Отримання цирконію - знаєш як

Походження цієї назви пояснюють по-різному. Одні знаходять його витоки в арабському слові «зар-кун», що означає мінерал, інші вважають, що слово «цирконій» походить від двох перських слів «цар» - золото і «гун» - колір (через золотистої забарвлення дорогоцінної різновиди циркону - гіацинта).

отримання цирконію

Виділене Клапротом речовина не було новим елементом, але було оксидом нового елемента, який згодом обійняв з таблиці Д. І. Менделєєва сорокову клітку. Користуючись сучасними символами, формулу речовини, отриманого Клапротом, записують так: ZrO2.

Через 35 років після дослідів Клапрота найвідомішому шведському хіміку Йенс Якобу Берцелиусу вдалося отримати металевий цирконій. Берцеліус відновив фторцірконата калію металевим натрієм:

K2 [ZrFe] + 4Na → Zr + 2KF + 4NaF

і отримав сріблясто-сірий метал.

Цирконій, що утворився в результаті цієї реакції, був крихким через значне вмісту домішок. Метал не піддавався обробці і не зміг знайти практичного застосування. Але можна було припустити, що очищений цирконій, подібно до багатьох інших металів, виявиться досить пластичним.

Для того щоб можна було отримати будь-якої метал електролізом з розчину його солі, цей метал повинен утворювати одноатомні іони. А цирконій таких іонів не утворює. Сульфат цирконію Zr (SО4) 2, наприклад, існує тільки в концентрованої сірчаної кислоти, а при розведенні починаються реакції гідролізу і комплексоутворення. В кінцевому рахунку виходить

Zr (SО4) 2 + Н 2 О → (ZrO) SО4 + H2SО4.

У водному розчині гідролізується і хлористий цирконій

ZrCl4 + Н2О → ZrOCl2 + 2НСl

Деякі дослідники вважали, що їм вдалося-таки отримати цирконій електролізом розчинів, але вони були введені в оману видом продуктів, які осіли на електродах. В одних випадках це були дійсно метали. але не цирконій, а нікель або мідь. домішки яких містилися в цирконієвому сировину; в інших - зовні схожа на метал гідроокис цирконію.

Лише в 20-х роках нашого століття (через 100 років після того, як Берцеліус отримав перші зразки цирконію!) Був розроблений перший промисловий спосіб отримання цього металу.

Це метод «нарощування», розроблений голландськими вченими ван Аркелем і де Буром. Суть його полягає в тому, що летюча з'єднання (в даному випадку тетрайодід цирконію ZrI4) піддається термічного розпаду в вакуумі і на розпеченій нитки вольфраму відкладається чистий метал.

Цим способом було отримано металевий цирконій, піддається обробці - куванні, вальцювання, прокатці - приблизно так само легко, як мідь.

Пізніше металурги виявили, що пластичні властивості цирконію залежать головним чином від вмісту в ньому кисню. Якщо в розплавлений цирконій проникне понад 0,7% кисню, то метал буде крихким через утворення твердих розчинів кисню в цирконії, властивості яких сильно відрізняються від властивостей чистого металу.

Метод отримання цирконію нарощування отримав спочатку деяке поширення, але висока вартість цирконію, отриманого цим методом, сильно обмежувала області його застосування. А властивості цирконію виявилися цікавими.

Назріла необхідність в розробці нового, більш дешевого способу отримання цирконію. Таким методом став вдосконалений метод Кролл.

Метод Кролл дозволяє отримувати цирконій при вдвічі менших витратах, ніж за методом нарощування. Схема цього виробництва передбачає дві основні стадії: двоокис цирконію хлорується, а отриманий чотирихлористий цирконій відновлюється металевим магнієм під шаром розплавленого металу. Кінцевий продукт - цирконієва губка переплавляється в прутки і в такому вигляді направляється споживачу.

Схожі статті