Zirkoniumdioksidi

Zirkoniumdioksidi eli zirkonia (ZrO2) on zirkonium- ja oksidi-ionien muodostama epäorgaaninen ioniyhdiste. Luonnossa se esiintyy harvinaisena baddeliittimineraalina.

Zirkoniumdioksidi
Tunnisteet
CAS-numero 1314-23-4
Ominaisuudet
Molekyylikaava ZrO2
Moolimassa 123,22 g/mol
Ulkomuoto Valkoista jauhemaista ainetta[1]
Sulamispiste 2 710 °C[2]
Kiehumispiste 4 300 °C[3]
Tiheys 5,85 g/cm3[3]
Liukoisuus veteen Ei liukene[1]

Rakenne ja ominaisuudet

Zirkoniumdioksidi voi esiintyä neljänä eri kidemuotona: monokliinisenä, tetragonaalisena, ortorombisena ja kuutiollisena fluoriittirakenteena. Näistä monokliininen on pysyvin matalissa lämpötiloissa ja stabiili aina 850–1 200 °C:n lämpötilaan saakka, jolloin sen kiderakenne muuntuu tetragonaaliseksi. Tetragonaalinen zirkoniumdioksidi vaihtuu alkeiskopiltaan ortorombiseksi suuren paineen vaikutuksesta. Kuutiollinen zirkoniumoksidi havaittiin röntgendiffraktion avulla ja alkeiskopin siirtymä tetragonaalisesta kuutiolliseksi tapahtuu 2 370 °C:n lämpötilassa ja on reversiibeli.[2]

Zirkoniumdioksidin sulamispiste on varsin korkea ja sen lämpötilankestoa voidaan parantaa lisäämällä siihen yttrium-, magnesium- tai kalsiumoksidia. Yhdiste ei liukene veteen ja hapoistakin sitä liuottavat vain kuuma väkevä rikkihappo ja vetyfluoridi. Kuumennettaessa korkeaan lämpötilaan zirkoniumoksidi voi reagoida muiden metallioksidien kanssa muodostaen zirkonaatteja.[1][2][4]

Valmistus

Zirkoniumdioksidia tuotetaan teollisesti kuumentamalla zirkoniumsuoloja usein epäorgaanisten happojen läsnä ollessa. Näin tuotettu yhdiste on usein rakenteeltaan metastabiilia tetragonaalista tai kuutiollista zirkoniumoksidia, josta saadaan monokliinisiä kiteitä kuumentamalla. Nämä poikkeukselliset muodot johtuvat muiden ionien vaikutuksesta. Zirkoniumdioksidin vuosittainen maailmanlaajuinen tuotanto on useita miljoonia tonneja.[1][2][4]

Käyttö

Zirkoniumdioksidi kestää hyvin korkeita lämpötiloja, minkä vuoksi sitä käytetään tulta kestävissä materiaaleissa. Yhdisteelle on käyttöä myös valkoisena väriaineena, lasin taittokerrointa parantavana yhdisteenä, pietsosähköisten kiteiden valmistuksessa ja lambda-antureissa ja hammaslääketieteessä. Zirkoniumdioksidista tuotetaan myös muita zirkoniumyhdisteitä, kuten zirkoniumkarbidia ja siitä pelkistetään metallista zirkoniumia[1][2][4][3][5][6]

Hiottua zirkoniumdioksidia

Hiottua zirkoniumdioksidia voidaan käyttää myös koruissa timanttien korvikkeena. Sen taitekerroin ei kuitenkaan ole aivan yhtä suuri kuin timantilla.[7]

Lähteet
  1. E. M. Karamäki: Epäorgaaniset kemikaalit, s. 212. Kustannusliike Tietoteos, 1983. ISBN 951-9035-61-3.
  2. Ralph H. Nielsen, James H. Schlewitz & Henry Nielsen : Zirconium and Zirconium Compounds, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2001 Teoksen verkkoversio Viitattu 24.1.2011
  3. George W. A. Milne: Gardner's commercially important chemicals, s. 681. John Wiley and Sons, 2005. ISBN 978-0-471-73518-2. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 24.1.2011). (englanniksi)
  4. Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman: Inorganic chemistry, s. 1342. Academic Press, 2001. ISBN 978-0-12-352651-9. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 24.1.2011). (englanniksi)
  5. William B. Ribbens, Norman P. Mansour, Gerald Luecke, Charles W. Battle, Edward C. Jones & Leslie E. Mansir: Understanding automotive electronics, s. 221. Newnes, 2003. ISBN 978-0-7506-7599-4. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 24.1.2011). (englanniksi)
  6. Johanna Mannila: Zirkonium kelpaa hampaiden istukkeiksi. Helsingin Sanomat, 24.10.2006. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 24.1.2011. (Arkistoitu – Internet Archive)
  7. Geoff Rayner-Canham & Tina Overton: Descriptive Inorganic Chemistry, s. 585. 5th Edition. W. H. Freeman and Company, 2006. ISBN 978-1-4292-2434-5. (englanniksi)

    Aiheesta muualla
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.