ज़िरकोनियम: इतिहास, गुण, संरचना, जोखिम, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

Zirconium एक धातु तत्व यह है कि आवर्त सारणी और जो रासायनिक प्रतीक Zr का प्रतिनिधित्व करती है के समूह 4 में स्थित है। यह टाइटेनियम के समान समूह के अंतर्गत आता है, इसके नीचे और हाफ़नियम के ऊपर होता है।

इसका नाम "सर्कस" से कोई लेना-देना नहीं है, लेकिन खनिजों के सुनहरे या सुनहरे रंग के साथ जहां इसे पहली बार पहचाना गया था। पृथ्वी की पपड़ी में, और महासागरों में, आयनों के रूप में इसके परमाणु सिलिकॉन और टाइटेनियम के साथ जुड़े हुए हैं, इसलिए रेत और बजरी का एक घटक है।

धातु जिक्रोनियम बार। स्रोत: डैनी पेंग

हालांकि, यह पृथक खनिजों में भी पाया जा सकता है; जिक्रोन सहित, जिरकोनियम ऑर्थोसिलिकेट। इसी तरह, हम बैडलेइट का उल्लेख कर सकते हैं, जो कि इसके ऑक्साइड के खनिज रूप ZrO _{2 से} मेल खाती है, जिसे जिरकोनिया कहा जाता है। इन नामों के लिए यह स्वाभाविक है: 'जिरकोनियम', 'जिरकोन' और 'जिरकोनिया' परस्पर जुड़ने और भ्रम पैदा करने के लिए।

1789 में इसके खोजकर्ता मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ थे; जबकि पहले व्यक्ति ने इसे अलग करने के लिए, एक अशुद्ध और अनाकार रूप में, 1824 में जोंस जकोब बेरजेलियस था। वर्षों बाद, उच्च शुद्धता के जिक्रोन के नमूने प्राप्त करने के लिए प्रक्रियाओं में सुधार किया गया था, और इसके गुणों में वृद्धि के रूप में इसके अनुप्रयोगों में वृद्धि हुई थी।

ज़िरकोनियम एक चांदी सफेद धातु (शीर्ष छवि) है जिसमें जंग के लिए एक उच्च प्रतिरोध है, और अधिकांश एसिड के खिलाफ एक उच्च स्थिरता है; हाइड्रोफ्लोरिक और गर्म सल्फ्यूरिक एसिड को छोड़कर। यह एक गैर विषैले तत्व है, हालांकि यह अपनी पायरोफोरेसी के कारण आसानी से आग पकड़ सकता है, न ही इसे पर्यावरण के लिए हानिकारक माना जाता है।

क्रूसिबल, फाउंड्री मोल्ड्स, चाकू, घड़ियां, पाइप, रिएक्टर, नकली हीरे जैसी सामग्री, दूसरों के बीच, जिरकोनियम, इसके ऑक्साइड और इसके मिश्र धातुओं से निर्मित की गई है। इसलिए, टाइटेनियम के साथ, एक विशेष धातु और एक अच्छा उम्मीदवार जब सामग्री डिजाइन करते हैं जो शत्रुतापूर्ण परिस्थितियों का सामना करना पड़ता है।

दूसरी ओर, जिरकोनियम से अधिक परिष्कृत अनुप्रयोगों के लिए सामग्री डिजाइन करना भी संभव हो गया है; उदाहरण के लिए: organometallic चौखटे या कार्बनिक धातु चौखटे, जो विषम उत्प्रेरक, अवशोषक, अणुओं के भंडारण, पारगम्य ठोस के रूप में काम कर सकते हैं।

इतिहास

मान्यता

प्राचीन सभ्यताओं को पहले से ही जिरकोनियम खनिजों के बारे में पता था, विशेष रूप से जिक्रोन, जो सोने के समान एक रंग के सुनहरे जवाहरात के रूप में दिखाई देता है; वहाँ से इसने अपना नाम 'ज़ारगुन' शब्द से लिया, जिसका अर्थ है 'गोल्डन कलर', क्योंकि इसके ऑक्साइड को पहली बार मिनरल जेरेनोन से पहचाना गया था, जो जिरकोन (जिरकोनियम ऑर्थोसिलिकेट) से बना था।

