हे zirconium, प्रतीक Zr, परमाणु क्रमांक 40, एक रासायनिक तत्व है जो के समूह 5 से संबंधित है आवर्त सारणी. यह जंग के लिए अपने महान प्रतिरोध के साथ-साथ अच्छी थर्मल स्थिरता के लिए खड़ा है।
तत्व है रासायनिक रूप से बहुत समान हेफ़नियम, और इस वजह से, प्रत्येक प्राकृतिक ज़िरकोनियम नमूने में एक छोटी हेफ़नियम सामग्री होती है। यह तांबे, जस्ता और सीसा जैसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले तत्वों की तुलना में बहुत अधिक सामग्री के साथ, पृथ्वी की पपड़ी में प्रचुर मात्रा में है।
जिरकोनियम है परमाणु उद्योग में व्यापक आवेदन, क्योंकि इसका कम न्यूट्रॉन अवशोषण इसे यूरेनियम डाइऑक्साइड युक्त ईंधन के लिए एक उत्कृष्ट कोटिंग बनाता है। इसके अलावा, चूंकि इसे गैर-विषाक्त और बहुत जैव-संगत माना जाता है, ज़िरकोनियम का उपयोग शल्य चिकित्सा कृत्रिम अंग और प्रत्यारोपण में किया जाता है।
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ज़िरकोनियम के बारे में सारांश
ज़िरकोनियम एक है धातु आवर्त सारणी के समूह 5 से संबंधित।
यह प्रकृति में हमेशा हेफ़नियम की एक छोटी सामग्री के साथ दिखाई देता है, क्योंकि ये तत्व रासायनिक रूप से बहुत समान हैं।
जिरकोनाइट और बैडलेइट मुख्य जिरकोनियम अयस्क हैं।
ज़िरकोनियम और हेफ़नियम के बीच अलगाव बहुत मुश्किल है।
ज़िरकोनियम में अच्छा संक्षारण और उच्च तापमान प्रतिरोध होता है।
इसका उपयोग दंत प्रत्यारोपण और अन्य कृत्रिम अंग में किया जा सकता है, क्योंकि यह गैर-विषाक्त है और इसमें उच्च जैव-रासायनिकता है।
ज़िरकोनियम का अधिकांश भाग परमाणु उद्योग द्वारा उपयोग किया जाता है।
तत्व की खोज 1789 में जर्मन वैज्ञानिक मार्टिन क्लैप्रोथ ने की थी।
ज़िरकोनियम गुण
प्रतीक: Zr.
परमाणु क्रमांक: 40.
परमाणु भार: 91.224 सी.एम.यू.
वैद्युतीयऋणात्मकता: 1,33.
संलयन बिंदु: 1855 डिग्री सेल्सियस।
क्वथनांक: 4409 डिग्री सेल्सियस।
घनत्व: 6.52 ग्राम सेमी-3 (20 डिग्री सेल्सियस पर)।
इलेक्ट्रोनिक विन्यास: [क्र] 5s2 4डी2.
