Zirkonium - Zirconium

Nesmí být zaměňována s zirkon, zirkon nebo kubický zirkon.
Zirkonium,40Zr
Křišťálová zirkonová tyč a 1cm3 cube.jpg
Zirkonium
Výslovnost/z.rˈkoʊniəm/ ​(zər-KOH-nee-əm )
Vzhledstříbřitě bílá
Standardní atomová hmotnost Ar, std(Zr)91.224(2)[1]
Zirkon v periodická tabulka
VodíkHélium
LithiumBerýliumBorUhlíkDusíkKyslíkFluorNeon
SodíkHořčíkHliníkKřemíkFosforSíraChlórArgon
DraslíkVápníkScandiumTitanVanadiumChromManganŽehličkaKobaltNiklMěďZinekGalliumGermaniumArsenSelenBrómKrypton
RubidiumStronciumYttriumZirkoniumNiobMolybdenTechneciumRutheniumRhodiumPalladiumstříbrnýKadmiumIndiumCínAntimonTelurJódXenon
CesiumBaryumLanthanCerPraseodymiumNeodymPromethiumSamariumEuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumLutetiumHafniumTantalWolframRheniumOsmiumIridiumPlatinaZlatoRtuť (prvek)ThaliumVéstVizmutPoloniumAstatRadon
FranciumRádiumActiniumThoriumProtactiniumUranNeptuniumPlutoniumAmericiumKuriumBerkeliumKaliforniumEinsteiniumFermiumMendeleviumNobeliumLawrenciumRutherfordiumDubniumSeaborgiumBohriumDraslíkMeitneriumDarmstadtiumRoentgeniumCoperniciumNihoniumFleroviumMoscoviumLivermoriumTennessineOganesson
Ti
↑
Zr
↓
Hf
ytrium ← zirkonium → niob
Protonové číslo (Z)40
Skupinaskupina 4
Dobaobdobí 5
Blokd-blok
Kategorie prvku  Přechodný kov
Konfigurace elektronů[Kr ] 4d2 5 s2
Elektrony na skořápku2, 8, 18, 10, 2
Fyzikální vlastnosti
Fáze naSTPpevný
Bod tání2128 K. (1855 ° C, 3371 ° F)
Bod varu4650 K (4377 ° C, 7911 ° F)
Hustota (ur.t.)6,52 g / cm3
když kapalina (přit.t.)5,8 g / cm3
Teplo fúze14 kJ / mol
Odpařovací teplo591 kJ / mol
Molární tepelná kapacita25,36 J / (mol · K)
Tlak páry
P (Pa)1101001 k10 k100 k
naT (K)263928913197357540534678
Atomové vlastnosti
Oxidační stavy−2, 0, +1,[2] +2, +3, +4 (anamfoterní kysličník)
ElektronegativitaPaulingova stupnice: 1,33
Ionizační energie
  • 1.: 640,1 kJ / mol
  • 2. místo: 1270 kJ / mol
  • 3. místo: 2218 kJ / mol
Atomový poloměrempirická: 160odpoledne
Kovalentní poloměr175 ± 19 hodin
Barevné čáry ve spektrálním rozsahu
Spektrální čáry zirkonia
Další vlastnosti
Přirozený výskytprvotní
Krystalická struktura ​šestihranný uzavřený (hcp)
Šestihranná uzavřená krystalická struktura pro zirkonium
Rychlost zvuku tenká tyč3800 m / s (při 20 ° C)
Teplotní roztažnost5,7 µm / (m · K) (při 25 ° C)
Tepelná vodivost22,6 W / (m · K)
Elektrický odpor421 nΩ · m (při 20 ° C)
Magnetické objednáváníparamagnetické[3]
Youngův modul88 GPa
Tažný modul33 GPa
Hromadný modul91,1 GPa
Poissonův poměr0.34
Mohsova tvrdost5.0
Vickersova tvrdost820–1800 MPa
Brinellova tvrdost638–1880 MPa
Číslo CAS7440-67-7
Dějiny
Pojmenovánípo zirkon, zargun زرگون ​​znamená „zlatě zbarvený“.
ObjevMartin Heinrich Klaproth (1789)
První izolaceJöns Jakob Berzelius (1824)
Hlavní izotopy zirkonia
IzotopHojnostPoločas rozpadu (t1/2)Režim rozpaduProdukt
88Zrsyn83,4 dε88Y
y–
89Zrsyn78,4 hε89Y
β+89Y
y–
90Zr51.45%stabilní
91Zr11.22%stabilní
92Zr17.15%stabilní
93Zrstopa1.53×106 yβ−93Pozn
94Zr17.38%stabilní
96Zr2.80%2.0×1019 y[4]β−β−96Mo
Kategorie Kategorie: Zirkon
| Reference

Zirkonium je chemický prvek s symbol Zr a protonové číslo 40. Jméno zirkonium je převzato z názvu minerálu zirkon (slovo souvisí s Peršan zargun (zirkon; zar-gun„jako zlato“ nebo „jako zlato“)), nejdůležitější zdroj zirkonia.[5] Je lesklý, šedobílý, silný přechodový kov který se velmi podobá hafnium a v menší míře titan. Zirkonium se používá hlavně jako žáruvzdorný a kalidlo, i když se jako legující činidlo používá malé množství pro jeho silnou odolnost proti korozi. Zirkonium tvoří řadu anorganické a organokovové sloučeniny jako oxid zirkoničitý a chlorid zirkonocen, resp. Pět izotopy vyskytují se přirozeně, tři z nich jsou stabilní. Sloučeniny zirkonia nemají žádnou známou biologickou roli.

