Физические и химические свойства циркония

Цирконий был открыт в 1789 г. Клапротом, который выделил двуокись циркония из минерала циркона. В свободном виде цирконий получен впервые в 1824 г. Берцелиусом при восстановлении фторцирконата калия натрием. Только в 1925 г. Ван Аркелю и Де Буру методом термической диссоциации удалось получить компактный высокочистый цирконий. Чистый цирконий обладает рядом ценных физических и химических свойств. Цирконий имеет малое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов, характеризуется замечательными антикоррозионными и механическими свойствами, а поэтому широко применяется в атомной технике, химическом машиностроении, металлургии. Производств циркония в последние годы бурно развивается. К концу 50-х годов производство металлического циркония только в США составило около 1500 m ежегодно [177]. [c.5]

По физическим и химическим свойствам цирконий очень похож на титан. Это ковкий тугоплавкий металл (точка плавления 1830°) с удельным весом 6,5. Подобно титану, будучи совершенно хими- [c.671]

Близость химических свойств циркония и гафния во многом определяет специфику аналитических методов определения последнего. Для количественного определения гафния особое значение приобретают физические методы (рентгеноспектральные, спектральные и др.). Химические и физико-химические методы применяются в меньшей степени, так как в этом случае необходимо предварительное отделение гафния от сопутствующих элементов, в том числе и от циркония, что связано с большими трудностями. Для удаления циркония рекомендуется применять хроматографические, экстракционные, ректификационные и другие способы. Гравиметрические методы в настоящее время используются мало из-за длительности анализа. Значительное место в гравиметрических методах определения гафния и циркония и отделения их от других металлов занимают органические кислоты и их соли. Применение органических веществ позволяет повысить специфичность реакции на эти металлы. Больше внимания уделяется разработке быстрых и точных рентгеноспектральных, спектрографических и спектрофотометрических методов количественного определения гафния. [c.366]

Химические свойства циркония и гафния настолько близки, что эти металлы определяют обычно вместе как цирконий , если не используют физические методы, например дуговую или искровую эмиссионную спектроскопию. Однако недавно было предложено раздельно определять цирконий и гафний при помощи ксиленолового оранжевого или метилтимолового синего после спектрофотометрического измерения в кислой среде суммы комплексов гафния и циркония для маскирования циркония добавляют перекись водорода [48]. Разработан аналитический метод разделения циркония и гафния в виде их сульфатных комплексов на анионообменной смоле [49] . [c.371]

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИРКОНИЯ [c.247]

Малое число валентных электронов во внешнем слое атомов титана, циркония и гафния обусловливает металлические свойства этих элементов. И действительно, перечисленные элементы в виде простых веществ обладают физическими свойствами, характерными для металлов (имеют вид стали). По своим химическим свойствам они проявляют признаки металличности. В частности, элементы подгруппы титана газообразных водородистых соединений не образуют. [c.463]

Физические и химические свойства. Титан, цирконий и гафний — типичные металлы. Металлическая активность их растет с увеличением порядкового номера. Существуют они в двух полиморфных видоизменениях низкотемпературных а-формах с гексагональной решеткой плотной упаковки и высокотемпературных Р-формах с кубической объемно центрированной решеткой. [c.409]

Физические и химические свойства. Титан, цирконий и гафний, как и все переходные элементы,— металлы. Они существуют в двух полиморфных модификациях при низкой температуре их решетка гексагональная плотноупакованная (к.ч. 12 а-модификация), при высокой — объемно-центрированная кубическая (к.ч. 8 -модификация). При таких больших координационных числах имеющихся валентных электронов недостаточно для образования обычных валентных связей, поэтому у них реализуется металлическая связь, основанная на обобществлении валентных электронов всеми атомами. Отличительная особенность металлической связи — отсутствие направленности, вследствие чего в кристалле возможно значительное смещение атомов без нарушения связи. Этим объясняется высокая пластичность всех трех металлов, в первую очередь их а-модификаций. Наиболее пластичен титан, гафний наиболее тверд и труднее поддается механической обработке.,/Образование о.ц.к. структур у -модификаций, по всей вероятности, связано с некоторой локализацией связи появление определенной направленности, характерной для ковалентной связи, объясняет большую твердость и меньшую пластичность -модификаций титана, циркония и гафния. [c.211]

