Метал цирконій: якими хімічними властивостями володіє, застосування металевого елемента в медицині

Наша планета багата на корисні копалини, в тому числі і металами. Одним з найбільш поширених, вважається цирконій. Його можна відшукати в будь-яких куточках Землі. Що являє собою цей метал, які його властивості і де він знаходить застосування?

Хімічні властивості

Проста речовина цирконій є елементом побічної підгрупи IV групи п’ятого періоду періодичної системи Д. І. Менделєєва. Йому присвоєно атомний номер 40, а його атомна маса становить 91,224. Це сіро-сталевий метал з жовтуватим відтінком і з характерним блиском. Його отримують методом переплавки цирконієвих відходів і з рудного концентрату, оскільки в чистому вигляді в земній корі не зустрічається.

У природі металевий цирконій поширений у вигляді хімічних природних сполук — більше 40 солей або оксидів. В кінці 18 століття німецький вчений Клапрот виділив оксид цирконію з каменю гіацинта. Він відноситься до дорогоцінної різновиди цього каменю. До 20 століття метал не вдавалося отримати в чистому вигляді, але в 20-х роках вчені все-таки добилися успіху.

В очищеному вигляді він володіє багатьма властивостями, якими відрізняється золото:

  • пластичний;
  • ковкий;
  • антикорозійний;
  • жаростійкий;
  • парамагнетичний.

метал не боїться впливу хлорованої і морської води. Він не втрачає своїх високих якостей при низьких і високих температурах. Стійкий до аміаку, кислот і лугів. В основному його використовують для додавання до сплавів інших металів, що підвищує його технологічність і робить його властивості майже унікальними. Свою назву він отримав від перського слова «царгун» (золотий камінь).

Досить часто цирконій плутають з цирконом, який є силікатом цирконію. Метал може змінювати своє забарвлення і за кольором буває:

  • зелений;
  • коричневий;
  • чорний;
  • жовтий;
  • іноді червоний.

Його колір залежить від домішок, які входять до складу. У число домішок, що забарвлюють камінь, часто входять — кальцій, мідь, залізо, цинк, уран, стронцій, титан. Також в складі присутні і рідкоземельні елементи.

Знаходження в природі

Рудні поклади цирконію широко поширені в надрах землі. Поклади можна побачити в декількох формах у вигляді:

  • аморфних оксидів;
  • солей;
  • монокристалів.

В африканських родовищах знаходять кристали вагою до 1 кг. Найбільше цирконію (металу) зосереджено на території Австралії, Індії, ПАР, Бразилії та Північної Америки. У цих державах найбільші запаси цього металу. У Росії знаходиться майже 10% світових запасів цирконію в Сибіру і на Уралі. Найчастіше в руді він зустрічається спільно з гафнію, оскільки той близький до нього за своїми властивостями. Кожен з них має свої привабливі характеристики, але в суміщеному вигляді їх використовувати не можна. Багатоступенева очищення дозволяє розділити ці два елементи, але такий виробничий процес робить цирконій значно дорожче.

У природі зустрічаються великі зелені і непрозорі цирконії, але вони можуть викликати підвищену радіацію. Такі екземпляри можна піддавати огранювання, зберігати в будинках і перевозити в великих обсягах. За поширенням серед металів у всьому світі цирконій займає 12 місце. Незважаючи на цей факт, він тривалий час був непопулярним елементом, навіть в порівнянні з рідкісними радіоактивними елементами. Це пояснюється тим, що його запасів розсіяно на землі багато, але дуже великих запасів не так багато.

Застосування металевого цирконію

Завдяки своїм унікальним властивостям і якостям, цей елемент може застосовуватися в багатьох галузях. його використовують у вигляді сплавів в різних сферах сучасної промисловості:

  • літакобудування;
  • ядерна енергетика;
  • ракетобудування;
  • приладобудування;
  • ливарне виробництво;
  • військова промисловість;
  • медичне обладнання.

Через високу стійкості, яка навіть перевищує показники титану, він став користуватися великою популярністю в медичній галузі. Його застосовують для протезування та виробництва хірургічних інструментів.

З давніх-давен металевий цирконій використовувався для створення ювелірних прикрас. Він здатний набувати багато відтінки, оскільки він анодований метал. Це дозволяє ювелірам втілювати найрізноманітніші мистецькі задуми в створенні прикрас. Вироби виглядають елегантно і красиво виглядають, тому цінуються на світовому ринку ювелірних прикрас.

Завдяки високому ступеню корозійної захисту цей легуючий елемент допомагає зробити багатокомпонентні магнієві сплави набагато стійкіше до проявів корозії. Він також покращує в’язкість сплавів, підвищує їх ударостійкість. У сплавах з міддю, крім, міцності зберігає електропровідність. У сплавах з алюмінієм цей унікальний елемент значно підвищує їх експлуатаційні якості.

Широко використовується елемент в металургійній промисловості та проявляє себе як високоефективний раскислитель. Це якість у кілька разів перевищує показники марганац і титану. Цирконій покращує в’язкість марок сталей, тим самим допомагає їм бути більш стійкими до ударних навантажень. Він сприяє пластичності, виводячи зі сплавів сірку і газ. В як легуючий елемент також застосовується в кольоровій металургії і для підвищення теплоємності алюмінієвих сплавів.

Лікувальні властивості

Через своїх особливих фізичних і хімічних властивостей цирконій став активно застосовуватися в медицині. Завдяки своїй нейтральності до впливу лужної, кислотної і водному середовищі, а також аміаку його додають в склади для виготовлення медичних інструментів. він стимулює швидке загоєння ран і проявляє антимікробну дію. Завдяки таким властивостям в ранах не утворюється гній і в них не проникають інфекції.

Елемент не є алергеном, тому полегшує алергічні реакції. Не пропускає радіаційне випромінювання і вважається прекрасним антисептиком. У медицині його стали використовувати для виготовлення шовних ниток. Оскільки метал дуже пластичний він дає можливість зберегти структуру кісток при переломах. Завдяки цьому кістки швидше зростаються.

Його також активно використовують в стоматології і ортопедичному протезуванні. На тканини організму він не виявляє подразнювальної дії і нейтральний по відношенню до будь-якому середовищі. Багато видів металів викликають алергічну реакцію в ротовій порожнині, чого не скажеш про цирконії. Завдяки своїм характеристикам і рідкісним властивостями він став незамінним у виготовленні медичних інструментів і імплантатів.

Він міститься в деяких продуктах харчування, але в мінімальних кількостях. Наприклад, в баранині, вівсянці, рисі, фісташках, бобових та інших продуктах харчування є цирконій, але його там занадто мало, щоб викликати негативні наслідки для здоров’я.

Вважається що прикраси з цирконієм позитивно впливають на організм. Якщо після проколювання вух відразу надіти сережки з цирконієм, то ранки швидше заживуть. Метал добре впливає на стан шкіри, тому рекомендується носити браслети та інші вироби на тілі. Він має цілющу дію при шкірних захворюваннях, артрозах, артритах, гіпертонічній хворобі. Незважаючи на такі прояви, офіційна медицина поки таких підтверджень не дає.

Ссылка на основную публикацию