Tietoja zirkoniumista

Zirkonium on hopeanharmaa siirtymämetalli, eräänlainen taipuisa ja taipuisa alkuaine, joka muodostaa helposti stabiileja yhdisteitä. Se kestää myös hyvin korroosiota. Zirkoniumia ja sen seoksia on käytetty vuosisatojen ajan monin eri tavoin.

Sitä käytetään yleisesti syövyttävissä ympäristöissä. Zirkoniumseoksia löytyy putkista, liittimistä ja lämmönvaihtimista Chemicoolin mukaan. Minerals Education Coalitionin mukaan zirkoniumia käytetään myös teräksiseoksissa, värillisissä lasiteissa, tiilissä, keramiikassa, hioma-aineissa, salamalampuissa, lampun hehkulangoissa, tekokivissä ja joissakin deodoranteissa. tiilet, laboratorioupokkaat, kirurgiset instrumentit, televisiolasi, jäännöskaasujen poistaminen tyhjiöputkista ja kovetinaineina seoksissa, kuten teräksessä, Lenntechin mukaan. Myös zirkoniumkarbonaattia käytetään myrkyllisten murattien hoitoon Jeffersonin laboratorion mukaan.

Zirkoniumia on löydetty S-tyypin tähdistä, auringosta, meteoriiteista ja kuukivistä, Los Alamosin kansallisen laboratorion mukaan. . Kuukivillä näyttää olevan yllättävän korkea zirkonipitoisuus verrattuna maanpäällisiin kiviin, eri Apollo-tehtävien kuukivinäytteiden analyysin mukaan.

Maapallolla zirkoniumlähteitä ovat pääasiassa mineraalit zirkoni ja baddeleyitti (zirkoniumdioksidi), joita louhitaan Yhdysvalloissa, Australiassa, Brasiliassa, Etelä-Afrikassa, Venäjällä ja Sri Lankassa Minerals Educationin mukaan Koalitio. Zirkoniumin luonnollinen runsaus maapallon kuoressa on 165 miljoonasosaa painosta, Chemicoolin mukaan.

Vain tosiasiat

• Atomic määrä (protonien lukumäärä ytimessä): 40
• Atomisymboli (alkuaineiden jaksollisessa taulukossa): Zr
• Atomipaino (atomin keskimääräinen massa): 91,22
• Tiheys: 3,77 unssia kuutiosenttimetriä kohti (6,52 grammaa kuutiosenttimetriä kohti)
• Vaihe huoneenlämmössä: Kiinteä
• Sulamispiste: 3362 Fahrenheit-astetta (1850 Celsius-astetta)
• Kiehumispiste: 7952 F (4400 C)
• Luonnollisten isotooppien määrä (saman elementin atomeja, joilla on erilainen määrä neutroneja): 5. Luodaan myös 20 keinotekoista isotooppia laboratoriossa.
• Yleisimmät isotoopit: Zr-90 (51,5 prosenttia luonnollisesta runsaudesta), Zr-94 (17,38 prosenttia luonnollisesta runsaudesta), Zr-92 (17,15 prosenttia luonnollisesta runsaudesta), Zr- 91 (11,2 prosenttia luonnollisesta runsaudesta), Zr-96 (2,8 prosenttia luonnollisesta runsaudesta)

Historia

Zirkoni, jalokivi, tulee siniseksi, keltaiseksi , vihreä, ruskea, oranssi, punainen ja joskus violetti lajikkeet. Sana tulee persialaisesta ”zargun” tai kultaväristä. Hollantilaisen historioitsijan Peter van der Krogtin mukaan sitä on käytetty koruissa ja muissa koristeissa vuosisatojen ajan. Minerals.netin mukaan se on lähempänä timantin muistuttamista kuin mikään muu luonnollinen helmi. Keskiajalla zirkonin uskottiin jopa aiheuttavan unta, edistävän rikkautta, kunniaa ja viisautta ja ajavansa vitsauksia ja pahoja henkiä.