Vlastnosti

Zirkonová tyč

Zirkonium je a lesklý, šedobílý, měkký, tvárný, tvárný kov, který je pevný při pokojové teplotě, i když je tvrdý a křehký při nižší čistotě.[6][7] V práškové formě je zirkonium vysoce hořlavé, ale pevná forma je mnohem méně náchylná k vznícení. Zirkon je vysoce odolný proti korozi působením alkálií, kyselin, slané vody a dalších látek.[8] Rozpustí se však v chlorovodíková a kyselina sírová, zvláště když fluor je přítomen.[9] Slitiny s zinek jsou magnetický při méně než 35 K.[8]

The bod tání zirkonia je 1855 ° C (3371 ° F) a bod varu je 4371 ° C (7900 ° F).[8] Zirkonium má elektronegativita 1,33 na Paulingově stupnici. Z prvků uvnitř d-blok se známými elektronegativitami má zirkonium pátou nejnižší elektronegativitu po hafnium, ytrium, lanthan, a aktinium.[10]

Při teplotě místnosti vykazuje zirkonium hexagonálně těsně uzavřenou krystalovou strukturu, α-Zr, která se při 863 ° C mění na β-Zr, kubickou krystalovou strukturu zaměřenou na tělo. Zirkonium existuje v β-fázi až do bodu tání.[11]

Izotopy

Hlavní článek: Izotopy zirkonia

Přirozeně se vyskytující zirkonium se skládá z pěti izotopů. 90Zr, 91Zr, 92Zr a 94Zr jsou stabilní 94Předpokládá se, že Zr podstoupí dvojitý rozpad beta (experimentálně nepozorováno) s a poločas rozpadu více než 1,10 × 1017 let. 96Zr má poločas rozpadu 2,4 × 1019 let a je nejdelším radioizotopem zirkonia. Z těchto přírodních izotopů 90Zr je nejběžnější a tvoří 51,45% veškerého zirkonia. 96Zr je nejméně běžný, obsahuje pouze 2,80% zirkonia.[12]

Bylo syntetizováno 28 umělých izotopů zirkonia, jejichž atomová hmotnost byla od 78 do 110. 93Zr je nejdelší umělý izotop s poločasem 1,53 × 106 let. 110Zr, nejtěžší izotop zirkonia, je nejvíce radioaktivní s odhadovaným poločasem 30 milisekund. Radioaktivní izotopy s hmotností 93 nebo vyšší se rozpadají o elektronová emise, zatímco ti na nebo pod 89 se rozpadají o pozitronová emise. Jedinou výjimkou je 88Zr, který se rozpadá o elektronový záchyt.[12]

Pět izotopů zirkonia také existuje jako metastabilní izomery: 83 mZr, 85 mZr, 89 mZr, 90m1Zr, 90m2Zr a 91 mZr. Z nich, 90m2Zr má nejkratší poločas rozpadu 131 nanosekund. 89 mZr je nejdelší žil s poločasem 4,161 minut.[12]

Výskyt

Viz také: Kategorie: Zirkoniové minerály.
Trend světové produkce minerálních koncentrátů zirkonia

Zirkon má koncentraci asi 130 mg / kg v zemská kůra a asi 0,026 μg / l in mořská voda.[13] V přírodě se nenachází jako a nativní metal, což odráží jeho vnitřní nestabilitu vůči vodě. Hlavním komerčním zdrojem zirkonia je zirkon (ZrSiO4), a silikátový minerál,[6] který se nachází především v Austrálii, Brazílii, Indii, Rusku, Jižní Africe a Spojených státech, stejně jako v menších ložiscích po celém světě.[7] Od roku 2013 se dvě třetiny těžby zirkonu vyskytují v Austrálii a Jižní Africe.[14] Zdroje zirkonu přesahují 60 milionů tun celosvětově[15] a roční celosvětová produkce zirkonia je přibližně 900 000 tun.[13] Zirkonium se také vyskytuje ve více než 140 dalších minerálech, včetně komerčně užitečných rud baddeleyit a kosnarite.[16]

Zirkonium je relativně hojné v Hvězdy typu S. a byla detekována na slunci a v meteoritech. Ukázky lunárních hornin přinesly z několika Apollo mise na Měsíc mají vysoký obsah oxidu zirkoničitého ve srovnání s pozemskými horninami.[8]

EPR spektroskopie byla použita při vyšetřování neobvyklého 3+ valenčního stavu zirkonia. EPR spektrum Zr3 +, které bylo původně pozorováno jako parazitický signál u monokrystalů ScPO4 dopovaných Fe, bylo definitivně identifikováno přípravou monokrystalů ScPO4 dopovaných izotopově obohaceným (94,6%) 91Zr. Byly také pěstovány a zkoumány monokrystaly LuPO4 a YPO4 dopované jak přirozeně hojným, tak izotopově obohaceným Zr.[17]

Výroba

Produkce zirkonia v roce 2005

Zirkon je vedlejším produktem těžby a zpracování uhlí titan minerály ilmenit a rutil, stejně jako cín hornictví.[18] Od roku 2003 do roku 2007, kdy se ceny minerálního zirkonu neustále zvyšovaly z 360 na 840 USD za tunu, cena surového kovu zirkonia klesla z 39 900 USD na 22 700 USD za tunu. Kov zirkonia je mnohem dražší než zirkon, protože redukční procesy jsou nákladné.[15]

Shromážděný z pobřežních vod je písek obsahující zirkon očištěn pomocí spirálové koncentrátory k odstranění lehčích materiálů, které se poté vracejí do vody, protože jsou přirozenou součástí plážového písku. Použitím magnetická separace titanové rudy ilmenit a rutil jsou odstraněny.

