และการเกิดขึ้นของรสชาติอันวิจิตรบรรจง แต่สำหรับราศีมังกร หินสีฟ้าเหมาะที่จะสวมใส่ทางด้านซ้าย สิ่งนี้ช่วยเพิ่มการเชื่อมต่อเวทย์มนตร์ หินฟางหรือหินสีแดงเหมาะสำหรับราศีเมษ การสวมใส่ผลิตภัณฑ์มีส่วนช่วยในการพัฒนาความสามารถเวทย์มนตร์ความเอาใจใส่และความระมัดระวัง