रसायन विज्ञान श्रृंखला: समूह 4, संक्रमण धातु।
जिरकोनियम की विशेषताएं
ज़िरकोनियम, अपने धात्विक रूप में, है a धूसर धातु और जिसमें अच्छा संक्षारण प्रतिरोध होता है, मुख्यतः ZrO परत के कारण2 जो इसके चारों ओर बनता है, आंतरिक धात्विक द्रव्यमान की रक्षा करता है। हालांकि, अगर बारीक विभाजित किया जाता है, तो ज़िरकोनियम अत्यधिक पायरोफोरिक होता है, अर्थात, यह हवा के संपर्क में, विशेष रूप से उच्च तापमान पर, अनायास प्रज्वलित हो सकता है।
रासायनिक रूप से, ज़िरकोनियम हेफ़नियम के बहुत करीब है, कम से कम इसलिए नहीं क्योंकि तत्व प्रकृति में एक साथ होते हैं। इसलिए, हेफ़नियम, ज़िरकोनियम की तरह से रासायनिक हमले नहीं होते हैं अम्ल पतला (एचएफ को छोड़कर) जब तक कि उन्हें गर्म न किया जाए। उच्च तापमान पर भी, ज़िरकोनियम पर क्षारीय समाधान बहुत कुशल नहीं होते हैं।
उच्च तापमान प्रणालियों में, ज़िरकोनियम में अधिकांश के साथ प्रतिक्रिया करने की क्षमता होती है nonmetals. प्रतिक्रिया करते समय, यह देखा जा सकता है कि ऑक्सीकरण संख्या +4 वाले ज़िरकोनियम यौगिक सबसे अधिक स्थिर हैं, जैसा कि ZrO के मामले में है2 या ZrCl4. निम्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ, जैसे कि +3, कम स्थिर होती हैं, से अंतर टाइटेनियम, समूह 4 में सबसे हल्का तत्व, जिसकी इस भार के साथ अच्छी स्थिरता है।
जिरकोनियम कहाँ पाया जाता है?
आवर्त सारणी के डी-ब्लॉक तत्वों में, ज़िरकोनियम चौथा सबसे प्रचुर मात्रा में है, पीछे लोहा, टाइटेनियम और मैंगनीज. वे जीवित हैं इससे अधिक 30 मेरे पास जो अयस्क हैंतथाएम जिरकोनियम अपने संविधान में. सबसे प्रसिद्ध और सबसे महत्वपूर्ण में जिरकोनाइट (जिरकोन के रूप में भी जाना जाता है), ZrSiO4 और बैडलेइट (या बैडलेइट), ZrO हैं2. Baddeleyite ब्राजील में भी पाया जाता है।
सबसे बड़े जिरकोनियम भंडार वाले देश ऑस्ट्रेलिया, दक्षिण अफ्रीका और मोजाम्बिक हैं। हालांकि, सबसे बड़े उत्पादक चीन, फ्रांस, भारत, रूस, जर्मनी और संयुक्त राज्य अमेरिका हैं।
दिलचस्प है, जिरकोनियम कुछ में प्रचुर मात्रा में पाया जाता है सितारे. तत्व की भी पहचान की गई थी रवि और उल्कापिंडों में। अपोलो मिशन के माध्यम से प्राप्त चंद्र नमूने ZrO. की उच्च सामग्री साबित हुए2 स्थलीय चट्टानों की तुलना में इन चट्टानों में।
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जिरकोनियम प्राप्त करना
जिरकोनियम स्वाभाविक रूप से हेफ़नियम के साथ होता है, हमेशा दूसरे तत्व की सामग्री के साथ जो द्रव्यमान से 1 से 3% तक भिन्न होता है। उनके कम कंटेंट के बावजूद दोनों के बीच अलगाव बहुत मुश्किल है।
आमतौर पर, क्रोल प्रक्रिया का उपयोग जिरकोनियम निष्कर्षण के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया में, ZrO2 अयस्कों में निहित उच्च तापमान पर ZrCl. में परिवर्तित हो जाता है4. इस तरह, मैग्नीशियम को रिडक्टेंट के रूप में उपयोग करके ज़िरकोनियम प्राप्त किया जा सकता है। निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं प्रक्रिया को प्रदर्शित करती हैं।