Většina zirkonu se používá přímo v komerčních aplikacích, ale malé procento se převádí na kov. Většina kovu Zr se vyrábí redukcí chlorid zirkoničitý s hořčík kov v Krollov proces.[8] Výsledný kov je slinutý dokud není dostatečně tvárný pro zpracování kovů.[7]

Oddělení zirkonia a hafnia

Komerční kov zirkonia obvykle obsahuje 1–3% hafnium,[19] což obvykle není problematické, protože chemické vlastnosti hafnia a zirkonia jsou velmi podobné. Jejich vlastnosti absorbovat neutrony se však silně liší, což vyžaduje oddělení hafnia od zirkonia pro jaderné reaktory.[20] Používá se několik separačních schémat.[19] The extrakce kapalina-kapalina z thiokyanát -oxidové deriváty využívá skutečnosti, že derivát hafnia je mírně rozpustnější v methylisobutylketon než ve vodě. Tato metoda se používá hlavně ve Spojených státech.

Zr a Hf lze také oddělit frakční krystalizace hexafluorozirkonátu draselného (K.2ZrF6), který je méně rozpustný ve vodě než analogický derivát hafnia.

Frakční destilace tetrachloridů, také nazývaných extrakční destilace, se používá především v Evropě.

Produkt čtyřnásobného procesu VAM (vakuové tavení obloukem) v kombinaci s extrudováním za tepla a různými válcovacími aplikacemi se vytvrzuje pomocí vysokotlakého a vysokoteplotního plynu autoklávování. Tím se vyrobí zirkonium reaktorové kvality, které je asi 10krát dražší než komerční jakost kontaminovaná hafniem.

Hafnium musí být odstraněno ze zirkonia pro jaderné aplikace, protože hafnium má průřez absorpce neutronů 600krát větší než zirkonium.[21] Oddělené hafnium lze použít pro reaktor ovládací tyče.[22]

Sloučeniny

Viz také: kategorie Sloučeniny zirkonia a Zirkoniové minerály.

Jako ostatní přechodné kovy, zirkonium tvoří širokou škálu anorganické sloučeniny a koordinační komplexy.[23] Obecně jsou tyto sloučeniny bezbarvé diamagnetické pevné látky, kde zirkonium obsahuje oxidační stav +4. Je známo mnohem méně sloučenin Zr (III) a Zr (II) je velmi vzácný.

Oxidy, nitridy a karbidy

Nejběžnějším oxidem je oxid zirkoničitý, ZrO2, také známý jako zirkon. Tato čirá až bíle zbarvená pevná látka má výjimečnost lomová houževnatost (pro keramiku) a chemická odolnost, zejména ve své krychlový formulář.[24] Díky těmto vlastnostem je oxid zirkoničitý užitečný jako vrstva tepelné bariéry,[25] i když je to také běžné diamant náhradní.[24] Oxid zirkoničitý, ZrO, je také známý a Hvězdy typu S. jsou rozpoznány detekcí jeho emisních čar ve vizuálním spektru.[26]

Wolframan zirkoničitý má neobvyklou vlastnost smršťování ve všech rozměrech při zahřívání, zatímco většina ostatních látek se při zahřívání rozpíná.[8] Zirkonylchlorid je vzácný ve vodě rozpustný komplex zirkonia s relativně komplikovaným vzorcem [Zr4(ACH)12(H2Ó)16] Cl8.

Karbid zirkonia a nitrid zirkonia jsou žáruvzdorné pevné látky. Tvrdokov se používá pro vrtání nástrojů a břitů. Zirkonium hydridové fáze jsou také známé.

Olovo zirkoničitan titaničitý (PZT) je nejčastěji používaný piezoelektrický materiál s aplikacemi, jako jsou ultrazvukové měniče, hydrofony, injektory common rail, piezoelektrické transformátory a mikro akční členy.

Halogenidy a pseudohalogenidy

Jsou známy všechny čtyři běžné halogenidy, ZrF4, ZrCl4, ZrBr4, a ZrI4. Všechny mají polymerní struktury a jsou mnohem méně těkavé než odpovídající monomerní tetrahalogenidy titanu. Všichni mají tendenci hydrolyzovat dát takzvané oxyhalogenidy a dioxidy.

