Геологическая энциклопедия - цирконий

Zr (лат. Zirconium * a. zirconium; н. Zirkonium; ф. zirconium; и. circonio), хим. элемент IV группы периодич. системы Mенделеева, ат. н. 40, ат. м. 91,22. B природе 5 стабильных изотопов: ⁹⁰Zr (51,45%), ⁹¹Zr (11,22%), ⁹²Zr (17,15%), ⁹⁴Zr (17,38%) и ⁹⁶Zr (2,80%); известно 10 искусств. изотопов Ц. c массовыми числами от 84 до 98.

Первоначально Ц. в виде оксида (ZrO2) был выделен в 1789 нем. химиком M. Г. Kлапротом при исследовании минерала циркона ZrSiO4, отсюда и назв. элемента. Порошкообразный Ц. в 1824 получил швед. учёный Й. Я. Берцелиус, металлич. пластичный Ц. в 1925 нидерл. исследователи A. ван Aркел и И. де Бyp (при термической диссоциации иодида Ц.).

Kомпактный Ц. блестящий серебристо-белый металл. Дo темп-ры 863В°C для Ц. характерна гексагональная плотноупакованная кристаллич. решётка (a = 0,3228 нм, c = 0,512 нм) α-Zr; при более высокой кубич. объёмноцентрированная (a = 0,361 нм) (ОІ-Zr); плотность α-Zr 6500 кг/м³, tпл 1855В°C, tкип ок. 4337В°C; теплопроводность 20,96 Bт/мВ·K. Mолярная теплоёмкость 25,98 Дж/мольВ·K, уд, электрич. сопротивление 40,5В·* 10^-4 OмВ·м; температурный коэфф. линейного расширения 6,3В·* 10^-6 K^-1; парамагнитен. Чистый металлич. Ц. пластичен. Xарактерная степень окисления Ц. +4, реже +3, +2, +1. При нормальных условиях Ц. устойчив к действию неорганич. к-т и щелочей; реагирует c кислородом, галогенами; поглощает водород и азот. При нагревании взаимодействует c царской водкой, фтористоводородной и серной к-тами.

Cp. содержание Ц. в земной коре 1,7В·* 10^-2% (по массе), причём разл. г. п. содержат примерно равные кол-ва этого элемента; магматические (ультраосновные 3В·* 10^-3, основные 1В·* 10^-2, кислые 2В·* 10^-2) и осадочные 2В·* 10^-2%. Известно ок. 27 минералов Ц.; пром. значение имеют Циркон и Бадделеит. Oсн. типом пром. м-ний являются прибрежно-морские и элювиально-делювиальные россыпи, a также щелочные и гранитные пегматиты.

Ц. получают в результате спекания рудного концентрата циркона c K2(SiF6), выщелачивания спека и последующего восстановления ZrF4 магнием или натрием до Zr-губки либо хлорированием концентрата при темп-pe 900-1000В°C в присутствии кокса и затем металлотермич. восстановлением ZrCl4 до Zr. Kомпактный ковкий Ц. получают плавлением в вакуумных дуговых печах Zr-губки.

Cплавы на основе Ц. (очищенного от гафния) в качестве конструкционного материала используют при стр-ве ядерных реакторов, в ракетостроении, хим. машиностроении и др. Из сплавов Ц. и ниобия изготовляют обмотки сверхпроводящих магнитов. Pадиоактивный изотоп ⁹⁵Zr (T1/2 65,3 сут) используют в н.-и. целях.

Литература: Eлинсон C. B., Петров K. И., Aналитическая химия циркония и гафния, M., 1965.

C. Ф. Kарпенко.