Цирконий

Цирконий впервые привлек внимание ученых в конце XVIII века. Его открытие связано с именем немецкого химика Мартина Клапрота, который выделил из минерала циркона вещество, названное им цирконовой землей, так как немецкое слово zirkon, вероятно, восходит к персидскому слову «zargun», означающему «золотистый». Таким образом, название элемента отражает связь с минералом, из которого изначально был выделен этот металл, подчеркивая его характерные оттенки, ассоциирующиеся с золотом. Полученное Клапротом вещество было оксидом нового элемента, который впоследствии займёт в Таблице Менделеева клетку № 40 и будет назван цирконием с символом Zr.  Не драгоценную разновидность минерала гиацинта с формулой ZrSiO₄ будут называть просто – циркон.  

Кристалл циркона ZrSiO₄, 2х2х3 см, Пакистан.
Фото: взято из en.wikipedia.org

Свободный от примесей цирконий удалось получить лишь в 1925 г. Простое вещество цирконий — металл серебристо-серого цвета, устойчив к коррозии с атомной массой 91,22 а.е.м.

Чистый цирконий - 99,97%. Фото: взято из en.wikipedia.org

Соединения циркония широко распространены в литосфере. Кларк (среднее содержание) циркония в земной коре составляет 170 г/т. Известно более 40 минералов, в которых цирконий присутствует в виде окислов или солей. Самыми распространёнными циркониевыми минералами являются циркон (ZrSiO₄) и бадделит (ZrO₂). На Земле цирконию всегда сопутствует гафний (Hf), который входит в кристаллическую решётку минералов циркона в качестве изоморфной примеси. В начале 2000-х годов в Австралии в местности Джек Хиллз были найдены кристаллы циркона, возраст которых соизмерим с возрастом Земли – 4,4 миллиарда лет. Это древнейший из минералов, обнаруженных на Земле. Эта находка говорит о том, что кора Земли 4,4 миллиарда лет назад была уже сформирована. Цирконы найдены и в корах других планет. Так, несколько лет назад ученые, занимающиеся изучением марсианского метеорита «Черная Красавица» (или NWA 7533/7034), найденного в пустыне Марокко в 2011 году, исследовали цирконы, обнаруженные в метеорите. Их анализ показал, что ранняя атмосфера Марса была значительно плотнее современной. Однако с течением времени плотность атмосферы уменьшилась, что привело к изменению климата и исчезновению водоемов.

Марсианский метеорит «Чёрная красавица» с включениями минералов циркона, масса 320 г. Фото: взято из en.wikipedia.org

Цирконий обнаружен на Солнце и в метеоритах. Образцы лунного грунта, доставленные на Землю в ходе нескольких экспедиций «Аполлон» на Луну, имеют более высокое содержание оксида циркония по сравнению с земными породами.

По данным геологической службы США, разведанные мировые запасы циркония в 2023 году оцениваются в 68 млн тонн, из которых 38 млн тонн приходятся на Австралию. По некоторым оценкам на долю России приходится 10 % мировых запасов циркония. Это 3-е место в мире после Австралии и ЮАР. Огромные запасы этого элемента сосредоточены в щелочных сиенитах Хибинского массива на Кольском полуострове.

Одним из главных потребителей циркония является атомная промышленность. Благодаря своей способности поглощать минимальное количество нейтронов, цирконий используется для изготовления топливных стержней реакторов. Это обеспечивает безопасность и эффективность ядерных установок. Благодаря устойчивости к химическим воздействиям, цирконий применяется в производстве оборудования для переработки агрессивных веществ. Например, трубы и емкости из циркония используются в нефтехимии и фармацевтике. Легкость и прочность циркония делают его востребованным в аэрокосмической отрасли. Из него изготавливают компоненты двигателей и корпусов космических аппаратов. Алмазоподобный блеск и высокая твердость позволяют использовать цирконий в изготовлении украшений. Циркониевые кольца и браслеты становятся популярными альтернативами традиционным золотым изделиям.