ジルコニウムについての事実
ジルコニウムは銀灰色の遷移金属であり、展性と延性があり、安定した化合物を容易に形成する元素の一種です。また、耐食性にも優れています。ジルコニウムとその合金は、何世紀にもわたってさまざまな方法で使用されてきました。
腐食性環境で一般的に使用されます。 Chemicoolによると、ジルコニウム合金はパイプ、継手、熱交換器に含まれています。 Minerals Education Coalitionによると、ジルコニウムは合金鋼、着色釉薬、レンガ、セラミック、研磨剤、フラッシュバルブ、ランプフィラメント、人工宝石、一部の脱臭剤にも使用されています。
ジルコニウムのその他の用途には、触媒コンバーター、炉が含まれます。 Lenntechによると、レンガ、実験用るつぼ、外科用器具、テレビガラス、真空管からの残留ガスの除去、および鋼などの合金の硬化剤として。また、ジェファーソン研究所によると、炭酸ジルコニウムはツタウルシの治療に使用されています。
ロスアラモス国立研究所によると、ジルコニウムはS型星、太陽、隕石、月の石で発見されています。 。さまざまなアポロ計画からの月の石のサンプルの分析によると、月の石は陸生の岩と比較して驚くほど高いジルコン含有量を持っているように見えます。
地球上では、ジルコニウムの供給源は主に鉱物のジルコンとバデライト（二酸化ジルコニウム）であり、鉱物教育によると、これらは米国、オーストラリア、ブラジル、南アフリカ、ロシア、スリランカで採掘されています。連合。 Chemicoolによると、ジルコニウムの地球の地殻内の天然存在比は165重量部です。
事実
- 原子数（核内のプロトンの数）：40
- 原子記号（元素の周期表上）：Zr
- 原子重量（原子の平均質量）：91.22
- 密度：3.77オンス/立方インチ（6.52グラム/立方cm）
- 室温での相：固体
- 融点：3,362度Fahrenheit（1,850度Celsius）
- 沸点：7,952 F（4,400 C）
- 天然同位体の数（同じ元素の原子で中性子の数が異なる）：5。20個の人工同位体も作成されていますラボで。
- 最も一般的な同位体：Zr-90（天然存在比の51.5パーセント）、Zr-94（天然存在比の17.38パーセント）、Zr-92（天然存在比の17.15パーセント）、Zr- 91（天然存在比の11.2パーセント）、Zr-96（天然存在比の2.8パーセント）
歴史
宝石であるジルコンは青、黄色で提供されます、緑、茶色、オレンジ、赤、場合によっては紫の品種。この言葉は、ペルシャの「ザーガン」またはゴールドカラーに由来します。オランダの歴史家、ピーター・ファン・デル・クロッグによれば、それは何世紀にもわたって宝石やその他の装飾に使用されてきました。 Minerals.netによると、他のどの天然宝石よりもダイヤモンドに似ているとのことです。中世の間、ジルコンは睡眠を誘発し、富、名誉、知恵を促進し、疫病や悪霊を追い払うとさえ信じられていました。
Chemicoolによると、ドイツの化学者であるMartin Heinrich Klaprothは、1789年にスリランカのジルコンのサンプルからジルコニウムを発見しました。サンプルの組成は、25％のシリカ、0.5％の酸化鉄、および70％がジルコネルデ（または「地球のジルコン」）と名付けた新しい酸化物であることがわかりました。クラプロスは後に、淡黄色の品種であるジャシンスでジルコネルデを発見しました。 van der Krogtによると、ジルコンの金属を分離することはできませんでした。
英国の化学者であるハンフリーデイビー卿は、1808年に電気分解を使用してジルコンを分離し、純粋な二酸化ケイ素を得ようとしましたが、失敗しました。 Chemicoolによると、しかし、van der Krogtによると、彼は金属自体にジルコンの名前を提案しました。
スウェーデンの化学者、Jons J. Berzeliusは、1824年にChemicoolによるとジルコンを分離しました。彼は、フッ化カリウムとカリウムジルコニウムの混合物（Kr2ZrF6）を含む鉄管を加熱した結果、黒色粉末としてジルコニウムを生成しました。
オランダの化学者、アントンエドゥアルドファンアルケルとヤンヘンドリックデボアは、純粋に生成しました。四塩化ジルコニウム（ZrCl4）をマグネシウムと一緒に加熱することによる1925年のジルコニウム、英国王立化学会によると。 Chemicoolによると、この方法で純粋なジルコニウム結晶棒が生成されました。
誰が知っていましたか？
- ジルコンは時々合成の安価なダイヤモンド類似石であるキュービックジルコニアと混同されています。ただし、Minerals.netによると、この2つは完全に別個の物質であり、化学構造にジルコニウム元素が含まれていることを除いて、相互に関連性はありません。
- Lenntechによると、年間約7000トンのジルコニウム金属が生産されています。
- Chemicoolによると、ジルコニウムはケイ酸塩と結合して、天然の半貴石のジルコンを生成します。ジルコニウムと二酸化炭素を組み合わせると、ダイヤモンドの代わりに一般的に使用される立方晶ジルコンが生成されます。
- ジルコニウムの毒性は非常に低く、人間は1日あたり約50マイクログラム（1.8 x 10-6オンス）を摂取すると推定されています。レンテックによれば、そのほとんどは吸収されずに消化器系を通過します。
- ミネラル教育連合によると、人体は約0.000001パーセントのジルコニウムでできています。
- 使用Chemicoolによると、ジルコン酸リチウムは大気中の過剰な二酸化炭素を吸収するのに役立つ可能性があります。
- 2000年にオーストラリアで発見されたジルコニウムを含む岩石は、44億年前のものであり、酸素同位体比（ O16 / O18）は、2014年にNatureに掲載された、サイエンスライターのジョンエムズリーが書いた記事によると、生命は以前に信じられていたよりも5億年近く早く地球上で始まったことを示しました。
- ジルコニウム粉末は自然発火する可能性がありますChemicoolによると、空気中。エムズリーによれば、この特性のために、粉末状のジルコニウムが爆発装置に使用されることがあります。
- 米国疾病予防管理センターによると、ジルコニウム粉末は短期間の曝露で眼の刺激を引き起こし、有害な場合があります。長期または繰り返しの暴露のために肺に。
現在の研究
腐食に対する耐性と強度が高い場合、ジルコニウムはさまざまな種類のいくつかの化合物に存在します。医療用途。 Zirconia Conceptによると、医療におけるジルコニウム化合物の使用は、股関節補綴物の製造に使用された1969年に始まりました。ジルコニア（ZrO2）補綴物は、チタン、鋼、アルミニウムの代替品として開発され、より弾力性があり、生体適合性が高いことが示されました。過去40年間にジルコニア補綴物を使用していた約30万人の患者は、否定的な反応を示していません。
ジルコニアは、ジルコニアコンセプトによると、歯科修復物にも広く使用されており、通常、イットリア（ZrO2Y2O3）で安定化されます。イットリア-ジルコニア化合物には、他の材料に比べて多くの利点があります。人体との適合性が高く、鋼の2倍の曲げ強度と4倍の耐圧縮性を備えています。また、多くの食品に見られる酸塩基に対する耐性も高くなっています。
医療分野でジルコニウム合金を使用するための他の新しいアイデアには、1999年にアメリカの発明家であるJamesDavidsonとLeeTunebergによって出願された特許が含まれます。彼らは、ニオブ、チタン、ジルコニウム、モリブデン（NbTiZrMo）を含む合金と、歯科およびその他の医療機器に対するその利点について説明しています。合金中のジルコニウムは、より高い機械的特性を与えるだけでなく、（チタンとともに）溶融温度を下げ、さらなる安定化、および耐食性の向上をもたらします。
2012年に日本の科学者である宮崎修一、キム・ヒヨン、佐藤陽介が提出した別の特許は、生物および医療分野で使用できる超弾性特性を備えたジルコニウム合金について説明しています。ジルコニウムは、チタン、ニオブ、およびスズまたはアルミニウム、あるいはその両方と合金化されています。この合金は、ヤング率で与えられる値によると、人間の骨の弾力性に似ており、人工骨、関節、歯、歯科用ワイヤー、ステント、骨プレートなど、人体の内部で使用するのに理想的な材料です。 、およびその他の医療用インプラント。
歯科および医療用の合金に含まれるジルコニウムおよびその他の要素は無毒ですが、材料自体に長期にわたって悪影響がないことを確認するための研究が進行中です。期間。 2016年にPLOSOneで発表された、肥満の参加者のグループに関するイタリアの科学者グループによるそのような研究の1つは、ジルコニウムインプラントと、炎症や骨格および結合組織障害などのいくつかの健康問題との間に関連がある可能性があることを発見しました。特定の生物学的マーカー（miRNA）の変化量は非常に小さく、時間の経過とともに蓄積すると考えられているため、正確な原因を特定することが困難になる可能性があります。追加の研究が必要ですが、この研究は人体と埋め込まれた医療機器との関連を理解するのに役立ちました。著者によると、目標は、mrRNAを利用して、創傷治癒と宿主とインプラントの統合を支援することです。