Odpovídající tetraalkoxidy jsou také známé. Na rozdíl od halogenidů se alkoxidy rozpouštějí v nepolárních rozpouštědlech. Dihydrogen hexafluorozirkonát se používá v průmyslu dokončování kovů jako leptadlo k podpoře přilnavosti barvy.[27]

Organické deriváty

Zástupce chloridu zirkonocenu organozirkoniová sloučenina

Organozirkoniová chemie je studium sloučenin obsahujících a uhlík -zirkoniová vazba. První takovou sloučeninou byl zirkonocen dibromid ((C.5H5)2ZrBr2), hlášené v roce 1952 Birminghamem a Wilkinson.[28] Schwartzovo činidlo, připravený v roce 1970 P. C. Wailesem a H. Weigoldem,[29] je metalocen použito v organická syntéza pro transformace alkeny a alkyny.[30]

Zirkon je také součástí některých Ziegler – Natta katalyzátory, který se používá k výrobě polypropylen. Tato aplikace využívá schopnosti zirkonia reverzibilně vytvářet vazby na uhlík. Většina komplexů Zr (II) jsou deriváty zirkonocenu, jedním příkladem je (C.5Mě5)2Zr (CO)2.

Dějiny

Minerál zirkon obsahující zirkon a příbuzné minerály (jargoon hyacint, hyacint, ligure) byly zmíněny v biblických spisech.[8][20] O minerálu nebylo známo, že obsahuje nový prvek až do roku 1789,[31] když Klaproth analyzoval jargoon z ostrova Ceylon (nyní Srí Lanka). Nový prvek pojmenoval Zirkonerde (zirkonia).[8] Humphry Davy se pokusil izolovat tento nový prvek v roce 1808 elektrolýzou, ale selhal.[6] Kov zirkonia byl poprvé získán v nečisté formě v roce 1824 společností Berzelius zahřátím směsi draslíku a fluoridu zirkoničitého v železné trubici.[8]

The proces křišťálové tyče (také známý jako Jodidový proces), objeven Anton Eduard van Arkel a Jan Hendrik de Boer v roce 1925 byl prvním průmyslovým procesem pro komerční výrobu kovového zirkonia. Zahrnuje vznik a následný tepelný rozklad zirkoniumtetrajodid, a byl v roce 1945 nahrazen mnohem levnější Krollov proces vyvinutý uživatelem William Justin Kroll, ve kterém je chlorid zirkoničitý redukován hořčíkem:[7][32]

ZrCl4 + 2 Mg → Zr + 2 MgCl2

Aplikace

V roce 1995 bylo vytěženo přibližně 900 000 tun rud zirkonia, většinou jako zirkon.[19]

Sloučeniny

Většina zirkonu se používá přímo ve vysokoteplotních aplikacích. Tento materiál je žáruvzdorný, tvrdý a odolný proti chemickým vlivům. Kvůli těmto vlastnostem zircon najde mnoho aplikací, z nichž jen málo je velmi propagováno. Jeho hlavní použití je jako zakalovač, který keramickým materiálům propůjčuje bílý neprůhledný vzhled. Vzhledem ke své chemické odolnosti se zirkon používá také v agresivním prostředí, jako jsou formy na roztavené kovy.

Oxid zirkoničitý (ZrO2) se používá v laboratorních kelímcích, v metalurgických pecích a jako žáruvzdorný materiál.[8] Protože je mechanicky pevný a pružný, může být slinutý do keramické nože a další čepele.[33] Zirkon (ZrSiO4) a kubický zirkon (ZrO2) jsou rozřezány na drahokamy pro použití ve špercích.

Zirconia je součástí některých brusiva, jako jsou brusné kotouče a smirkový papír.[31]

Kov

Malý zlomek zirkonu se převede na kov, který najde různá uplatnění. Vzhledem k vynikající odolnosti zirkonia vůči korozi se často používá jako legovací činidlo v materiálech, které jsou vystaveny agresivnímu prostředí, jako jsou chirurgické přístroje, lehká vlákna a pouzdra na hodinky. Vysoká reaktivita zirkonia s kyslíkem při vysokých teplotách se využívá v některých specializovaných aplikacích, jako jsou výbušné primery a getry v vakuové trubky. Stejná vlastnost je (pravděpodobně) účelem zahrnutí nanočástic Zr jako samozápalný materiál ve výbušných zbraních, jako je BLU-97 / B bomba s kombinovanými efekty. V některých případech byl jako zdroj světla použit hořící zirkon fotografické bleskové žárovky. Zirkoniový prášek s velikostí ok od 10 do 80 se občas používá v pyrotechnických kompozicích ke generování jiskry. Vysoká reaktivita zirkonia vede k jasně bílým jiskrám.[34]

Jaderné aplikace

Obklady paliv z jaderných reaktorů spotřebovávají asi 1% dodávek zirkonia,[19] hlavně ve formě zirkony. Požadovanými vlastnostmi těchto slitin je zachycení nízkých neutronů průřez a odolnost proti korozi za normálních provozních podmínek.[7][8] K tomuto účelu byly vyvinuty účinné metody odstraňování nečistot hafnia.