यह मान्यता जर्मन रसायनज्ञ मार्टिन क्लैप्रोथ द्वारा 1789 में बनाई गई थी, जब वह सर लंका (तब सीलोन द्वीप कहा जाता था) से लिए गए फूस के नमूने का अध्ययन कर रहे थे, और जिसे उन्होंने क्षार के साथ भंग कर दिया था। उन्होंने इस ऑक्साइड को जिरकोनिया नाम दिया, और पाया कि इसमें 70% खनिज है। हालांकि, वह अपने धातु रूप में इसे कम करने के अपने प्रयासों में विफल रहा।

एकांत

1808 में, बिना किसी सफलता के सर हम्फ्री डेवी ने ज़िरकोनिया को कम करने की कोशिश की, उसी विधि का उपयोग करके, जिससे वे धातु के पोटेशियम और सोडियम को अलग करने में सक्षम थे। यह 1824 तक नहीं था कि स्वीडिश रसायनज्ञ जैकब बर्ज़ेलियस ने धातु पोटेशियम के साथ अपने पोटेशियम फ्लोराइड (K ₂ ZrF ₆) के मिश्रण को गर्म करके अशुद्ध और अनाकार ज़िरकोनियम प्राप्त किया था ।

हालांकि, बर्ज़ेलियस का जिरकोनियम बिजली का एक खराब कंडक्टर था, साथ ही किसी भी उपयोग के लिए एक अप्रभावी सामग्री होने के कारण जो इसके स्थान पर अन्य धातुओं की पेशकश कर सकता था।

क्रिस्टल बार प्रक्रिया

जिरकोनियम एक सदी के लिए भूल गया, 1925 तक डच वैज्ञानिकों एंटोन एडुअर्ड वैन अर्केल और जन हेंड्रिक डी बोअर ने उच्च शुद्धता की धातु जिक्रोनियम प्राप्त करने के लिए क्रिस्टलीय बार की प्रक्रिया को तैयार किया।

इस प्रक्रिया में ज़िरकोनियम टेट्राऑक्साइड, ZrI ₄, एक गरमागरम टंगस्टन फिलामेंट पर गर्म करना शामिल था, ताकि Zr ⁴⁺ समाप्त होकर Zr तक कम हो जाए; और परिणाम यह हुआ कि जिरकोनियम का एक क्रिस्टलीय बार टंगस्टन को कोट कर दिया (पहली छवि में एक के समान)।

क्रोल प्रक्रिया

अंत में, क्रॉल प्रक्रिया को 1945 में धातु के जिरकोनियम को एक उच्चतर शुद्धता और कम लागत पर प्राप्त करने के लिए लागू किया गया था, जिसमें टिर्राक्साइड के बजाय जिरकोनियम टेट्राक्लोराइड, ZrCl ₄ का उपयोग किया जाता है।

भौतिक और रासायनिक गुण

भौतिक उपस्थिति

एक चमकदार सतह और चांदी के रंग के साथ धातु। यदि यह जंग लगाता है, तो यह गहरे भूरे रंग का हो जाता है। बारीक रूप से विभाजित यह एक धूसर और अनाकार पाउडर (सतही बोल) है।

परमाणु क्रमांक

40

अणु भार

91.224 जी / मोल

गलनांक

1855 ºC

क्वथनांक

4377 º सी

स्वयं जलने का तापमान

330 º सी

घनत्व

कमरे के तापमान पर: 6.52 ग्राम / सेमी ³

गलनांक पर: 5.8 ग्राम / सेमी ³

फ्यूजन की गर्मी

14 केजे / मोल

वाष्पीकरण का ताप

591 केजे / मोल

मोलर ताप क्षमता

25.36 J / (मोल K)

वैद्युतीयऋणात्मकता

1.33 पॉलिंग पैमाने पर

आयनीकरण ऊर्जा

-फर्स्ट: 640.1 kJ / mol (Zr ⁺ गैस)

