» » Ортосиликат циркония(IV)

Ортосиликат циркония(IV)

26.11.2021


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.