Jednou z nevýhod slitin zirkonia je, že zirkonium reaguje s vodou při vysokých teplotách a vytváří se vodík plyn a zrychlená degradace opláštění palivové tyče:

Zr + 2 H2O → ZrO2 + 2 H2

Tento exotermické reakce je velmi pomalá pod 100 ° C, ale při teplotě nad 900 ° C je reakce rychlá. Většina kovů podléhá podobným reakcím. Redoxní reakce je relevantní pro nestabilitu palivové soubory při vysokých teplotách.[35] Tato reakce byla zodpovědná za malý výbuch vodíku, který byl poprvé pozorován uvnitř budovy reaktoru Three Mile Island jaderná elektrárna v roce 1979, ale v té době nebyla budova kontejnmentu poškozena. Stejná reakce proběhla v reaktorech 1, 2 a 3 reaktoru Jaderná elektrárna Fukušima I. (Japonsko) poté, co bylo přerušeno chlazení reaktoru zemětřesení a tsunami katastrofa z 11. března 2011, která vedla k Jaderné nehody ve Fukušimě I.. Po odvětrání vodíku v hale údržby těchto tří reaktorů byla směs vodíku s atmosférickým kyslík explodovala a vážně poškodila zařízení a alespoň jednu z izolačních budov. Aby se zabránilo explozi, bylo by upřednostňovanou konstrukční možností přímé odvětrání vodíku do otevřené atmosféry. Nyní, aby se zabránilo riziku výbuchu u mnoha tlakovodní reaktor (PWR) kontejnmentové budovy, a katalyzátor -na základě rekombinátor je nainstalován, který převádí vodík a kyslík na vodu při pokojové teplotě před vznikem nebezpečí.[36] V některých komerčních jaderných elektrárnách byly nainstalovány vodíkové zapalovače, které spalují vodík při jeho výrobě, než dosáhne koncentrace a objemu, aby vytvořil nebezpečnou explozi.[37]

Zirkon je složkou uran zirkonium hydrid (UZrH) jaderné palivo používané v TRIGA reaktory.

Kosmický a letecký průmysl

Materiály vyrobené z kovového zirkonia a ZrO2 se používají v kosmických vozidlech, kde je nutná odolnost vůči teplu.[20]

Díly s vysokou teplotou, jako jsou spalovací komory, lopatky a lopatky proudové motory a stacionární plynové turbíny jsou stále více chráněni tenkými keramický vrstvy, obvykle složené ze směsi oxidu zirkoničitého a yttria.[38]

Kamery s pozitronovou emisní tomografií

Izotop 89Zr byl aplikován na sledování a kvantifikaci molekulárních protilátek pomocí pozitronová emisní tomografie (PET) kamery (metoda zvaná „imuno-PET“). Immuno-PET dosáhl dospělosti technického vývoje a nyní vstupuje do fáze rozsáhlých klinických aplikací.[39][40][41] Až donedávna radioaktivní značení s 89Zr byl komplikovaný postup vyžadující více kroků. V letech 2001–2003 byl vyvinut vylepšený vícestupňový postup s použitím sukcinylovaného derivátu desferrioxamin B (N-sucDf) jako bifunkční chelátovat,[42] a lepší způsob vazby 89Zr až mAb bylo hlášeno v roce 2009. Nová metoda je rychlá, skládá se pouze ze dvou kroků a používá dvě široce dostupné přísady: 89Zr a příslušný chelát.[43] Současný vývoj zahrnuje také použití derivátů sideroforu k vázání 89Zr (IV).[44][45]

Lékařské použití

Sloučeniny obsahující zirkon se používají v mnoha biomedicínských aplikacích, včetně zubních implantátů a korun, náhrady kolen a kyčlí, střední ucho ošikulární rekonstrukce řetězu a další regenerační a protetický zařízení.[46]

Zirkonium se váže močovina, vlastnost, která byla značně využívána ve prospěch pacientů s chronické onemocnění ledvin.[46] Například zirkon je primární složkou sorbent systém regenerace a recirkulace dialyzátu závislý na koloně známý jako systém REDY, který byl poprvé představen v roce 1973. Více než 2 000 000 dialýza ošetření byla provedena pomocí kolony sorbentu v systému REDY.[47] Ačkoli byl systém REDY v 90. letech nahrazen levnějšími alternativami, nové dialyzační systémy na bázi sorbentu jsou hodnoceny a schváleny USA Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA). Společnost Renal Solutions vyvinula technologii DIALISORB, přenosný systém pro nízkou hladinu dialýzy. Také vývojové verze Wearable Artificial Kidney obsahují technologie založené na sorbentech.[Citace je zapotřebí ]

Cyklosilikát sodný zirkoničitý se užívá ústy při léčbě hyperkalemie. Je to selektivní sorbent určený k zachycení draslík ionty přednostně před jinými ionty v celém gastrointestinálním traktu.[48]

Směs monomerního a polymerního Zr4+ a Al3+ komplexy s hydroxid, chlorid a glycin, volala Aluminium zirconium tetrachlorohydrex gly nebo AZG, se používá v přípravku jako antiperspirant v mnoha deodorantech. Je vybrán pro svou schopnost blokovat póry v pokožce a zabránit potu opouštět tělo.

