الزركونيوم: التاريخ ، الخصائص ، الهيكل ، المخاطر ، الاستخدامات - كيمياء - 2026

و الزركونيوم هو العنصر المعدني الموجود في مجموعة 4 من الجدول الدوري والتي يمثلها الرمز الكيميائي عنصر الزركون. إنه ينتمي إلى نفس مجموعة التيتانيوم ، تحت هذا ، وفوق الهافنيوم.

اسمها ليس له علاقة بـ "السيرك" ، بل باللون الذهبي أو الذهبي للمعادن حيث تم التعرف عليه لأول مرة. في قشرة الأرض وفي المحيطات ، ترتبط ذراتها على شكل أيونات بالسيليكون والتيتانيوم ، وبالتالي فهي مكون من الرمال والحصى.

قضيب معدني من الزركونيوم. المصدر: داني بينج

ومع ذلك ، يمكن العثور عليها أيضًا في المعادن المعزولة ؛ بما في ذلك الزركون ، أورثوسيليكات الزركونيوم. وبالمثل ، يمكننا أن نذكر البادلايت ، الذي يتوافق مع الشكل المعدني لأكسيده ، ZrO ₂ ، المسمى زركونيا. من الطبيعي أن تختلط هذه الأسماء: "الزركونيوم" ، و "الزركون" ، و "الزركونيا" مسببة الالتباس.

واكتشفها مارتن هاينريش كلابروث عام 1789. بينما كان أول شخص عزله ، بشكل نجس وغير متبلور ، هو Jöns Jakob Berzelius ، في عام 1824. بعد سنوات ، تم الارتجال في العمليات للحصول على عينات من الزركون عالي النقاوة ، وتزايدت تطبيقاته مع تعميق خصائصه.

الزركونيوم معدن أبيض فضي (الصورة العلوية) يتمتع بمقاومة عالية للتآكل ، وثبات عالي ضد معظم الأحماض ؛ باستثناء حمض الهيدروفلوريك وحمض الكبريتيك الساخن. إنه عنصر غير سام ، على الرغم من أنه يمكن أن تشتعل فيه النيران بسهولة بسبب الاشتعال التلقائي ، كما أنه لا يعتبر ضارًا بالبيئة.

تم تصنيع مواد مثل البوتقات ، وقوالب المسابك ، والسكاكين ، والساعات ، والأنابيب ، والمفاعلات ، والماس المزيف ، من بين أشياء أخرى ، من الزركونيوم وأكسيده وسبائكه. لذلك فهو معدن خاص مع التيتانيوم ومرشح جيد عند تصميم المواد التي يجب أن تتحمل الظروف المعادية.

من ناحية أخرى ، من الزركونيوم كان من الممكن أيضًا تصميم مواد لتطبيقات أكثر دقة ؛ على سبيل المثال: الأطر العضوية المعدنية أو الأطر المعدنية العضوية ، والتي يمكن أن تكون بمثابة محفزات غير متجانسة ، وممتصات ، وتخزين الجزيئات ، ومواد صلبة قابلة للاختراق ، وغيرها.

التاريخ

التعرف على

عرفت الحضارات القديمة بالفعل عن معادن الزركونيوم ، وخاصة الزركون ، الذي يظهر كجواهر ذهبية ذات لون مشابه للذهب ؛ ومن هناك اشتق اسمها من كلمة "zargun" التي تعني "اللون الذهبي" ، حيث تم التعرف على أكسيدها لأول مرة من المعدن jergón المكون من الزركون (الزركونيوم orthosilicate).

تم الاعتراف بهذا من قبل الكيميائي الألماني مارتن كلابروث في عام 1789 ، عندما كان يدرس عينة من منصة نقالة مأخوذة من سيريلانكا (كانت تسمى آنذاك جزيرة سيلان) ، والتي تم حلها باستخدام القلويات. أطلق على هذا الأكسيد اسم زركونيا ، ووجد أنه يشكل 70٪ من المعدن. لكنه فشل في محاولاته لاختزاله إلى شكله المعدني.

عزل

حاول السير همفري ديفي أيضًا تقليل الزركونيا ، ولكن دون جدوى ، في عام 1808 ، باستخدام نفس الطريقة التي تمكن من خلالها من عزل البوتاسيوم المعدني والصوديوم. لم يحصل الكيميائي السويدي جاكوب بيرزيليوس حتى عام 1824 على الزركونيوم غير النقي وغير المتبلور عن طريق تسخين خليط من فلوريد البوتاسيوم (K ₂ ZrF ₆) بالبوتاسيوم المعدني.