-सेकंड: 1270 kJ / mol (Zr ²⁺ गैसीय)

-थ्रेड: 2218 kJ / mol (Zr ³⁺ गैसीय)

ऊष्मीय चालकता

22.6 डब्ल्यू / (एम के)

विधुतीय प्रतिरोधकर्ता

20 डिग्री सेल्सियस पर 421 at मी

मोह कठोरता

5.0

जेट

ज़िरकोनियम लगभग सभी मजबूत एसिड और ठिकानों में अघुलनशील है; पतला, केंद्रित या गर्म। यह इसकी सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत के कारण होता है, जो वायुमंडल के संपर्क में आने पर तेजी से बनता है, धातु को कोटिंग करता है और इसे नष्ट होने से रोकता है। हालांकि, यह हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में बहुत घुलनशील है, और गर्म सल्फ्यूरिक एसिड में थोड़ा घुलनशील है।

यह सामान्य परिस्थितियों में पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन हाइड्रोजन को छोड़ने के लिए उच्च तापमान पर अपने वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करता है:

Zr + 2 H ₂ O → ZrO ₂ + 2 H ₂

और यह उच्च तापमान पर सीधे हैलोजन के साथ भी प्रतिक्रिया करता है।

संरचना और इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन

धात्विक बंधन

ज़िरकोनियम परमाणु अपने धात्विक बंधन के लिए एक-दूसरे के धन्यवाद के साथ बातचीत करते हैं, जो उनके वैलेंस इलेक्ट्रॉनों द्वारा नियंत्रित होता है, और उनके इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार ये 4 डी और 5 एस ऑर्बिटल्स में पाए जाते हैं:

4d ² 5s ²

इसलिए, ज़िरकोनियम में चार वैलिड बैंड होते हैं, जो क्रिस्टल में सभी Zr परमाणुओं के क्रमशः 4d और 5s ऑर्बिटल्स के ओवरलैपिंग के उत्पाद होते हैं। ध्यान दें कि यह इस तथ्य के अनुरूप है कि जिरकोनियम आवर्त सारणी के समूह 4 में तैनात है।

इस "इलेक्ट्रॉनों के समुद्र" का परिणाम, क्रिस्टल की सभी दिशाओं में प्रचारित और वितरित है, एक सामंजस्य बल है जो अन्य धातुओं की तुलना में जिरकोनियम के अपेक्षाकृत उच्च पिघलने बिंदु (1855ºC) में परिलक्षित होता है।

क्रिस्टलीय चरणों

इसी तरह, यह बल या धात्विक बंधन एक कॉम्पैक्ट हेक्सागोनल संरचना (hpp) को परिभाषित करने के लिए Zr परमाणुओं को आदेश देने के लिए जिम्मेदार है; यह α-Zr के रूप में चिह्नित इसके दो क्रिस्टलीय चरणों में से पहला है।

इस बीच, शरीर में केंद्रित एक घन संरचना के साथ दूसरा क्रिस्टलीय चरण, β-Zr, प्रकट होता है जब जिक्रोनियम को 863.C तक गर्म किया जाता है। यदि दबाव बढ़ता है, तो pressure-Zr की bcc संरचना विकृत हो जाएगी; यह Zr परमाणुओं के बीच की दूरी को संकुचित और छोटा कर देता है।

ऑक्सीकरण संख्या

ज़िरकोनियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास एक बार में पता चलता है कि इसका परमाणु चार इलेक्ट्रॉनों तक को खोने में सक्षम है यदि यह तत्वों को खुद से अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव के साथ जोड़ता है। इस प्रकार, यदि Zr ⁴⁺ केशन का अस्तित्व मान लिया जाता है, जिसका आयनिक चार्ज घनत्व बहुत अधिक है, तो इसकी संख्या या ऑक्सीकरण अवस्था +4 या Zr (IV) होगी।