ZrO2 → ZrCl4 (सीसीएल. का प्रयोग करके)4 770 K तापमान पर)
ZrCl4 → Zr (1420 K तापमान पर Ar वातावरण में Mg का उपयोग करके)
हालांकि, जेडआर और एचएफ के बीच महान रासायनिक समानता का मतलब है कि हेफ़नियम अंतिम प्रणाली में लगातार अशुद्धता के रूप में रहता है। इस प्रकार, यह आवश्यक है Zr और Hf. के बीच पृथक्करण के लिए धातुकर्म तकनीकों का उपयोग. उद्योग पहले से ही हाइड्रोमेटेलर्जिकल (यानी, जो जलीय घोल में होता है) और पाइरोमेटेलर्जिकल (पानी की उपस्थिति के बिना) मार्ग विकसित करता है।
एक हाइड्रोमेटेलर्जिकल तकनीक K लवण का भिन्नात्मक क्रिस्टलीकरण है2ZrF6 और के2एचएफएफ6, जिनकी जल में समान विलेयता नहीं होती है। एक अन्य समाधान तकनीक विलायक निष्कर्षण है, जिससे Zr और Hf यौगिक घुल जाते हैं। पानी में और फिर मिथाइल आइसोबुटिल कीटोन जैसे कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ चुनिंदा रूप से निकाला जाता है और श्रद्धांजलि। पृथक्करण की कठिनाई को देखते हुए, वाणिज्यिक जिरकोनियम को आमतौर पर एचएफ के द्रव्यमान द्वारा 1 से 3% की सामग्री के साथ विपणन किया जाता है।
ज़िरकोनियम अनुप्रयोग
धात्विक जिरकोनियम है में कार्यरत लीग, मुख्य रूप से स्टील में, यांत्रिक और संक्षारक प्रतिरोध के मामले में उन्हें बेहतर बनाने के लिए। उच्च तापमान पर धातु की स्थिरता भी इसे होने देती है अंतरिक्ष यान में उपयोग किया जाता है, जो पृथ्वी के वायुमंडल में पुन: प्रवेश के दौरान आने वाली विषम परिस्थितियों के कारण बहुत अधिक क्षति झेलते हैं।
जिरकोनियम को एक गैर-विषैले और अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी तत्व के रूप में मान्यता प्राप्त है, अच्छी जैव-अनुकूलता होने के अलावा, इसकी सर्जिकल अनुप्रयोगों में उपयोग का भी पता लगाया गया है, जैसा कि दंत कृत्रिम अंग और प्रत्यारोपण में होता है।
ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड, ZrO22500 डिग्री सेल्सियस की सीमा में, एक बहुत ही उच्च पिघलने बिंदु है। इस प्रकार, इसका उपयोग. में किया जाता है उच्च ताप प्रतिरोध वाले कंटेनरों का निर्माणअत्यधिक प्रतिरोधी सिरेमिक के अलावा। इस कारण से मशीनरी काटने में भी इन सिरेमिक का उपयोग किया गया है। ZrO2 इसका उपयोग सौंदर्य प्रसाधन, एंटीपर्सपिरेंट, खाद्य पैकेजिंग और यहां तक कि नकली रत्नों में भी किया जा सकता है।
यह ध्यान देने योग्य है कि अधिकांश जिरकोनियम का उपयोग किया जाता है परमाणु उद्योग. उदाहरण के लिए, Z लीग हैircaloy®, ज़िरकोनियम और टिन का एक धातु मिश्र धातु विशेष रूप से परमाणु उद्देश्यों के लिए विकसित किया गया है।
परमाणु उद्योग में, जिरकोनियम है पैकेजिंग में उपयोग किया जाता हैêएम यूरेनियम ऑक्साइड, का ईंधन बिजली संयंत्रों. क्योंकि यह पानी के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी है और कम कैप्चर के साथ न्यूट्रॉन, यह इस उद्देश्य के लिए एक अच्छी सामग्री साबित हुई है। यह याद रखने योग्य है कि न्यूट्रॉन का उपयोग के दौरान किया जाता है विखंडन, और इसलिए यह आवश्यक है कि जिरकोनियम उन पर कब्जा न करे। गैर-कैप्चर भी ज़िरकोनियम को नहीं दिखाने का कारण बनता है रेडियोधर्मिता. इसीलिए, इस मामले में, ज़िरकोनियम में हेफ़नियम के निशान नहीं हो सकते, एक धातु जिसमें न्यूट्रॉन को पकड़ने की एक बड़ी क्षमता होती है।
