Apa itu zirkonium dan di mana digunakan?

Logam paling kuno memiliki sifat unik yang diminati di berbagai bidang kehidupan. Dengan perkembangan teknologi produksi baru, popularitas zirkonium semakin meningkat. Data historis, serta sifat dan komposisi unsur kimia, akan membantu memecahkan teka-teki ini.

Dalam tabel terkenal D. I. Mendeleev, nomor atom zirkonium sesuai dengan 40, penunjukannya adalah Zr. Zirkonium termasuk dalam kelompok ke-4, berdiri di periode ke-5. Massa atom adalah 91,22 g/mol. Jari-jari atom sama dengan 160 pikometer. Di tengah adalah nukleus, serta neutron, proton. Ada 5 orbit di sekitar atom yang mengandung 40 elektron. Bahan alami hadir dalam bentuk oksida, garam atau silikat. Secara eksternal, logam terlihat seperti baja. Komposisi elemen logam dapat mencakup pengotor tambahan, yang menghasilkan warna dan corak yang berbeda.

Zirkonium harus dibedakan dari zirkon dan zirkonia kubik. Faktanya adalah bahwa zirkonium adalah logam yang menyerupai baja. Zirkon adalah batu alam yang menyerupai emas. Ini mengandung atom zirkonium.

Menurut para ilmuwan, zirkonium adalah komponen kimia tertua, terbentuk 3,5 miliar tahun yang lalu. Jejaknya telah ditemukan di lapisan terdalam kerak bumi. Dalam proses mempelajari mineral zirkon, seorang ilmuwan Jerman Klaproth berhasil mengisolasi konsentrat yang tidak larut, zirkonium dioksida. Peristiwa ini terjadi pada tahun 1789.

Ilmuwan Swedia Berzelius berhasil mengisolasi zirkonium sebagai unsur bebas pada tahun 1824. Unsur kimia murni diperoleh hanya pada tahun 1925. Ini dilakukan oleh ahli kimia Belanda Anton Edurard van Arkel. Asal usul nama unsur kimia itu sendiri masih belum diketahui. Ada pendapat bahwa akarnya harus dicari dalam bahasa Arab. Ada sudut pandang bahwa nama itu berasal dari bahasa Persia.

Logam dengan warna perak memiliki keuletan yang baik. Zirkonium tahan terhadap korosi, larutan alkali, tidak rusak dalam lingkungan asam. Mudah diproses dengan menggulung, menempa atau menggulung. Di luar, material memiliki lapisan tak terlihat yang melindungi secara andal dari efek gas, uap, dan air. Elemen ini tahan terhadap suhu tinggi, amonia, asam, alkali.

Dalam keadaan bubuk, bahkan pada suhu kamar normal, unsur kimia bersifat eksplosif, mudah terbakar. Perlu diperhatikan bahwa unsur tersebut berguna sebagai pengotor. Itu ditambahkan ke komposisi berbagai paduan. Ini meningkatkan karakteristik kekuatan, ketahanan aus dari bahan yang dihasilkan.Namun, penambahan pengotor apa pun ke elemen kimia tidak dapat diterima, karena secara signifikan memperburuk sifat-sifatnya.

• Pada suhu 20 C, kerapatan zirkonium adalah 6,5 g/cm3.
• Kekuatannya adalah 175 MPa.
• Indeks elastisitasnya adalah 96 MPa.
• Titik lelehnya adalah 1855 C.
• Titik didihnya sekitar 4350 C.
• Konduktivitas termal adalah 300 K.
• Zirkonium menjadi magnet ketika dipanaskan.
• Dalam bentuknya yang murni, unsurnya adalah plastik. Namun, penambahan pengotor berupa nitrogen, oksigen, hidrogen, karbon membuat material menjadi rapuh.
• Kekerasan Brinell adalah 640-670 MN/m2. Indikator ini sangat dipengaruhi oleh keberadaan oksigen. Semakin banyak, semakin besar kekerasannya. Dengan kekerasan tinggi, zirkonium tidak dapat diproses dengan tekanan. Interaksi dengan oksigen dipicu oleh peningkatan indikator suhu.
• Zirkonium stabil dalam air pada suhu hingga 300 C.
• Kekerasan Vickers berkisar antara 600 hingga 1700 MPa.

