ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับเซอร์โคเนียม

เซอร์โคเนียมเป็นโลหะทรานซิชันสีเงินประเภทขององค์ประกอบที่มีความอ่อนไหวและเหนียวและสร้างสารประกอบที่เสถียรได้ง่าย นอกจากนี้ยังมีความต้านทานสูงต่อการกัดกร่อน เซอร์โคเนียมและโลหะผสมถูกนำมาใช้มานานหลายศตวรรษในหลากหลายวิธี

มันมักจะใช้ในสภาพแวดล้อมการกัดกร่อน อัลลอยเซอร์โคเนียมสามารถพบได้ในท่ออุปกรณ์และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตามสารเคมี- เซอร์โคเนียมยังใช้ในโลหะผสมเหล็ก, กระจกสี, อิฐ, เซรามิก, สารกัดกร่อน, หลอดไฟ, เส้นใยหลอดไฟ, อัญมณีเทียมและยาดับกลิ่นบางส่วนพันธมิตรการศึกษาแร่ธาตุ-

การใช้งานอื่น ๆ สำหรับเซอร์โคเนียมรวมถึงเครื่องฟอกไอเสีย, อิฐเตาเผา, ไม้กางเขนห้องปฏิบัติการ, เครื่องมือผ่าตัด, แก้วโทรทัศน์, การกำจัดก๊าซตกค้างออกจากท่อสูญญากาศและเป็นสารชุบแข็งในโลหะผสมเช่นเหล็กls- นอกจากนี้เซอร์โคเนียมคาร์บอเนตยังใช้ในการรักษาพิษไม้เลื้อยห้องปฏิบัติการเจฟเฟอร์สัน-

เซอร์โคเนียมถูกพบในดาวประเภท S, ดวงอาทิตย์, อุกกาบาตและในหินจันทรคติตามห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos- หินจันทรคติดูเหมือนจะมีเนื้อหาเพทายสูงอย่างน่าประหลาดใจเมื่อเทียบกับหินภาคพื้นดินตามการวิเคราะห์ตัวอย่างหินจันทรคติจากภารกิจ Apollo ต่างๆ

บนโลกแหล่งที่มาของเซอร์โคเนียมส่วนใหญ่เป็นแร่ธาตุเพทายและ baddeleyite (เซอร์โคเนียมไดออกไซด์) ซึ่งขุดในสหรัฐอเมริกาออสเตรเลียบราซิลแอฟริกาใต้รัสเซียและศรีลังกาพันธมิตรการศึกษาแร่ธาตุ- ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติของเซอร์โคเนียมในเปลือกโลกคือ 165 ส่วนต่อล้านโดยน้ำหนักตามสารเคมี-

เพียงแค่ข้อเท็จจริง

• จำนวนอะตอม (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส): 40
• สัญลักษณ์อะตอม (บนตารางธาตุขององค์ประกอบ): ZR
• น้ำหนักอะตอม (มวลเฉลี่ยของอะตอม): 91.22
• ความหนาแน่น: 3.77 ออนซ์ต่อลูกบาศก์นิ้ว (6.52 กรัมต่อลูกบาศก์ซม.)
• เฟสที่อุณหภูมิห้อง: ของแข็ง
• จุดหลอมเหลว: 3,362 องศาฟาเรนไฮต์ (1,850 องศาเซลเซียส)
• จุดเดือด: 7,952 F (4,400 C)
• จำนวนไอโซโทปธรรมชาติ (อะตอมขององค์ประกอบเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน): 5 นอกจากนี้ยังมีไอโซโทปเทียม 20 ชนิดที่สร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการ
• ไอโซโทปที่พบบ่อยที่สุด: ZR-90 (51.5 เปอร์เซ็นต์ของความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ), ZR-94 (17.38 เปอร์เซ็นต์ของความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ), ZR-92 (17.15 เปอร์เซ็นต์ของความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ), ZR-91 (11.2 เปอร์เซ็นต์ของความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ), ZR-96 (2.8 เปอร์เซ็นต์ของความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ)

ประวัติศาสตร์

เพทาย, อัญมณี, มีสีน้ำเงิน, สีเหลือง, สีเขียว, สีน้ำตาล, สีส้ม, สีแดง, สีแดงและพันธุ์สีม่วงเป็นครั้งคราว คำนี้มาจาก "Zargun" เปอร์เซียหรือสีทอง มีการใช้ในเครื่องประดับและการตกแต่งอื่น ๆ มานานหลายศตวรรษตามPeter van der Krogtนักประวัติศาสตร์ชาวดัตช์ ใกล้จะคล้ายกับเพชรมากกว่าอัญมณีธรรมชาติอื่น ๆminerals.net- ในช่วงยุคกลางเพทายยังเชื่อว่าจะชักจูงการนอนหลับส่งเสริมความมั่งคั่งเกียรติยศและสติปัญญาและขับไล่โรคระบาดและวิญญาณชั่วร้าย

