지르코늄에 대한 정보

지르코늄은 은회색 전이 금속으로, 가단성과 연성이며 쉽게 안정적인 화합물을 형성하는 원소 유형입니다. 또한 부식에 강합니다. 지르코늄과 그 합금은 수세기 동안 다양한 방식으로 사용되었습니다.

부식성 환경에서 일반적으로 사용됩니다. Chemicool에 따르면 지르코늄 합금은 파이프, 피팅 및 열교환 기에서 찾을 수 있습니다. Minerals Education Coalition에 따르면 지르코늄은 강철 합금, 유색 유약, 벽돌, 세라믹, 연마재, 플래시 전구, 램프 필라멘트, 인공 보석 및 일부 탈취제에도 사용됩니다.

지르코늄의 다른 용도로는 촉매 변환기, 용광로가 있습니다. Lenntech에 따르면 벽돌, 실험실 도가니, 수술 도구, 텔레비전 유리, 진공관에서 잔류 가스 제거 및 강철과 같은 합금의 경화제로 사용됩니다. 또한 제퍼슨 연구소에 따르면 탄산 지르코늄은 포이즌 아이비를 치료하는 데 사용됩니다.

로스 알 라모스 국립 연구소에 따르면 지르코늄은 S 형 별, 태양, 운석 및 달의 암석에서 발견되었습니다. . 달의 암석은 다양한 아폴로 미션의 달 암석 샘플 분석에 따르면 지상 암석에 비해 놀랍도록 높은 지르콘 함량을 갖는 것으로 보입니다.

지르코늄의 공급원은 주로 미국, 호주, 브라질, 남아프리카, 러시아 및 스리랑카에서 채굴되는 광물 지르콘과 배드 레이이 트 (이산화 지르코늄)입니다. 연합. Chemicool에 따르면 지구 지각에서 지르코늄의 자연적 풍부함은 중량 기준으로 165ppm입니다.

사실

• Atomic 수 (핵의 양성자 수) : 40
• 원자 기호 (원소 주기율표) : Zr
• 원자량 (원자의 평균 질량) : 91.22
• 밀도 : 입방 인치당 3.77 온스 (입방 센티미터 당 6.52g)
• 실온에서의 위상 : 고체
• 녹는 점 : 화씨 3,362도 (섭씨 1,850도)
• 끓는점 : 7,952 F (4,400 C)
• 천연 동위 원소의 수 (중성자의 수가 다른 동일한 원소의 원자) : 5. 20 개의 인공 동위 원소도 생성됩니다. 실험실에서.
• 가장 흔한 동위 원소 : Zr-90 (자연 풍부도의 51.5 %), Zr-94 (자연 풍부도의 17.38 %), Zr-92 (자연 풍부도의 17.15 %), Zr- 91 (자연 풍부의 11.2 %), Zr-96 (자연 풍부의 2.8 %)

역사

보석 인 Zircon은 파란색, 노란색으로 제공됩니다. , 녹색, 갈색, 주황색, 빨간색 및 때때로 보라색 품종. 이 단어는 페르시아의 “zargun”또는 금색에서 유래합니다. 네덜란드 역사가 Peter van der Krogt에 따르면 수세기 동안 보석 및 기타 장식에 사용되었습니다. Minerals.net에 따르면 다른 천연 보석보다 다이아몬드와 비슷합니다. 중세 시대에 지르콘은 수면을 유도하고 부와 명예와 지혜를 증진하며 전염병과 악령을 쫓아내는 것으로 믿어졌습니다.

독일 화학자 인 Martin Heinrich Klaproth는 1789 년 스리랑카의 지르콘 샘플에서 지르코늄을 발견했다고 Chemicool에 따르면. 샘플의 조성은 실리카 25 %, 산화철 0.5 %, 지르 코 네르 데 (또는 “지구의 지르콘”)라고 명명 한 새로운 산화물 70 %로 밝혀졌습니다. 나중에 클라 프로스는 또한 옅은 노란색 품종 인 자신 스에서 지르 코 네르 드를 발견했습니다. van der Krogt에 따르면 그는 금속을 분리 할 수 없었습니다.

영국의 화학자 인 Humphry Davy 경은 1808 년에 전기 분해를 사용하여 순수한 지르코늄을 얻기 위해 지르 코 네르 드를 분리하려고 시도했지만 실패했습니다. Chemicool에 따르면 그는 그러나 van der Krogt에 따르면 금속 자체에 지르코늄의 이름을 제안했습니다.

스웨덴 화학자 인 Jons J. Berzelius는 1824 년에 지르코늄을 분리했습니다. 그는 칼륨과 칼륨 지르코늄 플루오 라이드 (Kr2ZrF6)가 혼합 된 철관을 가열 한 결과 검은 색 분말로 지르코늄을 생산했습니다.

Anton Eduard van Arkel과 네덜란드 화학자 인 Jan Hendrik de Boer는 순수한 제품을 생산했습니다. 1925 년에 마그네슘으로 사염화 지르코늄 (ZrCl4)을 가열하여 지르코늄, Royal Society of Chemistry에 따르면 Chemicool에 따르면이 방법은 순수한 지르코늄 크리스탈 바를 생산했습니다.

누가 알았습니까?