वास्तव में, यह इसकी ऑक्सीकरण संख्या का मुख्य और सबसे स्थिर है। उदाहरण के लिए, यौगिकों की निम्नलिखित श्रृंखला में जिक्रोनियम +4: ZrO ₂ (Zr ⁴⁺ O ₂ ^2-), Zr (WO ₄) ₂, ZrBr ₄ (Zr ⁴⁺ Br ₄ ^-) और ZrI ₄ (Zr ^{4) है। +} I ₄ ^-)।

ज़िरकोनियम में अन्य सकारात्मक ऑक्सीकरण संख्याएं भी हो सकती हैं: +1 (Zr ⁺), +2 (Zr ²⁺) और +3 (Zr ³⁺); हालाँकि, इसके यौगिक बहुत दुर्लभ हैं, इसलिए इस बिंदु पर चर्चा किए जाने पर वे शायद ही माने जाते हैं।

बहुत कम जिरकोनियम नकारात्मक ऑक्सीकरण संख्याओं के साथ माना जाता है: -1 (Zr ^-) और -2 (Zr ^2-), "जिरकोनाइड" आयनों के अस्तित्व को मानते हुए।

गठित होने वाली स्थितियों के लिए, उन्हें विशेष होना चाहिए, जिस तत्व के साथ यह संयुक्त है, उसमें ज़िरकोनियम की तुलना में कम विद्युत प्रवाह होना चाहिए, या इसे एक अणु से बांधना चाहिए; जैसा कि यह आयनिक कॉम्प्लेक्स ^{2- के} साथ होता है, जिसमें CO के छह अणु एक केंद्र Zr ^{2- के} साथ समन्वय करते हैं ।

कहां खोजे और प्राप्त करे

जिक्रोन

कठोर जिक्रोन क्रिस्टल क्वार्ट्ज में एम्बेडेड। स्रोत: रोब लैविंस्की, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

ज़िरकोनियम पृथ्वी की पपड़ी और समुद्र में काफी प्रचुर मात्रा में मौजूद तत्व है। इसका मुख्य अयस्क खनिज जिक्रोन (ऊपरी छवि) है, जिसकी रासायनिक संरचना ZrSiO ₄ या ZrO ₂ · OO _{2 है}; और कुछ हद तक, इसकी कमी के कारण, खनिज बैडलेलाइट, जो लगभग पूरी तरह से जिरकोनिया, ZrO _{2 से बना है} ।

ज़िरकोनियम, सिलिकॉन और टाइटेनियम के साथ जुड़ने के लिए एक मजबूत भू-रासायनिक प्रवृत्ति को दर्शाता है, यही वजह है कि यह समुद्र तटों, जलोढ़ जमा और झील के फर्श, साथ ही आग्नेय चट्टानों का उन्मूलन नहीं किया गया है जो रेत और बजरी को समृद्ध कर रहे हैं ।

उपचार और प्रक्रिया को क्रोल करें

इसलिए, जिरकोन क्रिस्टल को पहले रूटाइल और इल्मेनाइट, टीआईओ ₂, और क्वार्ट्ज से भी अलग करना होगा, SiO ₂ । इसके लिए, रेत को इकट्ठा किया जाता है और सर्पिल सांद्रक में रखा जाता है, जहां उनके खनिज अपने घनत्व में अंतर के आधार पर अलग हो जाते हैं।

टाइटेनियम ऑक्साइड को एक चुंबकीय क्षेत्र को लागू करने के द्वारा अलग किया जाता है, जब तक कि शेष ठोस में केवल जिरकोन (अब टीआईओ ₂ या SiO ₂) न हों। एक बार यह हो जाने के बाद, क्लोरीन गैस का उपयोग ZrO ₂ को ZrCl _{4 में} बदलने के लिए कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है, जैसा कि क्रोल प्रक्रिया में टाइटेनियम के साथ किया जाता है:

ZrO ₂ + 2Cl ₂ + 2C (900 ° C) → ZrCl ₄ + 2CO

और अंत में, ZrCl ₄ को पिघले हुए मैग्नीशियम के साथ कम किया जाता है:

ZrCl ₄ + 2Mg (1100 ° C) → 2MgCl ₂ + Zr

ZrO ₂ से प्रत्यक्ष कमी का कारण प्रदर्शन नहीं किया गया है क्योंकि कार्बाइड बन सकते हैं, जिन्हें कम करना और भी मुश्किल है। उत्पन्न ज़िरकोनियम स्पंज हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान से धोया जाता है, और धातु ज़िरकोनियम छड़ बनाने के लिए हीलियम के एक निष्क्रिय वातावरण के तहत पिघलाया जाता है।

ज़िरकोनियम से हेफ़नियम का पृथक्करण

इसकी परमाणुओं के बीच रासायनिक समानता के कारण, इसकी संरचना में ज़िरकोनियम का कम प्रतिशत (1 से 3%) है।

यह अकेले आपके अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए कोई समस्या नहीं है; हालांकि, हेफ़नियम न्यूट्रॉन के लिए पारदर्शी नहीं है, जबकि ज़िरकोनियम है। इसलिए, धातु रिएक्टरों को परमाणु रिएक्टरों में इस्तेमाल करने के लिए हेफ़नियम की अशुद्धियों से शुद्ध किया जाना चाहिए।

इसे प्राप्त करने के लिए, मिश्रण पृथक्करण तकनीकों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि क्रिस्टलीकरण (उनके फ्लोराइड लवणों का) और अंशांकित आसवन (उनके टेट्राक्लोराइड्स), और तरल-तरल निष्कर्षण, सॉल्वैंट्स मिथाइल आइसोब्यूटेन कीटोन और पानी का उपयोग करते हैं।

आइसोटोप

ज़िरकोनियम पृथ्वी पर चार स्थिर समस्थानिकों और एक रेडियोधर्मी के मिश्रण के रूप में पाया जाता है, लेकिन इतने लंबे आधे जीवन (टी _1/2 = 2.0 · 10 ¹⁹ वर्ष) के साथ यह व्यावहारिक रूप से उतना ही स्थिर है। अन्य।

ये पाँच समस्थानिक, अपने संबंधित बहुतायत के साथ, नीचे सूचीबद्ध हैं:

- ⁹⁰ Zr (51.45%)

- ⁹¹ Zr (11.22%)

- ⁹² Zr (17.15%)

- ⁹⁴ Zr (17.38%)

- ⁹⁶ Zr (2.80%, ऊपर वर्णित रेडियोधर्मी)

91,224 u का औसत परमाणु द्रव्यमान होना, जो ⁹¹ Zr की तुलना में ⁹⁰ Zr के करीब है । यह "वजन" दर्शाता है कि इसके उच्च परमाणु द्रव्यमान समस्थानिकों को भारित औसत गणना में ध्यान में रखा जाता है।

⁹⁶ Zr के अलावा, प्रकृति में एक और रेडियो आइसोटोप है: ⁹³ Zr (टी _1/2 = 1.53 · 10 ⁶ वर्ष)। हालांकि, यह ट्रेस मात्रा में पाया जाता है, इसलिए औसत परमाणु द्रव्यमान, 91.224 यू में इसका योगदान नगण्य है। यही कारण है कि जिरकोनियम को रेडियोधर्मी धातु के रूप में वर्गीकृत किया जाना दूर है।

ज़िरकोनियम के पांच प्राकृतिक समस्थानिकों, और रेडियोसोटोपोट ⁹³ Zr के अलावा, अन्य कृत्रिम बनाए गए हैं (28 अब तक), जिनमें से ⁸⁸ Zr (t _1/2 = 83.4 दिन), ⁸⁹ Zr (t _1/2 = 78.4 घंटे) और ¹¹⁰ Zr (30 मिलीसेकंड)।