Martin Heinrich Klaproth นักเคมีชาวเยอรมันค้นพบเซอร์โคเนียมในปี ค.ศ. 1789 ในตัวอย่างของเพทายจากศรีลังกาสารเคมี- องค์ประกอบของตัวอย่างพบว่าเป็นซิลิกา 25 เปอร์เซ็นต์, เหล็กออกไซด์ 0.5 เปอร์เซ็นต์และ 70 เปอร์เซ็นต์ออกไซด์ใหม่ที่เขาตั้งชื่อ zirconerde (หรือ "เพทายของโลก") Klaproth ต่อมาก็พบ zirconerde ใน Jacinth ความหลากหลายสีเหลืองอ่อนของเพทาย แต่เขาไม่สามารถแยกโลหะได้

Sir Humphry Davy นักเคมีชาวอังกฤษพยายามแยก zirconerde เพื่อรับเซอร์โคเนียมบริสุทธิ์ในปี 1808 โดยใช้อิเล็กโทรไลซิส แต่ไม่ประสบความสำเร็จตาม Chemicool อย่างไรก็ตามเขาแนะนำชื่อเซอร์โคเนียมสำหรับโลหะเองตามที่ Van der Krogt

Jons J. Berzelius นักเคมีชาวสวีเดนเซอร์โคเนียมแยกในปี 1824 ตาม Chemicool เขาผลิตเซอร์โคเนียมเป็นผงสีดำอันเป็นผลมาจากการให้ความร้อนท่อเหล็กที่มีส่วนผสมของโพแทสเซียมและโพแทสเซียมเซอร์โคเนียมฟลูออไรด์ (KR (KR₂zrf₆-

Anton Eduard Van Arkel และ Jan Hendrik de Boer นักเคมีชาวดัตช์ผลิตเซอร์โคเนียมบริสุทธิ์ในปี 1925 โดยการให้ความร้อนเซอร์โคเนียมเตเททคลอไรด์ (ZRCL₄) กับแมกนีเซียมตามราชสมาคมเคมี- วิธีนี้ผลิตบาร์คริสตัลเซอร์โคเนียมบริสุทธิ์ตาม Chemicool

ใครจะรู้?

• เพทายบางครั้งก็สับสนกับลูกบาศก์เซอร์โคเนียซึ่งเป็นเครื่องจำลองเพชรสังเคราะห์และราคาไม่แพง อย่างไรก็ตามตาม Minerals.net ทั้งสองเป็นสารแยกต่างหากทั้งหมดและไม่มีการเชื่อมต่อซึ่งกันและกันยกเว้นว่าทั้งคู่มีองค์ประกอบเซอร์โคเนียมในโครงสร้างทางเคมีของพวกเขา
• ตามlsมีการผลิตโลหะเซอร์โคเนียมประมาณ 7000 ตันเป็นประจำทุกปี
• เซอร์โคเนียมรวมกับซิลิเกตเพื่อสร้างเพทายอัญมณีกึ่งธรรมชาติตามธรรมชาติสารเคมี- เซอร์โคเนียมรวมกับไดออกไซด์สร้างลูกบาศก์เซอร์โคเนียซึ่งมักใช้แทนเพชร
• เซอร์โคเนียมมีความเป็นพิษต่ำมากและคาดว่ามนุษย์กินประมาณ 50 ไมโครกรัม (1.8 x 10-6 ออนซ์) ต่อวันซึ่งส่วนใหญ่ผ่านระบบย่อยอาหารโดยไม่ถูกดูดซึมตามls-
• ร่างกายมนุษย์ทำจากเซอร์โคเนียมประมาณ 0.000001 เปอร์เซ็นต์พันธมิตรการศึกษาแร่ธาตุ-
• การใช้ลิเธียมเพทายอาจมีประโยชน์ในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินในชั้นบรรยากาศตามสารเคมี-
• หินที่มีเพทายที่พบในออสเตรเลียในปี 2000 มีอายุประมาณ 4.4 พันล้านปีและอัตราส่วนไอโซโทปออกซิเจน (O16/O18) แสดงให้เห็นว่าแสดงให้เห็นว่าชีวิตเริ่มต้นบนโลกก่อนหน้านี้เกือบ 500 ล้านปีก่อนหน้านี้ตามบทความที่เขียนโดย John Emsley นักเขียนวิทยาศาสตร์ที่ตีพิมพ์ในธรรมชาติในปี 2014
• ผงเซอร์โคเนียมสามารถติดไฟได้ตามธรรมชาติในอากาศตามสารเคมี- เนื่องจากสถานที่ให้บริการนี้บางครั้งเซอร์โคเนียมผงจึงใช้ในอุปกรณ์ระเบิดตาม Emsley
• ตามศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคผงเซอร์โคเนียมอาจทำให้เกิดการระคายเคืองตาสำหรับการสัมผัสระยะสั้นและอาจเป็นอันตรายต่อปอดสำหรับการสัมผัสระยะยาวหรือซ้ำ