Saksalainen kemisti Martin Heinrich Klaproth löysi zirkoniumin vuonna 1789 Sri Lankan zirkoninäytteestä Chemicoolin mukaan. Näytteen koostumuksen todettiin olevan 25 prosenttia piidioksidia, 0,5 prosenttia rautaoksidia ja 70 prosenttia uutta oksidia, jonka hän nimesi zirkonerdeksi (tai ”maan zirkoniksi”). Klaproth löysi myöhemmin myös zirkonerdiä jacintista, vaaleankeltaisesta lajikkeesta. zirkonista, mutta hän ei kyennyt erottamaan metallia van der Krogtin mukaan. Chemicoolin mukaan hän ehdotti kuitenkin zirkoniumin nimeä itse metallille van der Krogtin mukaan.

Jons J. Berzelius, ruotsalainen kemisti, eristää zirkoniumia vuonna 1824 Chemicoolin mukaan. Hän tuotti zirkoniumia mustana jauheena kuumennettaessa rautaputkea, joka sisälsi seosta kalium- ja kalium-zirkoniumfluoridia (Kr2ZrF6).

Hollantilaiset kemistit Anton Eduard van Arkel ja Jan Hendrik de Boer tuottivat puhdasta zirkoniumia vuonna 1925 kuumentamalla zirkoniumtetrakloridia (ZrCl4) magnesiumilla, mukaan Royal Society of Chemistry. Tämä menetelmä tuotti puhtaan zirkoniumkidepalkin Chemicoolin mukaan.

Kuka tiesi?

• Zirkonia on joskus sekoitetaan kuutiometriä zirkoniumoksidiin, synteettiseen, edulliseen timanttisimulanttiin. Minerals.netin mukaan nämä kaksi ovat kuitenkin täysin erillisiä aineita, eikä niillä ole mitään yhteyttä toisiinsa paitsi että ne molemmat sisältävät zirkonium-alkuaineen kemiallisessa rakenteessaan.
• Lenntechin mukaan zirkoniummetallia tuotetaan noin 7000 tonnia vuodessa.
• Zirkonium yhdistyy silikaattiin luoden luonnollinen puolijalokivinen jalokivisirkoni Chemicoolin mukaan. Zirkonium yhdistettynä dioksidiin luo kuutiometriä zirkonia, jota käytetään yleisesti timanttien korvikkeena.
• Zirkoniumilla on erittäin alhainen myrkyllisyys ja ihmisten arvioidaan nauttivan noin 50 mikrogrammaa (1,8 x 10-6 unssia) päivässä. joista suurin osa kulkee ruoansulatuskanavan läpi imeytymättä, Lenntechin mukaan.
• Minerals Education Coalitionin mukaan ihmiskehossa on noin 0,000001 prosenttia zirkoniumia.
• Käyttö litiumsirkonaatista voi olla hyödyllistä absorboimaan ylimääräistä hiilidioksidia ilmakehässä, Chemicoolin mukaan.
• Australiassa vuonna 2000 löydettyjä zirkonia sisältäviä kiviä päivättiin 4,4 miljardiksi vuodeksi ja happi-isotooppisuhteeksi ( O16 / O18) osoitti, että elämä alkoi maapallolla lähes 500 miljoonaa vuotta aikaisemmin kuin aiemmin uskottiin, luonnontieteiden kirjoittajan John Emsleyn vuonna 2014 julkaiseman artikkelin mukaan.
• Zirkoniumjauhe voi syttyä spontaanisti ilmassa, Chemicoolin mukaan . Tämän ominaisuuden vuoksi jauhettua zirkoniumia käytetään joskus räjähteissä Emsleyn mukaan.
• Taudinvalvontakeskusten mukaan zirkoniumjauhe voi aiheuttaa silmien ärsytystä lyhytaikaisessa altistuksessa ja voi olla haitallista. keuhkoihin pitkäaikaista tai toistuvaa altistumista varten.

