يعتقد الكثير من الناس أن اسم "الزركون" للصاروخ الروسي الذي تفوق سرعته سرعة الصوت يأتي من استخدام مواد الزركونيوم والبريليوم المركبة في هيكله. ولم يعرف بعد ما إذا كان هناك أي أساس لهذه التكهنات. لكن صاروخ الزركون أثار الفضول حول معدن الزركونيوم وخامه الزركون.
هل الزركونيوم معدن؟
نعم، الزركونيوم معدن . وهو عنصر كيميائي بالرمز Zr وعدد ذري 40. ويصنف الزركونيوم كمعدن انتقالي وينتمي إلى المجموعة 4 من الجدول الدوري. وهو معدن لامع ذو لون رمادي فضي ويكون ناعمًا نسبيًا ومرنًا عندما يكون نقيًا.
خصائص الزركونيوم
- مقاومة التآكل : يتمتع الزركونيوم بمقاومة استثنائية للتآكل، خاصة في البيئات القاسية مثل الأحماض القوية والقلويات ومياه البحر.
- نقطة انصهار عالية : يحتوي الزركونيوم على نقطة انصهار عالية تبلغ حوالي 1855 درجة مئوية (3371 درجة فهرنهايت).
- امتصاص منخفض للنيوترونات : يحتوي الزركونيوم على مقطع عرضي منخفض الامتصاص للنيوترونات، مما يعني أنه يسمح للنيوترونات بالمرور دون امتصاص كبير.
- التوافق الحيوي : يُظهر الزركونيوم توافقًا حيويًا ممتازًا، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الطبية وتطبيقات طب الأسنان.
- خفيف الوزن وقوي للغاية : الزركونيوم معدن خفيف الوزن مع نسبة قوة إلى وزن ممتازة.
- الاستقرار الحراري : يُظهر الزركونيوم ثباتًا حراريًا ممتازًا، مما يعني أنه يحتفظ بسلامته الهيكلية وخصائصه الميكانيكية حتى في درجات الحرارة المرتفعة.
- غير مغناطيسي : الزركونيوم غير مغناطيسي، وهو مفيد في بعض التطبيقات حيث يجب تقليل التداخل المغناطيسي، كما هو الحال في بعض الأدوات الطبية والعلمية.
- التوافق مع المعادن الأخرى : يشكل الزركونيوم بسهولة سبائك مع معادن أخرى، مما يؤدي إلى تحسين الخصائص مثل زيادة القوة ومقاومة الحرارة ومقاومة التآكل.
هل الزركونيوم معدن نادر؟
الزركونيوم لا يعتبر معدن نادر . وهو متوافر بكثرة نسبياً في القشرة الأرضية، حيث يبلغ متوسط وفرته حوالي 165 جزءاً في المليون. الزركونيوم هو العنصر الثامن عشر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية، ويشبه في وفرته عناصر مثل النحاس والزنك.
في حين أن الزركونيوم نفسه ليس نادرًا، فمن المهم ملاحظة أن استخراج ومعالجة الزركونيوم من خامه الأساسي، الزركون، يتطلب تقنيات وموارد محددة.
بالإضافة إلى ذلك، قد تكون منتجات الزركونيوم عالية الجودة، مثل معدن الزركونيوم النقي أو مركبات الزركونيوم عالية النقاء، أقل شيوعًا وتتطلب قيمة أعلى بسبب عمليات التكرير والتنقية المعنية. وهذا يفسر أيضًا سبب ارتفاع سعر الزركونيوم!
ما هو استخدام الزركونيوم؟
1. الصناعة النووية
يستخدم الزركونيوم على نطاق واسع في الصناعة النووية لمقاومته الممتازة للتآكل وخصائص امتصاص النيوترونات المنخفضة. وهو مكون رئيسي في قضبان الوقود ومواد الكسوة والمكونات الهيكلية في المفاعلات النووية.
2. صناعة الطيران
تُستخدم سبائك الزركونيوم، مثل Zircaloy، في صناعة الطيران لوزنها الخفيف وقوتها العالية في درجات الحرارة ومقاومتها للتآكل. وتستخدم هذه السبائك في مكونات الطائرات، بما في ذلك أجزاء المحرك النفاث والمكونات الهيكلية.
3. المعالجة الكيميائية
مقاومة الزركونيوم للتآكل تجعله مناسبًا لتطبيقات المعالجة الكيميائية. يتم استخدامه في المعدات مثل المبادلات الحرارية والمضخات والصمامات والأوعية التي تتعامل مع المواد الكيميائية المسببة للتآكل.
4. التطبيقات الطبية وطب الأسنان
التوافق الحيوي للزركونيوم ومقاومته للتآكل يجعله مناسبًا للتطبيقات الطبية وتطبيقات طب الأسنان. يتم استخدامه في زراعة الأسنان وزراعة العظام والأدوات الجراحية والأطراف الصناعية. تيجان الزركونيا تحظى بشعبية كبيرة.
5. المحفزات
يتم استخدام مركبات الزركونيوم والمحفزات في مختلف التفاعلات الكيميائية والعمليات الصناعية. يستخدم أكسيد الزركونيوم (الزركونيا) كمحفز، وخاصة في الصناعات البترولية والكيميائية.
6. السيراميك والمواد المقاومة للحرارة
تستخدم مركبات الزركونيوم في إنتاج السيراميك والمواد المقاومة للحرارة. يعد ثاني أكسيد الزركونيوم (الزركونيا) مكونًا رئيسيًا في صناعة السيراميك عالي الحرارة، مثل سكاكين السيراميك وبطانات الأفران والبوتقات.
أين يمكن العثور على الزركونيوم؟
يوجد الزركونيوم في معدنين، الزركون (سيليكات الزركونيوم، ZrSiO 4 ) والباديليت (الزركونيا، ZrO 2 ).
الزركون هو المصدر الرئيسي للزركونيوم للاستخدام الصناعي والتجاري . يوجد بشكل شائع في رواسب الغرينية المعدنية الثقيلة ورمال الشاطئ ورمال الأنهار وبعض الصخور النارية والمتحولة. يُعرف الزركون الموجود في رواسب الغرينية المعدنية الثقيلة أيضًا باسم رمل الزركون.
الدول التالية غنية باحتياطيات الزركون:
- 1 أستراليا
تعد أستراليا واحدة من أكبر منتجي الزركون ولديها رواسب كبيرة في ولايات مختلفة مثل أستراليا الغربية وكوينزلاند ونيو ساوث ويلز. يعد حوض موراي في فيكتوريا منطقة تعدين بارزة للزركون. - 2 جنوب أفريقيا
جنوب أفريقيا هي منتج رئيسي آخر للزركون. تحتوي المناطق الساحلية في البلاد، وخاصة في مقاطعة كوازولو ناتال، على رواسب كبيرة من الزركون. - 3 الهند
تمتلك الهند احتياطيات كبيرة من الزركون، مع وجود رواسب في المناطق الساحلية في أوديشا وأندرا براديش وتاميل نادو. - 4 أمريكا
تم العثور على رواسب الزركون في الولايات المتحدة، في المقام الأول على طول السواحل الجنوبية الشرقية والجنوبية الغربية. وتشمل المناطق البارزة فلوريدا وجورجيا. - 5 البرازيل
تم العثور على رواسب تحتوي على الزركونيوم في المناطق الساحلية مثل ولايتي إسبيريتو سانتو وباهيا في البرازيل. - 6 الصين
الصين منتج مهم للزركونيوم. تم اكتشاف رواسب الزركون في المناطق الساحلية مثل مقاطعات هاينان وقوانغدونغ وتشجيانغ. - 7 اندونيسيا
تمتلك إندونيسيا رواسب الزركون في مناطق مثل بانجكا بيليتونج وكاليمانتان وسولاويزي.
هل الأحجار الكريمة الزركون ذات قيمة؟
يستخدم الزركون على نطاق واسع في أنواع مختلفة من المجوهرات، بما في ذلك الخواتم والأقراط والمعلقات والأساور. ويمكن ترصيعها بمعادن مختلفة، مثل الذهب أو الفضة، ودمجها مع أحجار كريمة أخرى للحصول على تصميمات مذهلة.
يأتي الزركون في مجموعة واسعة من الألوان، بما في ذلك عديم اللون والأصفر والبرتقالي والأحمر والبني والأزرق. يحظى الزركون الأزرق بشعبية خاصة وغالبًا ما يستخدم كحجر بخت لشهر ديسمبر .
تشمل الأصول الشهيرة لأحجار الزركون الكريمة كمبوديا (المشهورة بأحجار الزركون الكريمة الزرقاء)، وسريلانكا، وميانمار، وما إلى ذلك.
كيفية التمييز بين الزركون والماس؟
يستخدم الزركون عديم اللون كبديل للماس. لكن سعر الزركون أقل بكثير من سعر الألماس. لذلك، عليك أن تتعلم كيفية التمييز بين الزركون والماس، حتى لا تشتري مجوهرات الزركون بسعر الماس.
1. الصلابة
الماس هو أصلب مادة طبيعية، حيث حصل على درجة 10 على مقياس موس لصلابة المعادن. في المقابل، الزركون لديه صلابة حوالي 7.5. يمكنك استخدام الفرق في الصلابة لإجراء اختبار الخدش. يمكن للماس أن يخدش الزركون، لكن الزركون لا يمكنه خدش الماس.
مع ذلك، من المهم ملاحظة أن هذا الاختبار يجب أن يتم إجراؤه بحذر ويفضل أن يكون على يد متخصص، لأن خدش الأحجار الكريمة قد يؤدي إلى تلفها.
2. معامل الانكسار
الأحجار الكريمة لها مؤشرات انكسار مختلفة، والتي تؤثر على كيفية مرور الضوء من خلالها. يتمتع الماس بمعامل انكسار مرتفع، مما يؤدي إلى تألق وتألق قويين. يُظهر الزركون أيضًا تألقًا جيدًا، لكن معامل انكساره أقل من معامل انكسار الماس.
يمكن استخدام معدات الأحجار الكريمة مثل أجهزة قياس الانكسار لقياس ومقارنة مؤشرات الانكسار للأحجار الكريمة.
3. التشتت
يشير التشتت إلى كيفية قيام الحجر الكريم بفصل الضوء الأبيض إلى ألوان طيفية. يتمتع الماس بتشتت عالي، مما يساهم في نيرانه الاستثنائية وقدرته على تشتيت الضوء إلى ومضات من الألوان النابضة بالحياة. بينما يظهر الزركون تشتت أضعف.
4. اللمعان والشفافية
يتمتع كل من الزركون والماس ببريق عالي، ولكن قد يبدو بريقهما مختلفًا قليلاً بسبب الاختلافات في بنيتهما البلورية. غالبًا ما يكون للماس بريق زجاجي أو أدامنتيني، بينما يمكن أن يظهر الزركون بريقًا زجاجيًا أو دهنيًا.
من حيث الشفافية، يُعرف الألماس بشفافيته الاستثنائية، بينما قد يتمتع الزركون بمستويات طفيفة إلى متوسطة من الشفافية، اعتمادًا على جودة الحجر.
الزركونيا المكعبة (CZ) عبارة عن حجر كريم صناعي يشبه الماس . إنه مصنوع من ثاني أكسيد الزركونيوم (ZrO 2 ) ويستخدم على نطاق واسع كمحاكي للماس بسبب تألقه وسعره المناسب. انقر لمعرفة الفرق بين الزركونيا المكعبة والماس !
خاتمة
بفضل مقاومته الممتازة للتآكل، ونقطة الانصهار العالية، وخصائص امتصاص النيوترونات المنخفضة، يبرز معدن الزركونيوم في صناعة التكنولوجيا الفائقة ويعزز التقدم التكنولوجي.
الزركون هو المصدر الرئيسي لمعدن الزركونيوم. بالإضافة إلى ذلك، توفر لنا أحجار الزركون تجربة الجمال المثالية.
