|
Sirkoniy va Stronsiy elementlari bilan vodorod
|
| bet | 6/6 | | Sana | 09.02.2024 | | Hajmi | 1,12 Mb. | | #153985 |
Bog'liq 3-amaliy m-t VE 4.2. Sirkoniy va Stronsiy elementlari bilan vodorod
Stronsiy birikmalari pirotexnikada, elektrovakuum texnikasida, radioelektronikada, shisha ishlab chiqarishda, kimyo sanoatida ishlatiladi.
Stronsiy mis va uning ayrim qotishmalarini legirlash uchun qoʻrgʻoshinli qotishmalari sa akkumlyatorlar tayyorlashda, choʻyan, mis va poʻlatlarni desulfuratsiya qilishda ham ishlatiladi. 99,99-99,999% li tozalikdagi sof stronsiy uran birikmasini qayta tiklash uchun ishlatiladi. Stronsiyning magnitoqattiq ferritlari doimiy magnitlar ishlab chiqaruvchi material sifatida ishlatiladi. Pirotexnikada stronsiyning karbonati, nitrati, stronsiy perxlorati alangani qizil-qizgʻish rangga boʻyash uchun ishlatiladi. Magniy-stronsiy qotishmasi kuchli pirofor xossalariga ega vapirotexnikada yonadigan, signalli materiallar tayyorlashda ishlatiladi. Stronsiy uranati vodorodni termokimyoviy usulda olishda ishlatiladi. Atom-vodorod energetikasida va shu jumladan, suvning kislorod va vodorodga ajralishi uchun issiqlik olishda stronsiy uranat tarkibidagi uran yadrosining toʻgʻridan-toʻgʻri boʻlinishini amalga oshiruvchi birikma sifatida ishlatish usullari sinovdan oʻikazilmoqda. Stronsiy oksidi yuqori oʻtkazuvchan keramika materiallarining asosiy tarkibiy komponenti hisoblanadi. Stronsiy oksidi, boshqa qattiq ishqoriy yer metallari – bariy va kalsiy (BaO, CaO) aralashmasi tarkibida boʻlgan holda vakuum elektron qurilmalarda ishlatiladi.
Stronsiy ftoridi yuqori energo sigʻimi va energo zichligiga ega boʻlgan qattiq jinsli ftor ionli akkumulyator batareyalarida komponent sifatida ishlatiladi.
89Sr massa sonli izotopi, yarim yemirilish davri 50-55 kun, u saraton kasalliklarini davolashda ishlatiladi.
Sirkoniy uchun +4 oksidlanish darajasi xarakterli. Nisbatan past oksidlanish darajalari +2 va +3 ham maʼlum. Sirkoniy 200-400°C temperatura oraligʻida sekin oksidlana boshlaydi, ZrO2 oksid qavati bilan qoplanadi, 800°C temperaturadan yuqorida havodagi kislorod bilan jadal taʼsirlashadi. Kukunsimon metall pirofordir – odatdagi temperaturada havoda alangalanishi mumkin. Sirkoniy vodorodni 300°C temperaturada faol yutadi, ZrH va ZrH2 qattiq gidridlarini hosil qiladi.
1200-1300°C temperaturada vakuumda gidridlari dissotsiyalanadi va barcha vodorod metalldan chiqarib yuborilishi mumkin.Azot bilan sirkoniy 700-800°C temperaturada nitridni ZrN hosil qiladi.Sirkoniy uglerod bilan 900°C temperaturada karbid ZrCni hosil qiladi. Karbid va nitridi – qattiq qiyin suyuqlanuvchan birikmalar; sirkoniy karbidi – ZrCl4 olish uchun yarim mahsulot hisoblanadi. Sirkoniy ftor bilan odatdagi temperaturada taʼsirlashadi, xlor, brom va yod 200°C dan yuqori temperaturada, yuqori galogenidlarni ZrHal4 ( bu yerda Hal – galogen) hosil qiladi. Sirkoniy suvda va suv bugʻlariga 300°C gacha temperaturada bardoshli, nisbatan yuqori temperaturada (700°C yuqorida) quyidagi reaksiya boradi va suv bugʻi bilan taʼsirlashadi:
Zr+2H2O = ZrO2+2H2
U yadro reaktorlarida muhim ahamiyatga ega boʻlib, avariya holatida suvli issiqlik tashuvchi yoki sekinlashtirgich sifatida qoʻllanilishi mumkin. Xlorid va sulfat (50 % gacha) kislotalari bilan hamda ishqorlar eritmalari bilan (sirkoniy – yagona metall, ammiak tarkibli ishqorlarga bardoshli) taʼsirlashmaydi. Nitrat kislotasi bilan va zar suvi bilan 100°Cdan yuqori temperaturada taʼsirlashadi. Ftorid kislotada va qaynoq konsentrlangan sulfat kislotalarda (50% yuqori) eriydi. Kislotali eritmalardan tegishli kislotalarning turli tarkibli tuzlarini kislota konsentratsiyasiga bogʻliq holda ajratib olish mumkin.