• 때로는 지르콘이 저렴한 합성 다이아몬드 모조품 인 큐빅 지르코니아와 혼동됩니다. 그러나 Minerals.net에 따르면 두 물질은 완전히 별개의 물질이며 화학 구조에 지르코늄 원소가 포함되어 있다는 점을 제외하고는 서로 연결되어 있지 않습니다.
• Lenntech에 따르면 연간 약 7000 톤의 지르코늄 금속이 생산됩니다.
• 케미 쿨에 따르면 지르코늄은 규산염과 결합하여 천연 준 보석 지르콘을 만듭니다. 이산화물과 결합 된 지르코늄은 일반적으로 다이아몬드 대체물로 사용되는 큐빅 지르코니아를 생성합니다.
• 지르코늄은 독성이 매우 낮으며 인간은 하루에 약 50 마이크로 그램 (1.8 x 10-6 온스)을 섭취하는 것으로 추정됩니다. Lenntech에 따르면 대부분은 흡수되지 않고 소화계를 통과합니다.
• Minerals Education Coalition에 따르면 인체는 약 0.000001 %의 지르코늄으로 구성되어 있습니다.
• 용도 Chemicool에 따르면, 지르콘 산 리튬의 성분은 대기 중의 과도한 이산화탄소를 흡수하는 데 유용 할 수 있습니다.
• 2000 년 호주에서 발견 된 지르콘을 함유 한 바위는 44 억년 전으로 추정되며 산소 동위 원소 비율 ( O16 / O18)은 2014 년 Nature 지에 실린 과학 저술가 인 John Emsley가 쓴 기사에 따르면 지구에서 생명체가 이전에 믿었던 것보다 거의 5 억 년 일찍 시작되었음을 보여주었습니다.
• 지르코늄 분말은 자연적으로 점화 될 수 있습니다. Chemicool에 따르면 공기 중 . Emsley에 따르면 이러한 특성 때문에 분말 형 지르코늄이 폭발 장치에 사용되는 경우가 있습니다.
• 질병 통제 예방 센터에 따르면 지르코늄 분말은 단기 노출시 눈에 자극을 줄 수 있으며 유해 할 수 있습니다. 장기간 또는 반복적 인 노출을 위해 폐에 부착합니다.

현재 연구

내식성과 강도에 대한 내성이 높으면 지르코늄이 여러 화합물에 존재하기 때문에 의료 용도. Zirconia Concept에 따르면, 의학에서 지르코늄 화합물의 사용은 고관절 보철물을 제조하는 데 사용 된 1969 년에 시작되었습니다. 지르코니아 (ZrO2) 보철물은 티타늄, 강철 및 알루미늄의 대안으로 개발되었으며 더 탄력적이고 생체 적합성이 더 우수한 것으로 나타났습니다. 지난 40 년 동안 지르코니아 보철물을 사용한 약 300,000 명의 환자는 부정적인 반응을 보이지 않았습니다.

지르코니아는 지르코니아 개념에 따라 치과 수복물에도 널리 사용되며 일반적으로이 트리아 (ZrO2Y2O3)로 안정화됩니다. 이 트리아-지르코니아 화합물은 다른 재료에 비해 많은 이점이 있습니다. 인체와 더 잘 어울리 며 강철보다 굽힘 강도가 2 배, 압축 저항이 4 배입니다. 또한 많은 식품에서 발견되는 산 염기에 대한 내성이 더 큽니다.

의료 분야에서 지르코늄 합금을 사용하기위한 다른 새로운 아이디어로는 1999 년 미국 발명가 인 James Davidson과 Lee Tuneberg가 출원 한 특허가 있습니다. 그들은 니오븀, 티타늄, 지르코늄 및 몰리브덴 (NbTiZrMo)을 포함하는 합금과 치과 및 기타 의료 기기에 대한 이점을 설명합니다. 합금의 지르코늄은 더 높은 기계적 특성을 제공 할뿐만 아니라 용융 온도를 낮추고 (티타늄과 함께) 안정화를 강화하고 내식성을 향상시킵니다.

일본 과학자 인 Shuichi Miyazaki, Kim Heeyoung 및 Yosuke Sato가 2012 년에 제출 한 또 다른 특허는 생물 및 의학 분야에서 사용할 수있는 초 탄성 특성을 가진 지르코늄 합금에 대해 설명합니다. 지르코늄은 티타늄, 니오븀 및 주석 또는 알루미늄 또는 둘 다와 합금됩니다. 합금은 Young s modulus 값에 따라 인체 뼈의 탄성과 유사하므로 인공 뼈, 관절, 치아는 물론 교정 용 와이어, 스텐트, 뼈판 등 인체 내부에서 사용하기에 이상적인 소재입니다. , 및 기타 의료용 임플란트.

치과 및 의료용 합금의 지르코늄 및 기타 원소는 무독성이지만 재료 자체가 장기간에 걸쳐 부작용이 없는지 확인하기위한 연구가 진행 중입니다. 기간. 2016 년 PLOS One에 발표 된 이탈리아의 한 과학자 그룹이 비만 참가자 그룹을 대상으로 한 그러한 연구에서 지르코늄 임플란트와 염증, 골격 및 결합 조직 장애와 같은 일부 건강 문제 사이에 연관성이있을 수 있음을 발견했습니다. 특정 생물학적 마커 (miRNA)의 변화량은 매우 적고 시간이 지남에 따라 축적되어 정확한 원인을 파악하기 어려울 수 있습니다. 추가 연구가 필요하지만이 연구는 인체와 이식 된 의료 기기 간의 연관성을 이해하는 데 도움이되었습니다. 저자에 따르면 목표는 mrRNA를 활용하여 상처 치유 및 숙주-임플란트 통합을 돕는 것입니다.