Такие металлы, как титан, тантал, молибден, цирконий,, ниобий и другие, а также ряд нитридов, карбидов, силицидов тугоплавких металлов нашли применение в некоторых отраслях промышленности. Эти металлы и их сплавы обладают ценными физическими и химическими свойствами и значительной коррозионной устойчивостью в сильноагрессивных средах, которая в некоторых случаях превосходит устойчивость нержавеющих сталей, платины, золота и серебра. [c.149]

За последние годы физические методы анализа получают все большее и большее распространение благодаря их высокой чувствительности и быстроте выполнения. Многие элементы с очень близкими химическими свойствами (как, например, цирконий и гафний, элементы группы редких земель, радиоактивные элементы) определяются главным образом физическими методами. [c.13]

В настоящее время редкие металлы получили применение в самых разнообразных областях науки и техники, причем области применения их из года в год расширяются. Это прежде всего объясняется особыми физическими и химическими свойствами редких металлов, так, например, германий является ценнейшим материалом дЛ1 изготовления полупроводниковых приборов, широко применяемых в различных областях радиотехники и электронике. Для этих же целей применяются индий, теллур, селен и другие. Введение редких металлов в стали и в сплавы цветных металлов обеспечило получение материалов, стойких против коррозии, жаропрочных, обладающих большой механической прочностью и другими ценными свойствами. В химической технологии и металлургии принято разделять редкие металлы на следующие технические подгруппы а) легкие литий, рубидий, цезий, бериллий и др б) тугоплавкие титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений в) рассеянные галлий, индий, таллий, германий г) редкоземельные скандий, иттрий, лантан и лантаноиды радиоактивные полоний, радий, актиний и актиноиды. [c.419]

Из большого числа аналитических химических и физических методов подробно и детально описаны наиболее надежные и проверен- ные методы для циркония и гафния. Введение и первая глава посвящены физико-химическим свойствам и состоянию циркония и гафния в растворах. [c.4]

Физические и химические свойства металлического циркония и гафния (высокая температура плавления, энергичное взаимодействие с газами атмосферы и т. д.) таковы, что приготовление однородных по составу массивных электродов и особенно эталонов представляет трудную задачу. Даже если приготовить серию металлических эталонов, то устранить наложение на аналитические линии примесей многолинейного спектра циркония и гафния очень трудно. Это обстоятельство требует при определении примесей в цирконии и гафнии применения спектрографов с большой дисперсией или отделения примесей, от циркония и гафния различными физико-химическими и химическими методами. [c.202]

Физические свойства циркония и гафния приведены в табл. 15.3. Химические свойства этих элементов очень [c.408]

Физические и химические свойства. Природный цирконий имеет пять стабильных изотопов с массовыми числами 90, 91, 92, 94 и 96. Наиболее распространен изотоп с массовым числом 90 (51,5%). Искусственным путем получено пять радиоактивных изотопов, из которых наибольшее значение как радиоактивный индикатор имеет изотоп Zr с периодом полураспада 63 дня. [c.205]

Какие физические и химические свойства титана и циркония обусловливают их сравнительно широкое использование [c.198]

Уран 27. Ванадий 28. Цирконий 29. Физические свойства редких ме-я-аллов. В каждой главе приводятся сведения о месторождении металла, производстве, сырье, физических и химических свойствах, применении. Химические свойства освещены менее полно по сравнению с физическими, в особенности механическими свойствами. [c.130]

Хотя металлический цирконий, содержащий свыше 10% гафния. был получен Берцелиусом в 1824 г., все же металлический гафний был выделен значительно позднее из-за очень близких к цирконию физических и химических свойств. [c.127]

Известно много работ, посвященных изучению концентрационной области устойчивости и физических свойств оксикарбидов титана и циркония [1—6]. Данные по химическим свойствам оксикарбидов весьма ограничены [7]. В настоящей работе проведено исследование поведения карбида титана, оксикарбидов с разным содержанием углерода и кислорода и моноокиси титана, а также карбида и оксикарбидов циркония разного состава в химически агрессивных средах. [c.176]