Zaniklé aplikace

Uhličitan zirkoničitý (3ZrO2· CO2· H2O) byl používán v krémech k léčbě jedovatý břečťan ale byla přerušena, protože příležitostně způsobovala kožní reakce.[6]

Bezpečnost

Zirkonium
Nebezpečí
NFPA 704 (ohnivý diamant)

Ačkoli zirkonium nemá žádnou známou biologickou roli, lidské tělo obsahuje v průměru 250 miligramů zirkonia a denní příjem je přibližně 4,15 miligramu (3,5 miligramu z potravy a 0,65 miligramu z vody), v závislosti na stravovacích návycích.[49] Zirkon je v přírodě široce rozšířen a nachází se ve všech biologických systémech, například: 2,86 μg / g v celozrnné pšenici, 3,09 μg / g v hnědé rýži, 0,55 μg / g v špenát, 1,23 μg / g ve vejcích a 0,86 μg / gv mletém hovězím mase.[49] Dále se zirkonium běžně používá v komerčních výrobcích (např. deodorant tyčinky, aerosol antiperspiranty ) a také při čištění vody (např. kontrola fosfor znečištění, voda kontaminovaná bakteriemi a pyrogeny).[46]

Krátkodobá expozice práškovému zirkoniu může způsobit podráždění, ale pouze kontakt s očima vyžaduje lékařskou pomoc.[50] Trvalé vystavení chlorid zirkoničitý vede ke zvýšené úmrtnosti potkanů ​​a morčat a ke snížení krve hemoglobin a červené krvinky u psů. Ve studii na 20 potkanech, kterým byla podávána standardní strava obsahující ~ 4% oxidu zirkoničitého, však nebyly žádné nepříznivé účinky na rychlost růstu, parametry krve a moči nebo úmrtnost.[51] Spojené státy. Správa bezpečnosti a ochrany zdraví při práci (OSHA) zákonný limit (přípustný limit expozice ) pro expozici zirkonu je 5 mg / m3 během 8 hodin pracovního dne. The Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH) doporučený expoziční limit (REL) je 5 mg / m3 během 8 hodin pracovního dne a krátkodobého limitu 10 mg / m3. Při hladinách 25 mg / m3, zirkonium je bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví.[52] Zirkonium se však nepovažuje za nebezpečí pro průmyslové zdraví.[46] Kromě toho jsou zprávy o nežádoucích účincích souvisejících se zirkonem vzácné a obecně nebyly stanoveny přísné vztahy příčin a následků.[46] Nebyly potvrzeny žádné důkazy o tom, že zirkonium je karcinogenní nebo genotoxické.[53]

Mezi četnými radioaktivními izotopy zirkonia 93Zr patří mezi nejběžnější. Je vydáván jako produkt jaderného štěpení z 235U a 239Pu, hlavně v jaderných elektrárnách a během zkoušek jaderných zbraní v 50. a 60. letech. Má velmi dlouhý poločas (1,53 milionu let), jeho rozpad vyzařuje pouze nízké energetické záření a není považován za vysoce nebezpečný.[54]