• Zirkonium memiliki bilangan oksidasi tertinggi, yaitu +4. Indeks oksidasi yang lebih rendah dapat ditemukan pada logam dengan adanya pengotor dalam bentuk klorin, bromin. Oksidasi terjadi pada suhu 200-400 C.
• Ketika elemen dipanaskan hingga 250 C ke atas, hidrogen diserap, menghasilkan pembentukan hibrida dengan sifat logam.
• Interaksi dengan halogen mendorong pembentukan zirkonium halida.
• Oksida terbentuk pada suhu 500 C ke atas.
• Keelektronegatifan adalah nol.
• Jari-jari kovalen adalah 145 pm.

Zirkonium ditambang dari konsentrat bijih. Seringkali dapat ditemukan dalam bentuk oksida, silikat. Sebagai unsur kimia murni, tidak terjadi di kerak bumi. Di alam, Anda dapat menemukan zirkon, baddeleyite. Deposit unsur kimia tersebar di seluruh dunia. Deposito besar jarang terjadi. Sejumlah besar deposit bijih terletak di Australia, Brasil, India, Afrika Selatan. PADA Di Rusia, wilayah Murmansk, Tomsk, Tambov, Nizhny Novgorod dianggap kaya akan cadangan bijih. Tempat pertama dalam hal keberadaan cadangan zirkonium ditempati oleh Semenanjung Kola.

Seringkali dalam bijih, bersama dengan zirkonium, hafnium hadir, yang memiliki sifat serupa. Setiap elemen secara individual memiliki karakteristik yang berharga, tetapi kombinasinya tidak dapat diterima, karena membuat bahan alami tidak cocok untuk digunakan. Untuk memisahkan satu elemen kimia dari yang lain, sistem pemurnian multi-tahap digunakan. Ini secara signifikan meningkatkan harga produksi zirkonium. Dalam industri, konsentrat zirkonium dioksida digunakan, yang diperoleh dengan benefisiasi bijih.

Ada berbagai cara untuk mengekstrak logam.

• Khlorida. Metode Kroll didasarkan pada klorinasi zirkonium dioksida. Pemurnian lebih lanjut, restorasi dengan magnesium dilakukan. Seringnya penggunaan metode ini dikarenakan biayanya yang relatif murah. Ada 2 cara klorinasi. Proses langsung dilakukan pada suhu 900 C sampai 1000 C. Cara kedua adalah dengan mengklorinasi campuran awal pada suhu 400 C sampai 900 C.
• Fluor. Metode ini melibatkan sintering campuran pekat zirkonium dengan kalium pada suhu 600 hingga 700 C. Konsentrat yang dihasilkan dialkali dan dimurnikan. Selanjutnya, elektrolisis lelehan dilakukan dan komponen logam diisolasi.
• basa. Metode ini dirancang untuk mengisolasi zirkonium dioksida. Untuk mendapatkan elemen logam, metode fluorida atau klorida dilakukan. Melalui proses alkalisasi, zirkonium diubah menjadi komponen yang larut. Hal ini dilakukan dengan sintering, misalnya, dengan campuran kalsium karbonat dan kalsium klorida pada suhu 1000-1300 C. Alkalinisasi, pemurnian, hidrolisis dan kalsinasi kemudian dilakukan. Dengan demikian, zirkonium diperoleh di laboratorium. Batang terbentuk dari produk akhir, yang masuk ke produksi.

Tergantung pada aplikasinya, unsur kimia dapat disajikan sebagai paduan keras dengan warna keperakan atau sebagai bubuk biru. Permata yang disintesis dari unsur kimia dapat memiliki warna yang berbeda. Deskripsi warna, intensitasnya tergantung pada jumlah dan jenis pengotor, misalnya, serium, titanium, erbium, kromium. Juga, zirkonium silikat, yang merupakan bagian dari zirkon, diwakili oleh varietas berikut.