Химические свойства тетрафторида урана. Тетрафторид урана представляет твердое кристаллическое веш,ество зеленого цвета. Полученный при высокой температуре, он обычно бывает более темным и плотным, а также гораздо менее гигроскопичным, чем тетрафторид, полученный по методу Гроссе [40]. В химическом отношении тетрафторид урана является устойчивым, довольно неактивным соединением. По физическим свойствам он напоминает фториды других четырехвалентных элементов, особенно изоморфные с ним тетрафториды циркония, гафния и тория. Химическое различие между ними проявляется главным образом в том, что уран может существовать в целом ряде валентных состояний, в то время как цирконий, гафний и торий в соединениях с фтором исключительно четырехвалентны. [c.303]

Крекинг-процесс предъявляет строгие требования к свойствам катализатора. Катализатор должен обеспечить не только требуемые выходы продуктов, но также и удовлетворительное качество их. Он должен противостоять действию высокой температуры при регенерации, а также обладать достаточной устойчивостью к истиранию как в процессе крекинга, так и при регенерации. Катализатор, кроме того, должен обладать определенным сочетанием химических и физических свойств. Эти требования ограничивают выбор материала, который может быть использован в качестве катализатора крекинга. Из большого числа исследованных катализаторов лишь немногие имеют требуемые свойства и, кроме того, недороги в производстве. С точки зрения сырья, используемого для приготовления катализаторов, последние делятся на два класса естественные и синтетические. В качестве естественных катализаторов могут быть использованы природные бентонитовые глины [11, 12] типа монтмориллонита и другие природные алюмосиликаты, такие как каолин и галлуазит. Синтетические катализаторы могут быть приготовлены из окиси кремния в комбинации с окисями алюминия, циркония или магния. Химия производства катализаторов обоих типов очень сложна и здесь обсуждаться не будет. Большинство катализаторов каталитического крекинга различаются по их активности и стабильности и при сравнимой активности обеспечивают лишь незначительные различия в распределении и качестве продуктов крекинга. В табл. И приводится сравнение действия катализаторов синтетического алюмосиликатного шарикового, двух типов природных глинистых и синтетического катализатора из окисей магния и кремния. [c.154]

Гафний находится в IV группе периодической системы элементов Д. И. Менделеева и входит в подгруппу титана. Он относится к рассеянным элементам, не имеющим собственных минералов в природе сопутствует цирконию. В настоящее время его получают в виде побочного продукта при производстве циркония. По химическим и физическим свойствам гафний близок к цирконию, но значительно отличается от последнего по ядерным свойствам. [c.36]

Лантаноидное сжатие приводит к близости атомных и ионных радиусов переходных элементов VI периода и их аналогов, находящихся в V периоде системы Д. И Менделеева. Этим вызывается и значительное сходство химических и большей части физических свойств аналогичных соединений этих элементов. Особо резко проявляется влияние лантаноидного сжатия для циркония и гафния, сходство свойств соединений которых, пожалуй, больше, чем у каких-либо других двух аналогов. [c.672]

Хотя существование гафния предполагалось довольно давно, окончательно оно было установлено лишь в 1923 г., когда этот металл был открыт в циркониевых минералах. Гафний настолько близок к цирконию по химическому поведению и физический свойствам, что получение его в чистом виде очень сложно. Природные минералы, содержащие гафний как основную составляю-Щ>то, неизвестны. [c.267]

По химическим свойствам цирконий и гафний очень близки между собой. Реагенты, которые позволили бы надежно отделить ноны циркония от ионов гафния, отсутствуют ионы этих элементов взаимодействуют с неорганн ескими и органическими реагентами почти при одинаковых условиях, а продукты реакции мало отличаются друг от друга по свойствам. Надежное обнаружение и количественное определение гафния в присутствии циркония возможно физическими методами — рентгеноспектральным, оптическим спектральным, а также радиоактивационным методами. Некоторые успехи достигнуты при использовании фотометрического метода и органических реагентов (см. стр. 163) для раздельного определения циркония и гафния в их с.меси. [c.147]

Химические свойства. По химическим свойствам он, так же как и по физическим, сходен с цирконием и отличается от последнего только более развитыми основными свойствами. Он также непосредственно соединяется с галогенами (HfHlg4), серой (Н55), азотом (Н1Ы), углеродом (НГС) и кремнием (Н181). [c.302]

