Зелёные, густо-красные и золотисто-жёлтые кристаллы силиката циркония ZrSiO4 издавна ценились как красивые драгоценные камни — цирконы, или гиацинты.
Не менее известна кубическая модификация бесцветного диоксида циркония ZrO2 под названием фианит (от аббревиатуры ФИАН — Физический институт Академии наук, где в 1973 г. впервые было получено это соединение). Его кристаллы на первый взгляд трудно отличить от алмазов. Фианиты хорошо полируются, достаточно тверды — по 10-балльной шкале их твёрдость доходит до 8,5, уступая только корунду (9) и алмазу (10).
Получить фианиты было непросто. Переход оксида ZrO2 в кубическую форму совершается лишь при очень высокой температуре (2300 °С). Однако при охлаждении кристаллическая структура вещества изменяется, и остывший до комнатной температуры кристалл представляет собой не красивый самоцвет, а невзрачный камешек. Чтобы сохранить кубическую структуру кристаллов ZrO2 и при низких температурах, в него перед нагревом вводят специальные стабилизирующие добавки — оксиды магния, иттрия или кальция. Так что сверкающий в перстне камень вполне может иметь такую необычную формулу: Zr0,842Y0,158O1,92. Меняя состав исходной смеси и условия роста кристаллов, получают фианиты жёлтого, красного, сиреневого, коричневого и других цветов. Но наиболее популярны похожие на алмаз почти бесцветные кристаллы с чуть желтоватым оттенком.
В отличие от цирконов и фианитов, металлический цирконий мало известен широкой публике. Даже спустя столетие после его открытия он не находил никакого применения, из-за того что люди не знали подходящих способов его очистки. И только в 20-х гг. XX в. для получения чистого циркония был использован так называемый галогенный цикл, предложенный американским физикохимиком Ирвингом Ленгмюром (1881—1957). Метод довольно прост. При нагревании смеси циркония с иодом примерно до 600 °С образуются пары тетраиодида циркония ZrI4, которые затем пропускают над раскалённой до 1400 °С циркониевой нитью (чистый металл плавится при 1855 °С). Соприкасаясь с ней, тетраиодид разлагается, металлический цирконий осаждается на нити, а пары иода снова реагируют с неочищенным металлом. Если реакцию разложения паров ZrI4 проводить медленно, вырастают большие красивые кристаллы циркония. Галогенный цикл используют для очистки различных металлов: титана, меди, никеля, железа, хрома, гафния, ванадия, ниобия, тантала и др. По этому принципу устроены так называемые галогенные лампы. В них вводят небольшое количество иода или брома, и с помощью этих веществ вольфрам, испарившийся со спирали и осевший на внутренней поверхности колбы лампы из кварцевого стекла, снова переносится на спираль.
Фианиты.
Похожие статьи