जोखिम

धातु

ज़िरकोनियम एक अपेक्षाकृत स्थिर धातु है, इसलिए इसकी कोई भी प्रतिक्रिया जोरदार नहीं है; जब तक यह एक महीन विभाजित पाउडर के रूप में नहीं मिलता है। जब जिरकोनिया शीट की सतह को सैंडपेपर के साथ खरोंच किया जाता है, तो इसकी पायरोफोरसिटी के कारण गरमागरम चिंगारी निकलती है; लेकिन ये तुरंत हवा में बुझ जाते हैं।

हालांकि, जो एक संभावित अग्नि खतरे का प्रतिनिधित्व करता है वह ऑक्सीजन की उपस्थिति में जिरकोनियम पाउडर को गर्म करता है: यह एक लौ से जलता है जिसका तापमान 4460 डिग्री सेल्सियस होता है; सबसे गर्म धातुओं में से एक।

जिरकोनियम (⁹³ Zr और ⁹⁶ Zr) के रेडियोधर्मी समस्थानिक इतनी कम ऊर्जा के विकिरण का उत्सर्जन करते हैं कि वे जीवित प्राणियों के लिए हानिरहित हैं। उपरोक्त सभी के बाद, यह इस क्षण के लिए कहा जा सकता है कि धातु जिक्रोनियम एक गैर विषैले तत्व है।

आयन

जिरकोनियम आयन, Zr ⁴⁺, कुछ खाद्य पदार्थों (सब्जियों और पूरे गेहूं) और जीवों के भीतर प्रकृति में व्यापक रूप से फैला हुआ पाया जा सकता है। मानव शरीर में 250 मिलीग्राम ज़िरकोनियम की औसत एकाग्रता होती है, और अब तक ऐसे कोई अध्ययन नहीं हैं जिन्होंने इसके सेवन की थोड़ी अधिकता के कारण इसे लक्षणों या बीमारियों से जोड़ा है।

Zr ⁴⁺ इसके साथ होने वाले आयनों के आधार पर हानिकारक हो सकता है। उदाहरण के लिए, उच्च सांद्रता पर ZrCl ₄ को चूहों के लिए घातक दिखाया गया है, कुत्तों को भी प्रभावित कर रहा है, क्योंकि यह उनकी लाल रक्त कोशिकाओं की संख्या को कम करता है।

ज़िरकोनियम लवण आंखों और गले में जलन पैदा कर रहे हैं, और यह व्यक्ति पर निर्भर है कि वे त्वचा पर जलन कर सकते हैं या नहीं। फेफड़ों के संबंध में, उन लोगों में कुछ असामान्यताएं बताई गई हैं, जिन्होंने उन्हें दुर्घटना से घायल किया है। दूसरी ओर, कोई भी चिकित्सा अध्ययन नहीं है जो प्रमाणित करता है कि जिरकोनियम कार्सिनोजेनिक है।

इसे ध्यान में रखते हुए, यह कहा जा सकता है कि धातु ज़िरकोनिया और न ही इसके आयन, एक खतरनाक स्वास्थ्य जोखिम पैदा करते हैं। हालांकि, जिरकोनियम यौगिक होते हैं जिनमें आयन होते हैं जो स्वास्थ्य और पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं, खासकर अगर वे कार्बनिक और सुगंधित आयन हैं।

अनुप्रयोग

- धातु

ज़िरकोनियम, एक धातु के रूप में, इसके गुणों के लिए विभिन्न अनुप्रयोगों का धन्यवाद करता है। जंग के लिए इसका उच्च प्रतिरोध, और मजबूत एसिड और ठिकानों, साथ ही अन्य प्रतिक्रियाशील पदार्थों के हमले के लिए, यह पारंपरिक रिएक्टरों, पाइप और हीट एक्सचेंजर्स के निर्माण के लिए एक आदर्श सामग्री बनाता है।