Nykyinen tutkimus

Koska zirkoniumia on läsnä useissa yhdisteissä eri lääketieteelliseen käyttöön. Zirkonia Conceptin mukaan zirkoniumyhdisteiden käyttö lääketieteessä alkoi vuonna 1969, kun sitä käytettiin lonkkaproteesien valmistukseen. Zirkonium (ZrO2) -proteesit kehitettiin vaihtoehtona titaanille, teräkselle ja alumiinille, ja niiden osoitettiin olevan sekä joustavampia että parempia biologisesti yhteensopivia. Noin 300 000 potilasta zirkoniumproteesilla viimeisen neljän vuosikymmenen aikana ei ole osoittanut negatiivisia vastauksia.

Zirkonia käytetään myös laajalti hampaiden korjauksissa Zirconia Conceptin mukaan, ja se stabiloidaan tyypillisesti yttrialla (ZrO2Y2O3). Yttria-zirkoniumyhdisteellä on monia etuja muihin materiaaleihin verrattuna. Se on paremmin yhteensopiva ihmiskehon kanssa ja siinä on kaksinkertainen taivutuslujuus ja neljä kertaa teräksen puristuslujuus. Sillä on myös suurempi vastustuskyky monissa elintarvikkeissa esiintyville happohappoille.

Muita uusia ideoita zirkoniumseosten käytöstä lääketieteessä on patentti, jonka amerikkalaiset keksijät James Davidson ja Lee Tuneberg antoivat vuonna 1999. Niissä kuvataan seosta, joka sisältää niobiumia, titaania, zirkoniumia ja molybdeenia (NbTiZrMo), ja sen etuja hammaslääketieteellisiin ja muihin lääkinnällisiin laitteisiin. Seoksen zirkonium antaa korkeammat mekaaniset ominaisuudet sekä alentaa sulamislämpötilaa (yhdessä titaanin kanssa), vakauttaa edelleen ja parantaa korroosionkestävyyttä.

Toinen japanilaisten tutkijoiden Shuichi Miyazakin, Heeyoung Kimin ja Yosuke Saton vuonna 2012 jättämä patentti kuvaa zirkoniumseosta, jolla on erittäin elastisia ominaisuuksia ja jota voidaan käyttää biologisilla ja lääketieteellisillä aloilla. Zirkonium on seostettu titaanilla, niobiumilla ja joko tinalla tai alumiinilla tai molemmilla. Seos on samanlainen kuin ihmisen luiden kimmoisuus Youngin moduulin antamien arvojen mukaan, joten se on ihanteellinen materiaali ihmiskehon sisäpuolelle, mukaan lukien tekoluiden, nivelten ja hampaiden sekä oikomishoidon lankat, stentit, luulevyt ja muut lääketieteelliset implantit.

Vaikka zirkonium ja muut hammas- ja lääketieteelliseen käyttöön tarkoitetut seokset ovat myrkyttömiä, on edelleen käynnissä tutkimuksia sen varmistamiseksi, että itse materiaaleilla ei ole haitallisia sivuvaikutuksia pitkään termi. Yksi tällainen tutkijaryhmä Italiassa, joka julkaistiin PLOS One -lehdessä vuonna 2016, liikalihavia osallistujaryhmiä vastaan havaitsi, että zirkoniumimplanttien ja joidenkin terveysongelmien, kuten tulehduksen sekä luuston ja sidekudoksen häiriöiden, välillä saattaa olla yhteys. Muutosten määrä tietyissä biologisissa markkereissa (miRNA: t) oli hyvin pieni ja uskotaan, että ne kertyvät ajan myötä, mikä voi vaikeuttaa tarkan syyn osoittamista. Vaikka lisätutkimuksia tarvitaan, tutkimus auttoi ymmärtämään ihmiskehon ja implantoitujen lääkinnällisten laitteiden välistä yhteyttä. Kirjoittajien mukaan tavoitteena on hyödyntää mrRNA: ta auttaakseen haavan paranemista ja isäntänimplantin integraatiota.