Shunday qilib, Sirkoniy uchun +4 oksidlanish darajasi xarakterli. Nisbatan past oksidlanish darajalari +2 va +3 ham maʼlum.Sirkoniy 200-400°C temperatura oraligʻida sekin oksidlana boshlaydi, ZrO2 oksid qavati bilan qoplanadi; 800°C temperaturadan yuqorida havodagi kislorod bilan jadal taʼsirlashadi. Kukunsimon metall pirofordir – odatdagi temperaturada havoda alangalanishi mumkin. Sirkoniy vodorodni 300°C temperaturada faol yutadi, ZrH va ZrH2 qattiq gidridlarini hosil qiladi; 1200-1300°C temperaturada vakuumda gidridlari dissotsiyalanadi va barcha vodorod metalldan chiqarib yuborilishi mumkin. Azot bilan sirkoniy 700-800°C temperaturada nitridni ZrN hosil qiladi. Sirkoniy uglerod bilan 900°C temperaturada karbid ZrCni hosil qiladi.
Karbid va nitridi – qattiq qiyin suyuqlanuvchan birikmalar; sirkoniy karbidi – ZrCl4 olish uchun yarim mahsulot hisoblanadi. Sirkoniy ftor bilan odatdagi temperaturada taʼsirlashadi, xlor, brom va yod 200°C dan yuqori temperaturada, yuqori galogenidlarni hosil qiladi ZrHal4 ( bu yerda Hal – galogen). Sirkoniy suvda va suv bugʻlariga 300°C gacha temperaturada bardoshli, nisbatan yuqori temperaturada (700°C yuqorida) quyidagi reaksiya boradi va suv bugʻi bilan taʼsirlashadi: Zr+2H2O = ZrO2+2H2 U yadro reaktorlarida muhim ahamiyatga ega boʻlib, avariya holatida suvli issiqlik tashuvchi yoki sekinlashtirgich sifatida qoʻllanilishi mumkin. Xlorid va sulfat (50 % gacha) kislotalari bilan hamda ishqorlar eritmalari bilan (sirkoniy – yagona metall, ammiak tarkibli ishqorlarga bardoshli) taʼsirlashmaydi. Nitrat kislotasi bilan va zar suvi bilan 100°Cdan yuqori temperaturada taʼsirlashadi.
Ftorid kislotada va qaynoq konsentrlangan sulfat kislotalarda (50% yuqori) eriydi. Kislotali eritmalardan tegishli kislotalarning turli tarkibli tuzlarini kislota konsentratsiyasiga bogʻliq holda ajratib olish mumkin. Shunday qilib, sirkoniyning konsentrlangan sulfat kislotali eritmalarda sirkoniy kristallogidrati choʻkadi Zr(SO4)2·4H2O; suyultirilgan eritmalardan-asosiy sulfatlar umumiy formulasi xZrO2·ySO3·zH2O ( bu yerda x: y> 1). Sirkoniy sulfatlari 800-900°C temperaturada sirkoniy ikki oksidini hosil qilib toʻliq parchalanadi. Nitrat kislotali eritmalardan Zr(NO3)4·5H2O yoki ZrO(NO3)2·xH2O (bu yerda x = 2-6) kristallanadi,xlorid kislotali eritmalaridan – ZrOCl2·8H2O, 180-200 °C temperaturada suvsizlanadi.
Ishlatilishi. Metall holatidagi sirkoniy konstruksion material sifatida yadro energetikasida qoʻllaniladi. Sirkoniyni elektrovakuum texnikasida getter sifatida, metallurgiyada legirlovchi element, kimyo sanoatida, mashinasozlikda, pirotexnikada ham ishlatiladi. Sirkoniyning dioksidi va elementar sirkoniy olovbardosh keramika, emal va maxsus shishaning turli navlarini tayyorlashda qoʻllaniladi.