Viz také

Reference

  1. ^ Meija, Juris; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)“. Čistá a aplikovaná chemie. 88 (3): 265–91. doi:10.1515 / pac-2015-0305.
  2. ^ „Zirkonium: údaje o sloučenině fluoridu zirkoničitého (I)“. OpenMOPAC.net. Citováno 2007-12-10.
  3. ^ Lide, D. R., ed. (2005). "Magnetická susceptibilita prvků a anorganických sloučenin". CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86. vydání). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN  0-8493-0486-5.
  4. ^ Pritychenko, Boris; Treťak, V. „Přijatá data o dvojitém úpadku beta. Národní jaderné datové centrum. Citováno 2008-02-11.
  5. ^ Harper, Douglas. "zirkon". Online slovník etymologie.
  6. ^ A b C d Emsley, John (2001). Přírodní stavební kameny. Oxford: Oxford University Press. 506–510. ISBN  978-0-19-850341-5.
  7. ^ A b C d E „Zirkonium“. Jak se vyrábějí produkty. Advameg Inc. 2007. Citováno 2008-03-26.
  8. ^ A b C d E F G h i j k Lide, David R., ed. (2007–2008). „Zirkonium“. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 4. New York: CRC Press. str. 42. ISBN  978-0-8493-0488-0.
  9. ^ Considine, Glenn D., ed. (2005). „Zirkonium“. Van Nostrandova encyklopedie chemie. New York: Wylie-Interscience. 1778–1779. ISBN  978-0-471-61525-5.
  10. ^ Winter, Mark (2007). „Electronegativity (Pauling)“. University of Sheffield. Citováno 2008-03-05.
  11. ^ Schnell I & Albers RC (leden 2006). „Zirkonium pod tlakem: fázové přechody a termodynamika“. Journal of Physics: Condensed Matter. 18 (5): 16. Bibcode:2006JPCM ... 18.1483S. doi:10.1088/0953-8984/18/5/001.
  12. ^ A b C Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "PakUBASE hodnocení jaderných a rozpadových vlastností ", Jaderná fyzika A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729 ... 3A, doi:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
  13. ^ A b Peterson, John; MacDonell, Margaret (2007). „Zirkonium“. Radiologické a chemické souhrnné listy na podporu analýz zdravotních rizik pro kontaminované oblasti (PDF). Argonne National Laboratory. str. 64–65. Archivovány od originál (PDF) dne 2008-05-28. Citováno 2008-02-26.
  14. ^ „Zirkonium a Hafnium - nerostné zdroje“ (PDF). 2014.
  15. ^ A b „Zirkonium a Hafnium“ (PDF). Souhrny minerálních komodit: 192–193. Leden 2008. Citováno 2008-02-24.
  16. ^ Ralph, Jolyon & Ralph, Ida (2008). „Minerals that include Zr“. Mindat.org. Citováno 2008-02-23.
  17. ^ Abraham, M. M .; Boatner, L. A .; Ramey, J. O .; Rappaz, M. (1984-12-20). „Výskyt a stabilita trojmocného zirkonia v monokrystalech ortofosforečnanu“. The Journal of Chemical Physics. 81 (12): 5362–5366. doi:10.1063/1.447678. ISSN  0021-9606.
  18. ^ Callaghan, R. (2008-02-21). „Statistiky a informace o zirkoniu a hafniu“. Americký geologický průzkum. Citováno 2008-02-24.
  19. ^ A b C d Nielsen, Ralph (2005) „Zirconium and Zirconium Compounds“ v Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002 / 14356007.a28_543
  20. ^ A b C Stwertka, Albert (1996). Průvodce po prvcích. Oxford University Press. 117–119. ISBN  978-0-19-508083-4.
  21. ^ Brady, George Stuart; Clauser, Henry R. & Vaccari, John A. (24. července 2002). Příručka materiálů: encyklopedie pro manažery, technické profesionály, manažery nákupu a výroby, techniky a supervizory. McGraw-Hill Professional. str. 1063–. ISBN  978-0-07-136076-0. Citováno 2011-03-18.
  22. ^ Zardiackas, Lyle D .; Kraay, Matthew J. & Freese, Howard L. (1. ledna 2006). Titan, niob, zirkonium a tantal pro lékařské a chirurgické aplikace. ASTM International. str. 21–. ISBN  978-0-8031-3497-3. Citováno 2011-03-18.
  23. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-08-037941-8.
  24. ^ A b "Zirconia". AZoM.com. 2008. Citováno 2008-03-17.
  25. ^ Gauthier, V .; Dettenwanger, F .; Schütze, M. (10. 04. 2002). "Oxidační chování γ-TiAl potaženého zirkonovými tepelnými bariérami". Intermetalika. 10 (7): 667–674. doi:10.1016 / S0966-9795 (02) 00036-5.
  26. ^ Keenan, P. C. (1954). "Klasifikace hvězd typu S". Astrofyzikální deník. 120: 484–505. Bibcode:1954ApJ ... 120..484K. doi:10.1086/145937.
  27. ^ Bezpečnostní list pro Duratec 400, DuBois Chemicals, Inc.
  28. ^ Wilkinson, G.; Birmingham, J. M. (1954). "Bis-cyklopentadienylové sloučeniny Ti, Zr, V, Nb a Ta". Journal of the American Chemical Society. 76 (17): 4281–4284. doi:10.1021 / ja01646a008.; Rouhi, A. Maureen (2004-04-19). „Organozirconium Chemistry Arves“. Chemické a technické novinky. 82 (16): 36–39. doi:10.1021 / cen-v082n016.p036. ISSN  0009-2347. Citováno 2008-03-17.
  29. ^ Wailes, P. C. a Weigold, H. (1970). "Hydrido komplexy zirkonia I. Příprava". Journal of Organometallic Chemistry. 24 (2): 405–411. doi:10.1016 / S0022-328X (00) 80281-8.
  30. ^ Hart, D. W. & Schwartz, J. (1974). "Hydrozirkonace. Organická syntéza prostřednictvím organozirkoniových meziproduktů. Syntéza a přesmyk komplexů alkylzirkonia (IV) a jejich reakce s elektrofily". Journal of the American Chemical Society. 96 (26): 8115–8116. doi:10.1021 / ja00833a048.