• eceng gondok. Ini memiliki warna coklat, merah atau merah muda.
• berlian Mataram. Batu transparan tidak berwarna, ditambang di pulau matara.
• Jargon. Ini dibedakan dengan adanya sedotan, rona emas.
• diterangi bintang. Batu transparan dengan warna biru.
• Malakon. Memiliki warna coklat tua.

Tergantung pada jenis, keadaan unsur kimia, penggunaannya umum di berbagai bidang kehidupan.

• Logam digunakan untuk keperluan industri, perhiasan, dalam kehidupan sehari-hari.
• Dalam industri, zirkon, zirkonium silikat, zirkonium dioksida, baddeleyite lebih sering digunakan.
• Dalam industri metalurgi, unsur kimia digunakan untuk baja paduan. Itu ditambahkan ke paduan untuk meningkatkan kualitas. Berkat zirkonium, kekuatan meningkat, proses pemotongan difasilitasi.
• Dalam pembuatan kembang api, zirkonium digunakan dalam bentuk bubuk. Saat campuran terbakar, tidak ada asap, jadi digunakan untuk membuat kembang api, salut.
• Dalam industri kimia, zirkonium digunakan dalam pembuatan keramik tahan aus.
• Logam ini telah banyak digunakan dalam pembuatan peralatan militer, misalnya untuk pembuatan bom jarak jauh, peluru, roket dengan penerangan. Paduan logam merupakan bagian integral dari desain reaktor nuklir.
• Produksi enamel, keramik, glasir juga tidak lengkap tanpa partisipasi zirkonium. Dalam hal ini, zirkonium oksida digunakan. Itu tidak menggelapkan, memiliki penampilan yang rapi, meningkatkan kualitas produk.
• Logam ini digunakan untuk penyamakan kulit. Dalam hal ini, senyawa dengan sulfat digunakan.
• Dalam industri teknik, logam digunakan dalam pembuatan pompa dan katup.
• Tidak seperti celemek timbal, bahkan lembaran logam tipis melindungi terhadap penetrasi sinar-X jauh lebih efektif.
• Karena sifat penyembuhan logam, digunakan dalam berbagai bidang kedokteran.
• Komponen zirkonium tidak menyebabkan reaksi alergi, penolakan, mereka memiliki ketahanan aus, kekuatan, plastisitas. Mereka digunakan dalam traumatologi dalam pengobatan berbagai patah tulang.
• Penggunaan zirkonium dioksida secara luas dalam kedokteran gigi adalah karena tidak adanya faktor iritasi saat terkena jaringan lunak atau struktur tulang. Instrumen, implan gigi, mahkota, staples, pelat, klem, bahan jahitan terbuat dari logam.
• Perhiasan yang terbuat dari zirkonium dioksida dan zirkonia kubik terkenal tidak hanya karena penampilannya yang indah, tetapi juga karena efeknya yang bermanfaat bagi seluruh tubuh.
• Mengenakan gelang atau ikat pinggang secara konstan memiliki efek terapeutik pada penyakit kulit, seperti eksim, dermatitis, psoriasis. Logam menormalkan tekanan darah, memberi energi, meredakan insomnia. Zirkonium membantu memperbaiki kondisi penyakit pada sistem muskuloskeletal.
• Juga, logam memiliki efek bakterisida. Ia dikenal karena kemampuannya menyembuhkan luka dengan cepat. Jika Anda memakai anting-anting zirkonium segera setelah menusuk daun telinga Anda, penyembuhannya akan lebih cepat.
• Ada pendapat bahwa unsur kimia tersebut meredakan rasa sakit, memiliki efek menguntungkan pada sistem kardiovaskular, meningkatkan pernapasan, melawan infeksi usus, virus, dan memiliki efek antikanker.
• Unsur kimia secara aktif digunakan dalam litoterapi dalam pengobatan penyakit pada sistem endokrin.

Ada pendapat bahwa tergantung pada skema warna, ada efek berbeda pada tubuh.

• Untuk masuk angin, disarankan menggunakan black metal.
• Dengan nafsu makan yang buruk, elemen dengan warna merah akan membantu.
• Coklat digunakan untuk membersihkan tubuh.
• Mineral transparan atau batu biru berkontribusi pada pemulihan metabolisme.