Sanoatda sirkoniy XX asrning 30-yillarida qoʻllanila boshlandi. Yuqori tannarxi uning ishlatilish imkoniyatlarini cheklab qoʻygan. Shuning uchun ham sirkonli likobcha, choynak piyolalar narxi nihoyatda qimmat. Metallurgiyada ligerlovchi element sifatida ishlatiladi. Yaxshi raskislitel va deazotator,effektivligiga koʻra Mn, Si, Ti larni ortda qoldiradi. Poʻlatni sirkoniy bilan legirlash (0,8 % gacha) ularning mexanik xossalarini va qayta ishlanishini oshiradi.Bundan tashqari, oz miqdordagi elektr oʻtqazuvchanlikyoʻqotilganda mis va uning qotishmalarini mustahkam va issiqlikka bardoshli qiladi.Sirkoniy havodagi kislorod bilan deyarli tutun hosil qilmasdan yuqori tezlikda yonishqobiliyatiga ega (oʻz-oʻzidan alangalanish temperaturasi 250°C). Bunda metall yoqilgʻilari uchun eng yuqori temperatura hosil boʻladi (4650°C). Yuqori temperatura hisobiga hosil boʻladigan sirkoniy toʻrt oksidi sezilarli miqdordagi yorugʻlikni qaytaradi, bu holat pirotexnikada keng qoʻllaniladi (mushakbozlikda, feyrverklar ishlab chiqarishda), inson faoliyatinig turli sohalarida qoʻllaniladigan yorugʻlikning kimyoviy manbalarini ishlab chiqarishda (fakellar, yoritgich raketalar, yorugʻlik bombalari, bir martalik chaqnash lampalari sifatida fotografiyada ishlatilgan). Kukunsimon sirkoniy oksidlovchilar bilan aralashmada (bertoliy tuzi) pirotexnikada signalli olov sifatida tutunsiz modda, qaldiroq simobning va qoʻrgʻoshin azidning oʻrnida ishlatiladi. Oʻta oʻtqazuvchanlikdagi qotishmasi 75% Nb va 25% Zr (4,2 K temperaturadagi yuqori oʻtqazuvchanlik) 100 000 A/sm² qadar boʻlgan zoʻriqish yukiga bardosh bera oladi. Konstruksion material sifatida kislotaga chidamli boʻlib, kimyoviy reaktorlar, armaturalar, nasoslar tayyorlashda qoʻllaniladi. Sirkoniy biologik muhitlarning taʼsiriga oʻta barqaror va hatto titanning aʼlo darajadagi biokelishuvli holatidan ham yaxshi, shu sababli suyakli, boʻgʻimli va tishli protezlarni hamdaxirurgik instrumentlarni tayyorlashda ishlatiladi. Stomatologiyada sirkoniy toʻrt oksidi asosidagi keramikali tish protezli buyumlarni tayyorlashda material hisoblanadi.
Bundan tashqari, bioinertligi hisobiga bu material dental implantantlar tayyorlashda titanga alternativ sifatida xizmat qiladi.Sirkoniy yuqori kimyoviy barqarorligi hisobiga juda ajoyib gigiyenik xossalarga ega boʻlgan turli turdagi idishlarni tayyorlashda ishlatiladi. Sirkoniy toʻrt oksidining tsuyuq.=2700°C temperaturaga teng. Shuning uchun, aynan, sirkoniy 4 oksididan olovga bardoshli materiallar ishlab chiqarishda foydalaniladi. Barqarorlashgan toʻrt oksidi asosidagi olovga bardoshli materiallar metallurgiya sanoatida navlar, poʻlatni quyishdagitoʻxtovsiz stakanlar, kamyob, tarqoq elementlarni eritishga moslashgan tigel tayyorlashda ishlatiladi.
Bundan tashqari, kermetlarda ishlatiladi – keramika metalli qavatlar, u yuqori qattiqlik va koʻplab kimyoviy reagentlarga chidamli, qisqa muddatli qizdirilishga 2750°C temperaturagacha barqarordir. Sirkon toʻrt oksid – emallarni singdiruvchi, ularga oq va shaffof rang beradi. Kubsimon modifikatsiya hisobiga, skandiy, ittriy, siyrak yer elementlari bilan barqaror boʻlgan sirkoniy toʻrtoksididan material olinadi. Ulardan biri fianit, fianit ulkan sindirish koeffitsientiga ega boʻlgan optik material sifatida (yassi linza) tibbiyotda (xirurgik instrumentlar), sintetik zargarlik toshlari sifatida, sintetik tolalar olishda va ayrim turdagi simlar olishda ishlatiladi.
Qizdirilganda sirkoniy toʻrt oksidi tok oʻikazadi, bu holat juda yuqori temperaturada havoda barqaror boʻlib, qizdiriladigan elementlarni olishda ishlatiladi. Qizdirilgan sirkoniy qattiq elektrolit sifatida kislorod ionlarini oʻlkamizxususiyatiga ega. Bu xossa sanoatdagi kislorod analizatorlarida ishlatish imkonini beradi. Sirkoniy diboridi ZrB2 – qiyinsuyuqlanadigan birikma. Sirkoniy tetraxlorididan sanoatda sirkoniy diboridi olinadi:
ZrCl4+2 BBr3+5 H2 ZrB2+4 HCl+6 HBr
Shuningdek, sirkoniy metalidan:
7Zr+3B4C+B2O3 7ZrB2+3CO
Turli aralashmalarda tantal nitridi va kremniy karbidi bilan birga keskichlar ishlab chiqarishda material sifatida ishlatiladi. Sirkoniy karbidi (suyuqlanish temperaturasi 3530 °C). Sirkoniy gidridi atom texnikasida neytronlarni samarador sekinlashtirgich sifatida ishlatiladi. Sirkoniy nitridi –keramik qavatlar uchun material, suyuqlanish temperaturasi 2990°C atrofida, zar suvida gidrolizlanadi. Stomatologiyada va zargarlik ishlarida keramik qavatlar sifatida ham qoʻllaniladi.
|
| |