  31. ^ A b Krebs, Robert E. (1998). Historie a použití chemických prvků naší Země. Westport, Connecticut: Greenwood Press. str.98–100. ISBN  978-0-313-30123-0.
  32. ^ Hedrick, James B. (1998). „Zirkonium“. Ceny kovů ve Spojených státech do roku 1998 (PDF). Americký geologický průzkum. 175–178. Citováno 2008-02-26.
  33. ^ "Jemná keramika - zirkony". Kyocera Inc.
  34. ^ Kosanke, Kenneth L .; Kosanke, Bonnie J. (1999), „Generace pyrotechnických jisker“, Journal of Pyrotechnics: 49–62, ISBN  978-1-889526-12-6
  35. ^ Gillon, Luc (1979). Le nucléaire en question, Gembloux Duculot, francouzské vydání.
  36. ^ Arnould, F .; Bachellerie, E .; Auglaire, M .; Boeck, D .; Braillard, O .; Eckardt, B .; Ferroni, F .; Moffett, R .; Van Goethem, G. (2001). „Nejmodernější autokatalytický rekombinátor pasivní na vodík“ (PDF). 9. mezinárodní konference o jaderném inženýrství, Nice, Francie, 8. – 12. Dubna 2001. Citováno 4. března 2018.
  37. ^ Leyse, Mark (březen 2014). „Předcházení výbuchům vodíku při těžkých jaderných nehodách: nevyřešené bezpečnostní problémy spojené s výrobou a zmírňováním vodíku“ (PDF). NRDC. Citováno 30. dubna 2020.
  38. ^ Meier, S. M .; Gupta, D. K. (1994). „Vývoj tepelných bariérových povlaků v aplikacích motorů s plynovou turbínou“. Journal of Engineering pro plynové turbíny a energii. 116: 250–257. doi:10.1115/1.2906801.
  39. ^ Heuveling, Derek A .; Visser, Gerard W. M .; Baclayon, Marian; Roos, Wouter H .; Wuite, Gijs J. L .; Hoekstra, Otto S .; Leemans, C. René; de Bree, Remco; van Dongen, Guus A. M. S. (2011). "89Zr-nanokoloidní albuminová PET / CT lymfoscintigrafie pro detekci sentinelových uzlin u rakoviny hlavy a krku: preklinické výsledky " (PDF). The Journal of Nuclear Medicine. 52 (10): 1580–1584. doi:10,2967 / jnumed.111.089557. PMID  21890880.
  40. ^ van Rij, Catharina M .; Sharkey, Robert M .; Goldenberg, David M .; Frielink, Cathelijne; Molkenboer, Janneke D. M .; Franssen, Gerben M .; van Weerden, Wietske M .; Oyen, Wim J. G .; Boerman, Otto C. (2011). „Zobrazování rakoviny prostaty pomocí Immuno-PET a Immuno-SPECT pomocí radioaktivně značené anti-EGP-1 monoklonální protilátky“. The Journal of Nuclear Medicine. 52 (10): 1601–1607. doi:10,2967 / jnumed.110.086520. PMID  21865288.
  41. ^ Ruggiero, A .; Holland, J. P .; Hudolin, T .; Shenker, L .; Koulova, A .; Bander, N.H .; Lewis, J. S .; Grimm, J. (2011). "Cílení na vnitřní epitop prostatického specifického membránového antigenu s 89Zr-7E11 imuno-PET". The Journal of Nuclear Medicine. 52 (10): 1608–15. doi:10.2967 / jnumed.111.092098. PMC  3537833. PMID  21908391.
  42. ^ Verel, I .; Visser, G. W .; Boellaard, R .; Stigter-Van Walsum, M .; Snow, G. B .; Van Dongen, G. A. (2003). „89Zr imuno-PET: Komplexní postupy pro výrobu 89Zr-značené monoklonální protilátky " (PDF). J Nucl Med. 44 (8): 1271–81. PMID  12902418.
  43. ^ Perk, L, „Budoucnost imuno-PET ve vývoji léčiv Zirkonium-89 a jod-124 jako klíčové faktory při molekulárním zobrazování“ Archivováno 25.dubna 2012, na Wayback Machine, Amsterdam, Cyclotron, 2009.
  44. ^ Deri, Melissa A .; Ponnala, Shashikanth; Zeglis, Brian M .; Pohl, Gabor; Dannenberg, J. J .; Lewis, Jason S .; Francesconi, Lynn C. (06.06.2014). „Alternativní chelátor pro radiofarmaka 89Zr: Radioznačení a hodnocení 3,4,3- (LI-1,2-HOPO)“. Journal of Medicinal Chemistry. 57 (11): 4849–4860. doi:10.1021 / jm500389b. ISSN  0022-2623. PMC  4059252. PMID  24814511.
  45. ^ Kapitáne, Ilyo; Deblonde, Gauthier J.-P .; Rupert, Peter B .; An, Dahlia D .; Illy, Marie-Claire; Rostan, Emeline; Ralston, Corie Y .; Strong, Roland K .; Abergel, Rebecca J. (2016-11-21). „Inženýrské rozpoznávání čtyřmocného zirkonia a thoria systémy Chelator – Protein: Směrem k flexibilním radioterapeutickým a zobrazovacím platformám“. Anorganická chemie. 55 (22): 11930–11936. doi:10.1021 / acs.inorgchem.6b02041. ISSN  0020-1669. PMID  27802058.
  46. ^ A b C d E Lee DBN, Roberts M, Bluchel CG, Odell RA. (2010) Zirkonium: Biomedicínské a nefrologické aplikace. ASAIO J 56 (6): 550-556.
  47. ^ Ash SR. Sorbenty při léčbě uremie: krátká historie a skvělá budoucnost. 2009 Semin Dial 22: 615-622
  48. ^ Ingelfinger, Julie R. (2015). „Nová éra léčby hyperkalemie?“. New England Journal of Medicine. 372 (3): 275–7. doi:10.1056 / NEJMe1414112. PMID  25415806.
  49. ^ A b Schroeder, Henry A .; Balassa, Joseph J. (květen 1966). "Abnormální stopové kovy u člověka: zirkonium". Journal of Chronic Diseases. 19 (5): 573–586. doi:10.1016/0021-9681(66)90095-6. PMID  5338082.
  50. ^ „Zirkonium“. Mezinárodní karty pro chemickou bezpečnost. Mezinárodní organizace práce. Říjen 2004. Citováno 2008-03-30.
  51. ^ Zirkon a jeho sloučeniny 1999. Sbírka MAK pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci. 224–236
  52. ^ „CDC - Kapesní průvodce chemickými riziky NIOSH - sloučeniny zirkonia (jako Zr)“. www.cdc.gov. Citováno 2015-11-27.
  53. ^ toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search/f?./temp/~EHRbeW:2
  54. ^ „Informační list o lidském zdraví ANL: Zirkonium (říjen 2001)“ (PDF). Argonne National Laboratory. Citováno 15. července 2020.

externí odkazy