Другая важная проблема — разработка методов обнаружения и определения микроколичеств элементов. Физические и химические свойства материалов часто зависят от присутствия именно микрокомпонен-тов. Титан и хром долгое время считали хрупкими металлами, которые нельзя ковать и прокатывать, однако недавно было установлено, что эти металлы в очищенном состоянии пластичны и что их хрупкость обусловлена незначительными примесями посторонних элементов. Германий является одним из основных материалов для изготовления полупроводниковых приборов в радиотехнической промышленности, однако он утрачивает свои полупроводниковые свойства, если на десять миллионов атомов германия приходится более одного атома фосфора, мышьяка или сурьмы. Самая незначительная примесь гафния в металлическом цирконии делает последний непригодным для использования в атомной промышленности. Ничтожные примеси титана, ванадия, висмута и некоторых других металлов в сталях значительно изменяют их механические и электрические свойства. Почти все элементы периодической системы входят в очень небольших количествах в состав тканей растений и живых организмов, причем каждый элемент играет впол- [c.16]

Для современной техники характфно применение многих ред-1 йх металле , в том числе циркония и гафния. Цирконий обладает малым поперечником захвата тепловых нейтронов и, кроме того, замечательными антикоррозионными и механическими свойствами. Такое благоприятное сочетание физических и химических свойств открывает пути к широкому применению циркония в. атомной энергетике, металлургии и т. д. [c.4]

Цирконий реакторной чистоты (не содержащий гафния) применяется для плакирования урановых топливных элементов и в виде сплава с ураном для сердечников. Наибольшее применение для этих целей имеют листы, полосы и трубы из циркония или его сплавов. Цирконий обычно используется в реакторах в виде сплава циркалой-2, содержащего 1,5% олова и небольшие количества железа (0,07—0,2%), хрома (0,05—0,16%) и никеля (0,03—0,08%). Сплав циркалой-2 заметно не отличается от чистого циркония по пластичности и сечению захвата тепловых нейтронов. Физические и химический свойства сплава циркалой-2 [287, 289, 291] [c.394]

Технология переработки реэкстрактов циркония (и гафния) предусматривает осаждение кристаллогидратов тетрафторида циркония, их сушку и последуюш,ую дегидратацию, сублимационный аффинаж тетрафторида циркония и металлотермическую плавку сублимированного тетрафторида циркония с кальцием. Требования к химической чистоте циркония и зависяш им от нее физическим свойствам настолько высоки, что металлургическая промышленность при использовании стандартного оборудования не обеспечивает их выполнение. Например, цирконий, полученный металлотермическим восстановлением в графитовых печах, содержит некоторое количество карбидов циркония, вследствие чего сильно меняется ударная вязкость металла и изготовленные из него оболочки тепловыделяющих элементов ядерного реактора не соответствуют техническим требованиям. Поэтому технология кальцийтермического восстановления циркония из тетрафторида циркония была модифицирована на основе прямого индукционного нагрева шихты ZrF4 -Ь 2Са с использованием технологии холодного тигля . Эта технология была в дальнейшем применена для производства других редких и редкоземельных элементов. [c.688]

Вероятно, самой важной формой, в которой уран используется в реакторах, является металл. Для работы многих типов реакторов необходима высокая концентрация атомов урана, а металл обладает наибольшей плотностью. Физические и особенно химические свойства урана таковы, что требуют значительной изобретательности исследователей для того, чтобы разработать совершенные промышленные процессы получения металла. При повышенных температурах уран реагирует с большинством обычных тугоплавких материалов и металлов. Тонкоизмельчен-ный уран реагирует при комнатной температуре со всеми компонентами атмосферного воздуха, за исключением благородных газов. К счастью, в противоположность титану и цирконию, введение небольших количеств кислорода или азота не оказывает серьезного неблагоприятного действия на механические свойства металла. Поскольку металлический уран используется в ядерных реакторах, урановые топливные элементы должны быть свободны от самых незначительных загрязнений, поглощающих нейтроны, например бора, кадмия или редкоземельных элементов и в равной степени от ощутимых количеств многих других элементов. Требования чистоты в этом случае являются более строгими, чем для обычных стандартов, установленных для других металлов. Хилшки и металлурги разрешили эти весьма трудные проблемы за очень короткое время. [c.138]