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जिरकोनियम का इतिहास
ज़िरकोनियम नाम शायद से निकला है सरगोन, सिरिएक भाषा का एक शब्द रत्नों के रंगों का वर्णन करने के लिए प्रयोग किया जाता है जिन्हें अब जिरकोनिया के नाम से जाना जाता है। हालांकि खनिज पहले से ही ज्ञात थे, यह ज्ञात नहीं था कि उनमें एक नया तत्व समाहित है मार्टिन हेरिंच क्लैप्रोथ, 1789 में, बर्लिन में तत्व का पता लगाने में कामयाब रहे. जर्मन वैज्ञानिक ने तत्व का नाम रखने का फैसला किया ज़िरखोर्न
वर्ष 1789 क्लैप्रोथ के लिए बहुत महत्वपूर्ण था, क्योंकि उसी वर्ष वैज्ञानिक ने यूरेनियम तत्व की खोज की थी।
ज़िरकोनियम पर हल किए गए अभ्यास
प्रश्न 1
(एफजीवी एसपी/2014 - अनुकूलित) सुपरकंडक्टिंग सामग्री का एक नया और आशाजनक वर्ग यौगिक वैनेडियम ज़िरकोनियम डाइबोराइड पर आधारित है। यह यौगिक एक जिरकोनियम (IV) नमक से संश्लेषित होता है।
(पत्रिका खोज Fबंदर, जून 2013। अनुकूलित)
Zr आयन में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या4+ के बराबर है, क्रमशः:
ए) 36; 40
बी) 40; 40
सी) 40; 44
डी) 40; 36
ई) 36; 36
जवाब
पत्र डी
जैसा कि जिरकोनियम है परमाणु क्रमांक 40 के बराबर, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि इसकी संख्या प्रोटान भी 40 है, क्योंकि परमाणु क्रमांक संख्यात्मक रूप से प्रोटॉनों की संख्या के बराबर है।
+4 के बराबर चार्ज पेश करते हुए, हम जानते हैं कि इस रूप में जिरकोनियम में चार. होते हैं इलेक्ट्रॉनों जब तक कि इसके तटस्थ रूप में न हो।
तटस्थ होने पर, प्रोटॉन की संख्या इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है, अर्थात मूल रूप से ज़िरकोनियम में 40 प्रोटॉन और 40 इलेक्ट्रॉन होते हैं। चार इलेक्ट्रॉनों को खोने पर, ज़िरकोनियम केवल 36 के साथ बचा है।
प्रश्न 2
(उर्ज 2013 —अनुकूलित) ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड हीरे जैसा दिखता है, जो कार्बन का एक एलोट्रोपिक रूप है, जिसे कम लागत वाले गहनों के लिए प्रतिस्थापित किया जा सकता है।
उस विकल्प को चिह्नित करें जिसमें ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड का रासायनिक सूत्र है, साथ ही इस पदार्थ के अंतर-परमाणु बंधन का प्रकार भी है।
ए) ZrO4, सहसंयोजक।
बी) ZrO2, आयनिक।
सी) ZrO2, सहसंयोजक।
डी) ZrO4, आयनिक।
ई) ZrO2, धातु।
जवाब
अक्षर बी
ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड, जैसा कि इसके नाम का तात्पर्य है, में केवल दो परमाणु होने चाहिए ऑक्सीजन. इस प्रकार, अपेक्षित सूत्र ZrO. है2. इसके अलावा, ज़िरकोनियम आमतौर पर +4 के बराबर ऑक्सीकरण अवस्था प्राप्त करता है।
अंतरपरमाण्विक बंधन का प्रकार है ईओण का, दो कारणों से:
जिरकोनियम एक धातु है, और ऑक्सीजन एक अधातु है;
का अंतर वैद्युतीयऋणात्मकता दोनों के बीच 1.7 (3.5 - 1.3 = 2.2) से अधिक है।
स्टेफ़ानो अराउजो नोवाइस द्वारा
रसायन विज्ञान शिक्षक