इसी तरह, ज़िरकोनियम और इसकी मिश्र धातु के साथ दुर्दम्य सामग्री बनाई जाती है जो अत्यधिक या नाजुक परिस्थितियों का सामना करना पड़ता है। उदाहरण के लिए, उनका उपयोग जहाजों और अंतरिक्ष वाहनों, या निष्क्रिय सर्जिकल उपकरणों के लिए कास्टिंग मोल्ड, लिबास और टर्बाइन बनाने के लिए किया जाता है ताकि वे शरीर के ऊतकों के साथ प्रतिक्रिया न करें।

दूसरी ओर, इसकी आतिशबाजी का उपयोग हथियार और आतिशबाजी बनाने के लिए किया जाता है; चूंकि बहुत महीन जिरकोनियम के कण बहुत आसानी से जल सकते हैं, जिससे गरमागरम चिंगारियां निकलती हैं। उच्च तापमान पर ऑक्सीजन के साथ इसकी उल्लेखनीय प्रतिक्रियाशीलता का उपयोग वैक्यूम सील ट्यूबों के अंदर और प्रकाश बल्बों के अंदर पकड़ने के लिए किया जाता है।

हालांकि, सभी के ऊपर इसका सबसे महत्वपूर्ण उपयोग परमाणु रिएक्टरों के लिए एक सामग्री के रूप में सेवा करना है, क्योंकि जिरकोनियम रेडियोधर्मी क्षय में जारी न्यूट्रॉन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

- ज़िरकोनिया

घन जिरकोनिया हीरा। स्रोत: पिक्साबे

जिरकोनिया (ZrO ₂) का उच्च गलनांक (2715)C) यह दुर्दम्य पदार्थों के निर्माण के लिए जिक्रोनियम का एक और बेहतर विकल्प बनाता है; उदाहरण के लिए, क्रूसिबल जो तापमान में अचानक बदलाव का विरोध करते हैं, कठोर सिरेमिक, स्टील वालों की तुलना में चाकू तेज होते हैं, ग्लास, दूसरों के बीच।

जिरकोनिया की एक किस्म जिसे ia क्यूबिक जिरकोनिया’कहा जाता है, का उपयोग गहनों में किया जाता है क्योंकि इसका उपयोग स्पार्कलिंग फेशियल डायमंड्स (ऊपर चित्र) की सही प्रतिकृतियां बनाने के लिए किया जा सकता है।

- बिक्री और अन्य

अकार्बनिक या कार्बनिक जिक्रोनियम लवण, साथ ही अन्य यौगिकों में अनगिनत अनुप्रयोग हैं, जिनके बीच हम उल्लेख कर सकते हैं:

मिट्टी और झूठे रत्नों को चमकाने के लिए पीले और पीले रंग के टुकड़े (ZrSiO ₄)

-कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषक (Li ₂ ZrO ₃)

कागज उद्योग (जिक्रोनियम एसीटेट) में परिवर्तन

-एंटिपर्सपिरेंट्स (ZROCl ₂ और जिरकोनियम और एल्यूमीनियम के जटिल लवण का मिश्रण)

मुद्रण के लिए -Paints और स्याही

-किडनी डायलिसिस उपचार और पानी में दूषित पदार्थों को हटाने के लिए (फॉस्फेट और जिरकोनियम हाइड्रॉक्साइड)

-Adhesives

कार्बनिक संशोधन, ऑक्सीकरण और हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं (किसी भी जिरकोनियम यौगिक जो उत्प्रेरक गतिविधि को दर्शाता है) के लिए कारक

-सीमेंट की तरलता बढ़ाने के लिए विज्ञापन

-आकली आयन पारगम्य ठोस

- ऑर्गोनोमेटेलिक फ्रेम

Zr ⁴⁺ आयनों के रूप में ज़िरकोनियम परमाणु ऑक्सीजन के साथ समन्वय बंधन बना सकते हैं, Zr ^IV -O, इस तरह से कि यह ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक लिगेंड के साथ समस्याओं के बिना बातचीत कर सकता है; अर्थात्, जिरकोनियम विभिन्न ऑर्गेनोमेट्रिक यौगिकों को बनाने में सक्षम है।