ومع ذلك ، كان الزركونيوم من Berzelius موصلًا ضعيفًا للكهرباء ، فضلاً عن كونه مادة غير فعالة لأي استخدام يمكن أن يقدم معادن أخرى مكانه.

عملية شريط الكريستال

ظل الزركونيوم منسيًا لمدة قرن ، حتى عام 1925 ابتكر العالمان الهولنديان أنطون إدوارد فان أركيل وجان هندريك دي بوير عملية الشريط البلوري للحصول على الزركونيوم المعدني بدرجة نقاء أعلى.

تتألف هذه العملية من تسخين رباعي يوديد الزركونيوم ، ZrI ₄ ، على خيوط التنجستن المتوهجة ، بحيث ينتهي الأمر بـ Zr ⁴⁺ إلى الاختزال إلى Zr ؛ وكانت النتيجة أن قطعة بلورية من الزركونيوم كانت مغلفة بالتنغستن (مشابه لتلك الموجودة في الصورة الأولى).

عملية كرول

أخيرًا ، تم تطبيق عملية Kroll في عام 1945 للحصول على الزركونيوم المعدني بدرجة نقاء أعلى وبتكلفة أقل ، حيث يتم استخدام رابع كلوريد الزركونيوم ، ZrCl ₄ ، بدلاً من رباعي اليود.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

مظهر جسماني

معدن بسطح لامع ولون فضي. إذا صدأ ، يتحول إلى اللون الرمادي الداكن. منقسم بدقة هو مسحوق رمادي وغير متبلور (بشكل سطحي).

العدد الذري

40

الكتلة المولية

91.224 جم / مول

نقطة الانصهار

1855 درجة مئوية

نقطة الغليان

4377 درجة مئوية

درجة حرارة الاشتعال الذاتي

330 درجة مئوية

كثافة

في درجة حرارة الغرفة: 6.52 جم / سم ³

عند نقطة الانصهار: 5.8 جم / سم ³

حرارة الانصهار

14 كيلو جول / مول

حرارة التبخير

591 كيلو جول / مول

السعة الحرارية المولية

25.36 جول / (مول · ك)

كهرسلبية

1.33 على مقياس بولينج

طاقات التأين

أولاً: 640.1 كيلوجول / مول (Zr ⁺ غاز)

- الثانية: 1270 كيلو جول / مول (Zr ²⁺ غازي)

الثالث: 2218 كيلوجول / مول (Zr ³⁺ غازي)

توصيل حراري

22.6 واط / (م · ك)

المقاومة الكهربائية

421 ن م عند 20 درجة مئوية

صلابة موس

5.0

التفاعلية

الزركونيوم غير قابل للذوبان في جميع الأحماض والقواعد القوية تقريبًا ؛ مخفف أو مركز أو ساخن. ويرجع ذلك إلى طبقة الأكسيد الواقية التي تتشكل بسرعة عند تعرضها للغلاف الجوي وتغطي المعدن وتمنعه ​​من التآكل. ومع ذلك ، فهو قابل للذوبان بشدة في حمض الهيدروفلوريك ، وقابل للذوبان بشكل طفيف في حامض الكبريتيك الساخن.

لا يتفاعل مع الماء في الظروف العادية ، ولكنه يتفاعل مع أبخرته عند درجات حرارة عالية لإطلاق الهيدروجين:

Zr + 2 H ₂ O → ZrO ₂ + 2 H ₂

كما أنه يتفاعل مباشرة مع الهالوجينات في درجات الحرارة العالية.

الهيكل والتكوين الإلكتروني

السندات معدنية

تتفاعل ذرات الزركونيوم مع بعضها البعض بفضل روابطها المعدنية ، التي تحكمها إلكترونات التكافؤ ، ووفقًا لتكوينها الإلكتروني ، توجد هذه في المدارات 4d و 5s:

4d ² 5s ²

لذلك ، يحتوي الزركونيوم على أربعة إلكترونات لتشكيل نطاقات التكافؤ syd ، وهو ناتج تداخل المداري 4d و 5 s ، على التوالي ، لجميع ذرات Zr في البلورة. لاحظ أن هذا يتوافق مع حقيقة أن الزركونيوم يقع في المجموعة 4 من الجدول الدوري.

نتيجة "بحر الإلكترونات" هذا ، المنتشر وغير المتمركز في جميع اتجاهات البلورة ، هو قوة متماسكة تنعكس في نقطة الانصهار العالية نسبيًا (1855 درجة مئوية) للزركونيوم ، مقارنة بالمعادن الأخرى.

