Cirkónium-dioxid
| Cirkónium-dioxid | |
| |
| IUPAC-név | Cirkónium-dioxid, Cirkónium(IV)-oxid |
| Más nevek | Baddeleyit
C.I. Pigment White 12 |
| Kémiai azonosítók | |
|---|---|
| CAS-szám | 1314-23-4 |
| Kémiai és fizikai tulajdonságok | |
| Kémiai képlet | ZrO2 |
| Moláris tömeg | 123,22 g/mol |
| Megjelenés | fehér, szilárd |
| Sűrűség | 5,7 g/cm³ (20°C)[1] (Monoklin) |
| Olvadáspont | 2680 °C[1] |
| Forráspont | körülbelül 5000 °C[1] |
| Oldhatóság (vízben) | gyakorlatilag oldhatatlan (kevesebb, mint 1 mg/l[1]) |
| Termokémia | |
| Std. képződési entalpia ΔfH |
‒1080 kJ/mol |
| Standard moláris entrópia S |
50,3 J.K‒1.mol‒1 |
| Veszélyek | |
| EU osztályozás | nincsenek veszélyességi szimbólumok[1] |
| R mondatok | (nincs)[1] |
| S mondatok | S22[1] |
| Rokon vegyületek | |
| Azonos kation | Cirkónium-diszulfid |
| Azonos anion | Titán-dioxid; Hafnium-dioxid |
| Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. | |
A cirkónium-dioxid (képlete ZrO2) egy szervetlen vegyület, a cirkónium oxidja. Fehér port vagy kis méretű kristályokat alkot. A kristályai monoklin vagy négyzetes, magas hőmérsékleten pedig köbös rendszerűek lehetnek. A tiszta cirkónium-dioxid az elektromos áramot nem vezeti, de ha ritkaföldfémek oxidjaival keverik össze és magasabb hőmérsékletre hevítik, vezetővé válik. Ha áramot vezet, erős fehér fényt bocsát ki. Természetben előforduló ásványa a baddeleyit, másképpen cirkónia.
Kémiai tulajdonságai
[szerkesztés]A savas jellegű titán-dioxiddal szemben a cirkónium-dioxid inkább bázisos jellemű vegyület. Kémiailag igen ellenálló, csak a hidrogén-fluorid és a forró, tömény kénsav oldja fel. Ha a cirkónium-dioxidot alkálifémek hidroxidjaival vagy karbonátjaival olvasztják össze, akkor alkáli-cirkonátokká alakul. Ezek a vegyületek híg savakban feloldódnak.
Előfordulása
[szerkesztés]A természetben megtalálható ásványként, az ásvány neve baddeleyit.
Előállítása
[szerkesztés]Szintetikusan előállítható a cirkónium-hidroxid hevítésével. Cirkónium-dioxidot a legfontosabb ásványaiból, a cirkónhomokból és a cirkónföldből nyerik. A magas minőségű végtermék szempontjából a megfelelő szemcseméret és az anyag tisztasága nélkülözhetetlen.
Felhasználása
[szerkesztés]A cirkónium-dioxidot tűzálló edények készítésekor alkalmazzák. Erre a magas olvadáspontja és kémiai ellenállóképessége teszi alkalmassá. Felhasználják fényérzékeny festékek színállóvá tételére is, mert a színe nem változik látható és ultraibolya fény, illetve szerves anyagok hatására. Felhasználják még fehér zománc és tejüveg készítésére is. Az orvosi gyakorlatban röntgenvizsgálatok alkalmával a gyomor és a belek falának átlátszatlanná tételére használják, mivel a röntgensugarakat elnyeli és nem káros az emberi szervezetre.
Újabban a népszerű, élüket sokáig megtartó és nem korrodálódó kerámiakések gyártására használják.
Ezen kívül a hagyományos korund (alumínium-oxid szemcsés) csiszolószalagok, csiszolótárcsák szemcséit is nagy ipari igénybevételű csiszolások esetében cirkónium-dioxid szemcsékből készítik, erősebb kötőanyagokkal az alaptextilhez ragasztva, mert a cirkónium szemcsék sokkal hosszabb élettartamot adnak a csiszolószerszámoknak.
Felhasználása kerámiaként
[szerkesztés]Ahhoz, hogy a cirkóniumból kerámiát kapjunk, egy kémiai átalakulásnak kell bekövetkeznie. A kerámiák a definíció értelmében „égetett anyagok”. Az égetési folyamat oxidációhoz vezet. A cirkóniumból (Zr) oxigén felvétele mellett (O2) cirkónium-dioxid (ZrO2) jön létre, mely majdnem minden cirkóntermék alapját képezi. A mindennapi gyakorlatban a cirkónium-dioxid helyett a cirkon-oxid és cirkon szavak használatosak. A cirkónium-dioxidból készített teljes kerámiák további gyártási technikákat, CAD/CAM rendszereket igényelnek. Ezúton érhetik el azt a nagyfokú szilárdságot és törési rezisztenciát.
- Amíg a fogzománc hajlítószilárdsága cca. 200 MPa, és a hagyományos, teljes porcelán borítókoronák hajlítószilárdsága 120–190 MPa között mozog, addig a cirkónium-oxid-alapú koronáké közel 1200 MPa.
- Fémmentes fogpótlások készítése cirkóniumvázzal. Az utóbbi évek technológiai fejlesztéseinek talán legjelentősebb lépése az ún. CAD/CAM rendszerek megjelenése a fogászatban. Lényege, hogy a preparált fogakról vett lenyomat alapján készülő minta adatait egy speciális szkenner letapogatja és a számítógépben rögzíti. Majd ezeket egy nemzetközi gyártó központba továbbítja az interneten keresztül és ott megkezdődik a fogpótlás cirkóniumvázának „legyártása”. A korona/híd végső formai kidolgozása már itthon történik, az orvos által megadott elvárások szerint. A legmodernebb fogtechnikai laboratóriumok már saját marógépekkel rendelkeznek, ezáltal a gyártási folyamat is egy helyen megy végbe. A cirkóniumváz szilárdságának köszönhetően ma már teljes körhidak is készíthetőek fémmentes megoldással. Egyetlen hátrányuk, hogy áruk jelentősen magasabb, mint a fémkerámia fogpótlás ára.
Esztétikai előnyük annak köszönhető, hogy a koronák, hidak nem tartalmaznak semmi fémet, így a fény terjedése a pótlásban és annak környezetében szinte azonos, mint a természetes fogakban. A fémtartalmú fogpótlások ezért mindig sokkal „élettelenebbek”, színük fényben a gondos színválasztás ellenére is túl „tömör” lehet. Típusai: in-lay, on-lay, héj, monolitikus cirkónium korona és cirkóniumvázas korona/híd.
- Újabban kerámiakések pengéjeként is használják.
Források
[szerkesztés]- Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret
- Nyilasi János: Szervetlen kémia