इन यौगिकों, संश्लेषण मापदंडों को नियंत्रित करके, ऑर्गनोमेट्रिक फ्रेमवर्क बनाने के लिए उपयोग किया जा सकता है, जिसे धातु कार्बनिक फ्रेमवर्क (एमओएफ) के रूप में जाना जाता है, अंग्रेजी में इसके संक्षिप्त रूप के लिए: मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क)। ये सामग्री अत्यधिक झरझरा होने और जिओलाइट्स की तरह आकर्षक तीन आयामी संरचनाएं होने के लिए बाहर खड़े हैं।

इसके अनुप्रयोग बहुत हद तक निर्भर करते हैं जिन पर कार्बनिक लिगैंड्स को ज़िरकोनियम के साथ समन्वय करने के लिए चुना जाता है, साथ ही साथ संश्लेषण की स्थिति (तापमान, पीएच, सरगर्मी और प्रतिक्रिया समय, दाढ़ अनुपात, विलायक की मात्रा, आदि) के अनुकूलन पर।

UiO -66

उदाहरण के लिए, जिरकोनियम के MOF में हम UiO-66 का उल्लेख कर सकते हैं, जो Zr-terephthalate इंटरैक्शन (terephthalic acid से) पर आधारित है। इस अणु है, जो के रूप में कार्य एक ligand Zr के साथ समन्वित ⁴⁺ उनके -COO समूहों द्वारा ^-, चार बांड Zr-ओ का गठन किया।

केनेथ सुस्लिक के नेतृत्व में इलिनोइस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने देखा कि गहन मैकेनिकल बलों के तहत यूआईओ -66, चार जेडआर-ओ बांड में से दो के टूटने पर संरचनात्मक विरूपण से गुजरता है।

नतीजतन, यूआईओ -66 का उपयोग एक सामग्री के रूप में किया जा सकता है जो यांत्रिक ऊर्जा को नष्ट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, यहां तक ​​कि आणविक भंग से पहले एक टीएनटी के विस्फोट के बराबर दबाव को समझने में सक्षम है।

MOFs-808

ट्राइसेमिक एसिड के लिए terephthalic एसिड का आदान-प्रदान करके (पदों 2, 4, 6 में तीन -OH समूह के साथ एक बेंजीन अंगूठी), जिरकोनियम के लिए एक नया ऑर्गोनोमेट्रिक मचान उभरता है: MOFs-808।

इसके गुणों और हाइड्रोजन भंडारण सामग्री के रूप में कार्य करने की क्षमता का अध्ययन किया गया है; यही है, एच ₂ अणु MOFs-808 के छिद्रों की मेजबानी करते हैं, और जब आवश्यक हो तो उन्हें निकालते हैं।

MIP-202

और अंत में हमारे पास पेरिस में इंस्टीट्यूट ऑफ पोरस मटीरियल से MOFs MIP-202 है। इस बार उन्होंने बाइंडर के रूप में एसपारटिक एसिड (एक एमिनो एसिड) का इस्तेमाल किया। फिर से, Zr-O बांड Zr ⁴⁺ और एस्पार्टेट (डिप्रोटनेटेड -COOH समूह) के ऑक्सीजेंस, दिशात्मक बल हैं जो इस सामग्री के तीन-आयामी और झरझरा संरचना को आकार देते हैं।

MIP-202 एक प्रोटॉन (H ⁺) का एक उत्कृष्ट संवाहक साबित हुआ, जो इसके छिद्रों से होते हुए एक डिब्बे से दूसरे में जाता है। इसलिए, यह प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली के लिए एक निर्माण सामग्री के रूप में उपयोग के लिए एक उम्मीदवार है; जो भविष्य की हाइड्रोजन बैटरी के विकास के लिए आवश्यक हैं।

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