Оксид циркония(IV)
| Оксид циркония(IV) | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Общие | |||
| Систематическое наименование |
Оксид циркония(IV) | ||
| Традиционные названия | двуокись циркония | ||
| Хим. формула | ZrO2 | ||
| Физические свойства | |||
| Молярная масса | 123,218 г/моль | ||
| Плотность | 5,68 г/см³ | ||
| Термические свойства | |||
| Температура | |||
| • плавления | 2715 °C | ||
| • кипения | 4300 °C | ||
| Энтальпия | |||
| • образования | –1080 кДж/моль | ||
| Оптические свойства | |||
| Показатель преломления | 2,13 | ||
| Классификация | |||
| Рег. номер CAS | 1314-23-4 | ||
| PubChem | 62395 | ||
Рег. номер EINECS |
215-227-2 | ||
| SMILES | |||
| InChI | |||
| Номер ООН | <-- номер UN --> | ||
| ChemSpider | 56183 | ||
| Безопасность | |||
| Токсичность | не токсичен | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
 Медиафайлы на Викискладе | |||
-oxid.png)
Окси́д цирко́ния(IV) (диокси́д цирко́ния, двуо́кись цирко́ния) — бинарное неорганическое соединение
Диоксид циркония проявляет
- Растворяется в концентрированной серной кислоте с добавлением сульфата аммония при длительном нагревании:
![{\displaystyle {\mathsf {ZrO_{2}+2H_{2}SO_{4}+(NH_{4})_{2}SO_{4}{\xrightarrow[{}]{300^{o}C}}(NH_{4})_{2}Zr(SO_{4})_{3}+2H_{2}O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3199e75fcf5098a95e70e3643400fc3db54e176e)
- Взаимодействует с расплавами щелочей:
![{\displaystyle {\mathsf {ZrO_{2}+2NaOH{\xrightarrow[{}]{t^{o}C}}Na_{2}ZrO_{3}+H_{2}O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/304dc29f26e29da35bed668150eeee26a1d9636d)
- Может быть переведён в растворимое состояние с помощью хлорирования в присутствии углерода:
![{\displaystyle {\mathsf {ZrO_{2}+2C+2Cl_{2}{\xrightarrow[{}]{t^{o}C}}ZrCl_{4}+2CO}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7cbfb1697635781cf9ced7b1862bc34d50078b25)
Диоксид циркония существует в трёх кристаллических формах:
- стабильная моноклинная, встречающаяся в природе в виде минерала бадделеита.
- метастабильная среднетемпературная тетрагональная, присутствующая во многих циркониевых керамиках. Переход тетрагональной фазы диоксида циркония в моноклинную сопровождается увеличением объёма, что увеличивает прочность таких керамик: механические напряжения у вершины растущей микротрещины инициируют фазовый переход тетрагональной модификации в моноклинную, и, как следствие, локальные увеличения объёма и, соответственно, давления, что стабилизирует микротрещину, замедляя её рост.
- нестабильная высокотемпературная Физического института Академии наук, где были впервые синтезированы. Встречается также в природе в виде очень редкого минерала тажеранита.
Чистый диоксид циркония претерпевает фазовое превращение из моноклинного (стабильного при комнатной температуре) в тетрагональный (примерно при 1173 °С), а затем в кубический (около 2370 °С) по следующей схеме:
- моноклинный тетрагональный кубический плавление
![{\displaystyle {\ce {<->[1173~^{\circ }{\text{C}}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9015c1b5004e1280934f2a995957d3da6320f6c3)
![{\displaystyle {\ce {<->[2370~^{\circ }{\text{C}}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b5fe247c79aedad64160a0a5f040627e34d78f68)
![{\displaystyle {\ce {<->[2690~^{\circ }{\text{C}}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a46b1955d919bdb60aed1c92fc8b0afbc391c944)
В промышленности диоксид циркония используется в производстве огнеупоров на основе циркония,
В быту используется в качестве материала для недорогих керамических ножей, преимуществом которых является отсутствие необходимости в затачивании. Недостатком таких изделий является устойчивое окрашивание их поверхности следами продуктов или металлов при трении, а также хрупкость — при неаккуратном обращении лезвие покрывается сколами и теряет остроту, и может разбиться.
При нагревании диоксид циркония проводит ток, что иногда используется для получения нагревательных элементов, устойчивых на воздухе при очень высокой температуре. Нагретый диоксид циркония способен проводить ионы кислорода как твёрдый электролит. Это свойство используется в промышленных анализаторах кислорода и топливных элементах.
См. также
Литература
- Неорганическая химия / под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.: Академия, 2007. — Т. 3. — 352 с.
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Зефиров Н.С. и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5 (Три-Ятр). — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