Peralatannya terbuat dari zirkonium, misalnya mug, sendok, gelas, dan peralatan lainnya. Juga, logam digunakan dalam optik, yang dirancang untuk operasi dalam kondisi ekstrem, misalnya, pada suhu tinggi atau perubahan mendadak. Fianites memiliki sudut bias yang besar, yang digunakan dalam pembuatan lensa. Secara terpisah, harus disebutkan penggunaan logam dalam perhiasan. Pada zaman kuno, zirkon disebut "berlian tidak sempurna", karena setelah dipotong, pancarannya lebih pudar dibandingkan dengan batu alam.

Perlu dicatat bahwa batu kecil digunakan untuk perhiasan, karena lebih aman dalam hal radiasi radiasi. Mereka sedikit berwarna, memiliki sedikit transparansi. Batu besar ditandai dengan radioaktivitas yang berlebihan. Mereka buram dan berwarna cerah. Batu seperti itu tidak dapat disimpan di rumah, dipotong atau diangkut. Zirkonium digunakan dalam pembuatan cincin, anting-anting, diadem, liontin, liontin. Seringkali mereka membuat sisipan logam dalam produk, penyemprotan.

Perawatan dan penyimpanan yang tepat akan menjaga perhiasan dalam bentuk aslinya. Pembersihan dianjurkan dengan kain yang dibasahi dengan air sabun. Kemudian produk dicuci di bawah air, dikeringkan, dipoles dengan kain flanel. Batu sebaiknya disimpan secara terpisah dari perhiasan lainnya. Ini akan menghindari kerusakan mekanis.

Agar tidak keliru dalam keaslian produk, Anda harus memperhatikan poin-poin berikut.

• Struktur pembiasan sinar cahaya. Itu harus multifaset.
• Kehadiran kilau logam. Hal ini ditandai dengan keseragaman.
• Kehadiran inklusi kekuningan.

Pada abad pertengahan, perhiasan Spanyol membuat perhiasan unik dari zirkon, yang sangat radioaktif. Secara penampilan, mereka sangat mengingatkan pada batu mulia. Mengenakan perhiasan seperti itu sangat berbahaya. Bahkan di zaman kuno, tercatat bahwa pemakaian batu besar berwarna gelap yang berkepanjangan menyebabkan kematian pemiliknya. Eceng gondok dinamai bunga. Menurut mitologi, Apollo menumbuhkan bunga dari darah seorang pemuda bernama Hyacinth, yang sangat dicintai Apollo.

Karena kecemerlangannya, kehadiran warna yang berbeda, batu itu dapat dengan mudah dikacaukan dengan berlian, safir, turmalin, atau topas. Ini sering digunakan oleh scammers, memberikan perhiasan sebagai perhiasan. Penduduk Asia mengidolakan batu itu dan memberinya sifat magis. Bagi mereka, dia adalah jimat. Jimat dan liontin dibuat darinya.

Di India, batu itu diberkahi dengan kemampuan untuk mengendalikan matahari, bulan. Diyakini bahwa jimat membantu para ilmuwan, pengusaha, pengembara, dan kekasih dalam bisnis. Para ahli astrologi juga memperhatikan sifat-sifat unik dari batu tersebut. Menurut mereka, zirkonium cocok untuk Aries, Capricorn, Aquarius. Pemakaiannya harus dibatasi, jika tidak sepenuhnya dihindari oleh Taurus, Libra, Sagitarius, Cancer.

Jadi, mineral kuning atau biru dengan cahaya metalik sangat ideal untuk Aquarius. Mengenakan produk berkontribusi pada pengembangan intuisi, kemampuan analitis, penampilan rasa yang luar biasa. Tapi Capricorn cocok untuk batu rona biru, yang direkomendasikan untuk dikenakan di sisi kiri. Ini memperkuat koneksi magis.Jerami atau batu merah lebih cocok untuk Aries. Mengenakan produk berkontribusi pada pengembangan kemampuan magis, perhatian, kehati-hatian.