Книга: Общая химия

225. Цирконий (Zirconium). Гафний (Hafnium).

225. Цирконий (Zirconium). Гафний (Hafnium).

- 630 -

Цирконий - довольно распространенный элемент: содержание его в земной коре составляет 0,025% (масс.). Однако цирконий очень распылен и сколько-нибудь значительные скопления его встречаются редко.

В свободном состоянии цирконий представляет собой блестящий металл плотностью 6,45 г/см³, плавящийся при 1855°C. Не содержащий примесей цирконий очень пластичен и легко поддается холодной и горячей обработке. Как и у титана, механические свойства циркония резко ухудшаются при содержании в нем примесей неметаллов, особенно кислорода.

Одно из наиболее ценных свойств металлического циркония — его высокая стойкость против коррозии в различных средах. Так, он не растворяется в соляной и в азотной кислотах и в щелочах.

Цирконий почти не захватывает медленные (тепловые) нейтроны. Это его свойство в сочетании с высокой стойкостью против коррозии и механической прочностью при повышенных температурах делает цирконий и сплавы на его основе одним из главных конструкционных материалов для энергетических атомных реакторов. К важнейшим сплавам циркония относятся циркалои — сплавы, содержащие небольшие количества олова, железа, хрома и никеля.

При производстве стали присадки циркония служат для удаления из нее кислорода, азота, серы. Кроме того, цирконий используется в качестве легирующего компонента некоторых броневых, нержавеющих и жаропрочных сталей.

Добавка циркония к меди значительно повышает ее прочность, почти не снижая электрическую проводимость. Сплав на основе магния с добавкой 4-5% цинка и 0.6-7% циркония вдвое прочнее чистого магния и не теряет прочности при 200°C. Качество алюминиевых сплавов также значительно повышается при добавлении к ним циркония.

Диоксид циркония ZrO₂ обладает высокой температурой плавления (около 2700°C), крайне малым коэффициентом термического расширения и стойкостью к химическим воздействиям. Он применяется для изготовления различных огнеупорных изделий, например тиглей. В стекольной промышленности ZrO₂ используется в производстве тугоплавких стекол, в керамической — при получении эмалей и глазурей.

Карбид циркония ZnC ввиду его большой твердости применяют в качестве шлифовального материала, а также для замены алмазов при резке стекла.

Гафний не имеет собственных минералов и в природе обычно сопутствует цирконию. По химическим свойствам он весьма сходен с цирконием, но отличается от него способностью интенсивно захватывать нейтроны, благодаря чему этот элемент используется в регулирующих и защитных устройствах атомных реакторов.

- 631 -

При этом применяют как металлический гафний, так и некоторые его соединения, например, диоксид гафния HfO₂ последний применяется также при изготовлении оптических стекол с высоким показателем преломления.