Физические и химические свойства лантанидов настолько сходны между собой, что выделение этих элементов в чистом состоянии было одной из труднейших проблем аналитической химии. Для отделения лантанидов от сопутствующих элементов смесь окисей растворяют в кислотах и к раствору добавляют оксалат аммония. Оксалаты лантанидов, трудно растворимые в слабокислом растворе, выпадают в осадок одновременно с ними осаждаются оксалаты тория и циркония, которые, однако, легко удалить благодаря их растворимости в избытке оксалата аммония. При прокаливании оксалаты лантанидов превращаются в окиси М2О3, из которых под действием кислот получают соли (хлориды, сульфаты). Последние легко образуют с солями щелочных металлов или аммония труднорастворимые двойные соли, например М(1)2504- М(П1)2(504)з-8Н20 [в которых М(1) — щелочной металл, а М(П1) — лантанид). Двойные сульфаты легких лантанидов трудно растворимы, а тяжелых лантанидов — легко растворимы в растворах сульфатов щелочных металлов. Таким путем разделяют лантаниды на две основные группы цериевые земли (окиси Ьа и Се — 5гп) и иттербиевые земли (окиси 5с, V и Ей — Ей). [c.721]

Оба эти металла применяются в атомных реакторах. Цирконий отличается высоким сопротивлением коррозии и действию нейтронов и не подвергается изменениям во время облучения. Поэтому цирконий применяется для защиты топлива в атомных реакторах и накладывается в виде рубашки на пруты металлического урана, которые вводятся внутрь реактора. Совершенно противоположные свойства у гафния, который хороига абсорбирует нейтроны и поэтому является хорошим замедлителем. Так как оба металла, как правило, в природе встречаются вместе, то их приходится разделять. При этом возникают затруднения, связанные с большим сходством этих металлов по свойствам. Разделение их обычными химическими методами практически невозможно. Промышленное решение этого вопроса основывается на физических процессах, главным образом на экстракции органическими жидкостями из водных солянокислых или азотнокислых растворов [468, 471, 485]. [c.445]

Физические свойства. В форме кристаллов цирконий, так же как и сплавленный, серебристо-белый металл, плотность 6,52 т. пл. 1852° С, удельная теплоемкость 0,0660 кал/град г. Твердость 7—8 по шкале Мооса. Аморфный цирконий — черный порошок, легко образующий коллоидный раствор. Поглощает значительное количество водорода, образуя, как и титан, твердый раствор водорода в цирконии состава 2гН2 — черный бархатистый порошок. Цирконий с большинством металлов сплавляется, а с альэминием образует сплав определенного химического состава 2г4А15. [c.299]

Принцип одинакового эффекта различных физико-химических воздействий. Согласно этому принципу необходимый эффект изменения свойств материалов может быть достигнут в результате различных физических или химических воздействий. Хорошо известно, что использование ZrOj в качестве высокотемпературного материала связано с его кубической модификацией, которая для чистого оксида циркония (IV) образуется из тетрагональной модификации лишь при температуре выше 2370°С. Вместе с тем кубическая модификация становится термодинамически стабильной при 1400 °С, а кинетически и при более низкой температуре, если ZrOa легировать оксидом кальция. Переход тетрагональной модификации ZrOi в кубическую может быть осуществлен даже при комнатной температуре в результате нейтронного облучения. [c.169]

Цирконий распространен в природе в виде минералов бадде-леита ХгОг и циркона 2г5Ю4. Гафний всегда сопровождает цирконий в количествах долей процента от его содержания. Разделение этих металлов — трудная задача, но с помощью экстракции растворителями и ионообменных смол ее удается решить. Сами металлы получают с помощью процесса Кролла (разд. 24.5). По физическим свойствам оба они похожи на титан твердые, обладают высоким, сопротивлением к коррозии и похожи на нержавеющую сталь как по внешнему виду, так и химически. Они легко реагируют лишь с НР с образованием фторидных ком плексов. [c.494]