Оксид циркония(IV)

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional=

|CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Фианит (кубический диоксид циркония)

Окси́д цирко́ния(IV) (диокси́д цирко́ния, двуо́кись цирко́ния) — бинарное неорганическое соединение кислорода и циркония с химической формулой ZrO₂. Бесцветные кристаллы с температурой плавления 2715 °C. Оксид циркония — один из наиболее тугоплавких оксидов металлов.

Диоксид циркония проявляет амфотерные свойства, нерастворим в воде и водных растворах большинства кислот и щелочей, однако растворяется в плавиковой кислоте:

$𝖹𝗋{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖧𝖥\mathsf{\to }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖹𝗋{𝖥}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Растворяется в концентрированной серной кислоте с добавлением сульфата аммония при длительном нагревании:

$𝖹𝗋{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\underset{}{\overset{300^{o}C}{\to }}\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖹𝗋\mathsf{(}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Взаимодействует с расплавами щелочей:

$𝖹𝗋{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\underset{}{\overset{t^{o}C}{\to }}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖹𝗋{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Может быть переведён в растворимое состояние с помощью хлорирования в присутствии углерода:

$𝖹𝗋{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\underset{}{\overset{t^{o}C}{\to }}𝖹𝗋𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢𝖮$

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 кубическая. Крупные прозрачные кристаллы кубического диоксида циркония, стабилизированные примесями оксидов магния, иттрия, кальция, церия или других металлов, благодаря высокому показателю преломления и дисперсии применяются в ювелирном деле в качестве имитации алмазов; в СССР такие кристаллы получили название фианитов, от 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 Невозможно разобрать выражение (синтаксическая ошибка): {\displaystyle \ce{<->[1173~^\circ\text{C}]}} тетрагональный Невозможно разобрать выражение (синтаксическая ошибка): {\displaystyle \ce{<->[2370~^\circ\text{C}]}} кубический Невозможно разобрать выражение (синтаксическая ошибка): {\displaystyle \ce{<->[2690~^\circ\text{C}]}} плавление

В промышленности диоксид циркония используется в производстве огнеупоров на основе циркония, керамик, эмалей, стёкол. Применяется в стоматологии для изготовления зубных коронок. Применяется в качестве сверхтвёрдого материала.

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

• Стабилизированный оксидом иттрия диоксид циркония

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга