Ортосиликат циркония(IV) — неорганическое соединение, соль металла циркония и кремневой кислоты с формулой ZrSiO4, бесцветные кристаллы, не растворимые в воде. Встречается в природе как минерал циркон.
Получение
- В природе встречается минерал циркон — ZrSiO4 с разными примесями, из-за чего цвет его может быть янтарным, голубым, зелёным, чёрным.
- Реакция оксида-хлорида циркония с силикатом натрия в кислой среде:
Z r O C l 2 + N a 4 S i O 4 + 2 H C l → Z r S i O 4 ↓ + 4 N a C l + H 2 O {displaystyle {mathsf {ZrOCl_{2}+Na_{4}SiO_{4}+2HCl {xrightarrow {}} ZrSiO_{4}downarrow +4NaCl+H_{2}O}}}
- Сплавление оксида циркония(IV) и оксида кремния(IV):
Z r O 2 + S i O 2 → T Z r S i O 4 {displaystyle {mathsf {ZrO_{2}+SiO_{2} {xrightarrow {T}} ZrSiO_{4}}}}
Физические свойства
Ортосиликат циркония(IV) образует бесцветные кристаллы тетрагональной сингонии, пространственная группа I 4/amd, параметры ячейки a = 0,658 нм, c = 0,593 нм, Z = 4.
Не растворяется в воде, р ПР = 29,08.
Химические свойства
- Разлагается при сильном нагревании:
Z r S i O 4 → 1540 − 1900 o C Z r O 2 + S i O 2 {displaystyle {mathsf {ZrSiO_{4} {xrightarrow {1540-1900^{o}C}} ZrO_{2}+SiO_{2}}}}
- Реагирует с фтористоводородной кислотой:
Z r S i O 4 + 10 H F ⇄ H 2 [ Z r O F 6 ] + H 2 [ S i F 6 ] + 3 H 2 O {displaystyle {mathsf {ZrSiO_{4}+10HF
ightleftarrows H_{2}[ZrOF_{6}]+H_{2}[SiF_{6}]+3H_{2}O}}}
- Реагирует под давлением с перегретыми растворами щелочей:
Z r S i O 4 + 5 N a O H + 3 H 2 O ⇄ N a [ Z r ( H 2 O ) 3 ( O H ) 5 ] + N a 4 S i O 4 {displaystyle {mathsf {ZrSiO_{4}+5NaOH+3H_{2}O
ightleftarrows Na[Zr(H_{2}O)_{3}(OH)_{5}]+Na_{4}SiO_{4}}}}
- При сплавлении с щелочами, оксидами типичных металлов и карбонатами щелочных металлов образует цирконаты:
Z r S i O 4 + 4 N a O H → 580 − 650 o C N a 2 Z r O 3 + N a 2 S i O 3 + 2 H 2 O ↑ {displaystyle {mathsf {ZrSiO_{4}+4NaOH {xrightarrow {580-650^{o}C}} Na_{2}ZrO_{3}+Na_{2}SiO_{3}+2H_{2}Ouparrow }}} Z r S i O 4 + 2 C a O → 1100 o C C a Z r O 3 + C a S i O 3 {displaystyle {mathsf {ZrSiO_{4}+2CaO {xrightarrow {1100^{o}C}} CaZrO_{3}+CaSiO_{3}}}} Z r S i O 4 + 3 N a 2 C O 3 → 1000 o C N a 2 Z r O 3 + N a 4 S i O 4 + 3 C O 2 ↑ {displaystyle {mathsf {ZrSiO_{4}+3Na_{2}CO_{3} {xrightarrow {1000^{o}C}} Na_{2}ZrO_{3}+Na_{4}SiO_{4}+3CO_{2}uparrow }}}
- Реагирует с хлором в присутствии восстановителей:
Z r S i O 4 + 4 C l 2 + 4 C → 850 − 1000 o C Z r C l 4 + S i C l 4 + 4 C O {displaystyle {mathsf {ZrSiO_{4}+4Cl_{2}+4C {xrightarrow {850-1000^{o}C}} ZrCl_{4}+SiCl_{4}+4CO}}}
- При спекании с фторосиликатами образует гексафторцирконаты:
Z r S i O 4 + K 2 S i F 6 → 700 o C K 2 Z r F 6 + 2 S i O 2 {displaystyle {mathsf {ZrSiO_{4}+K_{2}SiF_{6} {xrightarrow {700^{o}C}} K_{2}ZrF_{6}+2SiO_{2}}}}
Применение
- Как драгоценные камни.
- Огнеупорный материал, компонент керамик, стёкол, глазурей, эмалей.
- Сырьё для получения циркония.
Биологическое значение
Как и многие другие соединения циркония, ортосиликат циркония (IV) ZrSiO4 обладает высокой биологической инертностью.