งานวิจัยปัจจุบัน

เพราะหากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและความแข็งแรงสูงเซอร์โคเนียมจะอยู่ในสารประกอบหลายชนิดในการใช้งานทางการแพทย์ต่างๆ ตามแนวคิดเซอร์โคเนียการใช้สารประกอบเซอร์โคเนียมในการแพทย์เริ่มขึ้นในปี 2512 เมื่อใช้ในการผลิตขาเทียมสะโพก เซอร์โคเนีย (Zro₂) ขาเทียมได้รับการพัฒนาเป็นทางเลือกแทนไทเทเนียมเหล็กและอลูมิเนียมและแสดงให้เห็นว่ามีความยืดหยุ่นมากขึ้นและมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีขึ้น ผู้ป่วยประมาณ 300,000 คนในช่วงสี่ทศวรรษที่ผ่านมากับอวัยวะเทียมเซอร์โคเนียไม่ได้แสดงการตอบสนองเชิงลบ

เซอร์โคเนียยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการบูรณะทันตกรรมตามแนวคิดเซอร์โคเนียและโดยทั่วไปจะมีความเสถียรด้วย yttria (zro₂y₂โอ₃- สารประกอบ Yttria-Zirconia มีประโยชน์มากมายเหนือวัสดุอื่น ๆ มันเข้ากันได้กับร่างกายมนุษย์มากขึ้นและมีความแข็งแรงโค้งงอเป็นสองเท่าและความต้านทานการบีบอัดของเหล็กสี่เท่า นอกจากนี้ยังมีความต้านทานต่อฐานกรดที่พบในอาหารหลายชนิด

แนวคิดใหม่อื่น ๆ สำหรับการใช้อัลลอยเซอร์โคเนียมในสาขาการแพทย์รวมถึงกสิทธิบัตรยื่นในปี 1999 โดย James Davidson และ Lee Tuneberg นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน พวกเขาอธิบายว่าโลหะผสมที่มีไนโอเบียมไทเทเนียมเซอร์โคเนียมและโมลิบดีนัม (NBTIZRMO) และประโยชน์ของมันสำหรับอุปกรณ์การแพทย์และอุปกรณ์การแพทย์อื่น ๆ เซอร์โคเนียมในโลหะผสมให้คุณสมบัติเชิงกลที่สูงขึ้นเช่นเดียวกับลดอุณหภูมิหลอมละลาย (พร้อมกับไทเทเนียม) การรักษาเสถียรภาพเพิ่มเติมและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้น

อื่นสิทธิบัตรยื่นโดย Shuichi Miyazaki, Heeyoung Kim และ Yosuke Sato นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นในปี 2012 อธิบายถึงอัลลอยเซอร์โคเนียมที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นสุด ๆ ที่สามารถใช้ในสาขาชีวภาพและการแพทย์ เซอร์โคเนียมถูกผสมกับไทเทเนียม, niobium และดีบุกหรืออลูมิเนียมหรือทั้งสองอย่าง โลหะผสมนั้นคล้ายกับความยืดหยุ่นของกระดูกของมนุษย์ตามค่าที่กำหนดโดยโมดูลัสของ Young ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการใช้ภายในร่างกายมนุษย์รวมถึงกระดูกเทียมข้อต่อและฟันรวมถึงสายจัดฟัน, ขดลวด, แผ่นกระดูกและรากฟันเทียมทางการแพทย์อื่น ๆ

แม้ว่าเซอร์โคเนียมและองค์ประกอบอื่น ๆ ในโลหะผสมสำหรับการใช้ทันตกรรมและการแพทย์นั้นเป็นพิษต่อไป แต่ก็ยังมีการศึกษาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุตัวเองไม่มีผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ในระยะยาว การศึกษาดังกล่าวโดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในอิตาลีตีพิมพ์ในplos หนึ่งในปี 2559 ในกลุ่มผู้เข้าร่วมอ้วนพบว่าอาจมีการเชื่อมโยงระหว่างการปลูกถ่ายเซอร์โคเนียมและปัญหาสุขภาพบางอย่างเช่นการอักเสบและความผิดปกติของเนื้อเยื่อเกี่ยวกับโครงกระดูกและเกี่ยวพัน ปริมาณการเปลี่ยนแปลงในเครื่องหมายทางชีวภาพบางอย่าง (miRNAs) มีขนาดเล็กมากและเชื่อว่าพวกเขาสะสมเมื่อเวลาผ่านไปซึ่งอาจทำให้ยากที่จะระบุสาเหตุที่แน่นอน ในขณะที่จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมการศึกษาช่วยในการทำความเข้าใจการเชื่อมโยงระหว่างร่างกายมนุษย์และอุปกรณ์การแพทย์ที่ปลูกฝัง เป้าหมายตามผู้เขียนคือการใช้ประโยชน์จาก mRRNA เพื่อช่วยในการรักษาบาดแผลและการรวมเข้าด้วยกันของโฮสต์

ทรัพยากรเพิ่มเติม

• พันธมิตรการศึกษาแร่ธาตุ: เซอร์โคเนียม
• Minerals.net: เซอร์โคเนียม
• Elementymology ของ Peter van der Krogt: เซอร์โคเนียมเนียม