المراحل البلورية

وبالمثل ، فإن هذه القوة أو الرابطة المعدنية مسؤولة عن طلب ذرات Zr لتحديد هيكل سداسي مضغوط (hcp) ؛ هذه هي المرحلة الأولى من مرحلتيها البلوريتين ، والمشار إليها باسم α-Zr.

في هذه الأثناء ، تظهر المرحلة البلورية الثانية ، β-Zr ، ذات البنية المكعبة المتمركزة على الجسم (bcc) ، عند تسخين الزركونيوم إلى 863 درجة مئوية. إذا زاد الضغط ، سينتهي الأمر بتشويه بنية β-Zr ؛ تتشوه عندما يتم ضغط المسافة بين ذرات Zr وتقصيرها.

أعداد الأكسدة

يكشف التكوين الإلكتروني للزركونيوم في الحال أن ذرته قادرة على فقدان ما يصل إلى أربعة إلكترونات إذا اجتمعت مع عناصر أكثر كهرسلبية منها. وبالتالي ، إذا تم افتراض وجود الكاتيون Zr ⁴⁺ ، حيث تكون كثافة شحنته الأيونية عالية جدًا ، فسيكون عددها أو حالة الأكسدة +4 أو Zr (IV).

في الواقع ، هذا هو الرقم الرئيسي والأكثر استقرارًا لأعداد الأكسدة. على سبيل المثال ، تحتوي السلسلة التالية من المركبات على الزركونيوم مثل +4: ZrO ₂ (Zr ⁴⁺ O ₂ ^2-) و Zr (WO ₄) ₂ و ZrBr ₄ (Zr ⁴⁺ Br ₄ ^-) و ZrI ₄ (Zr ^{4 +} أنا ₄ ^-).

يمكن أن يحتوي الزركونيوم أيضًا على أرقام أكسدة موجبة أخرى: +1 (Zr ⁺) ، +2 (Zr ²⁺) و +3 (Zr ³⁺) ؛ ومع ذلك ، فإن مركباتها نادرة جدًا ، لذلك لا يتم أخذها في الاعتبار عند مناقشة هذه النقطة.

أقل بكثير من الزركونيوم بأرقام أكسدة سالبة تعتبر: -1 (Zr ^-) و -2 (Zr ^2-) ، بافتراض وجود الأنيونات "الزركونيوم".

من أجل تكوين الظروف ، يجب أن تكون خاصة ، ويجب أن يكون للعنصر الذي يتم دمجها معه كهرسلبية أقل من تلك الموجودة في الزركونيوم ، أو يجب أن يرتبط بجزيء ؛ كما يحدث مع المركب الأنيوني ^2- ، حيث تنسق ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون مع المركز Zr ^2-.

أين تجد والحصول عليها

الزركون

بلورات زركون قوية مدمجة في الكوارتز. المصدر: Rob Lavinsky، iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

الزركونيوم عنصر وفير بشكل كبير في قشرة الأرض والبحار. خامها الرئيسي هو الزركون المعدني (الصورة العلوية) ، الذي تركيبه الكيميائي هو ZrSiO ₄ أو ZrO ₂ · SiO ₂ ؛ وبدرجة أقل ، بسبب ندرته ، معدن البادلايت ، الذي يتكون بالكامل تقريبًا من الزركونيا ، ZrO ₂.

يُظهر الزركونيوم ميلًا جيوكيميائيًا قويًا للارتباط بالسيليكون والتيتانيوم ، وبالتالي إثراء رمال وحصوات شواطئ المحيطات ، والرواسب الغرينية ، وأرضيات البحيرة ، وكذلك الصخور النارية التي لم تتآكل..

معالجة وعملية كرول

ولذلك، فإن بلورات الزركون لا بد من فصل الأول من الروتيل وإلمينيت، تيو ₂ ، وأيضا من الكوارتز، شافي ₂. لهذا ، يتم جمع الرمال ووضعها في مركزات لولبية ، حيث ينتهي الأمر بمعادنها بالانفصال اعتمادًا على الاختلافات في كثافتها.

يتم بعد ذلك فصل أكاسيد التيتانيوم عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي ، حتى تتكون المادة الصلبة المتبقية من الزركون فقط (لم يعد TiO ₂ أو SiO ₂). بمجرد أن يتم ذلك ، يتم استخدام غاز الكلور كعامل اختزال لتحويل ZrO ₂ إلى ZrCl ₄ ، كما هو الحال مع التيتانيوم في عملية Kroll:

ZrO ₂ + 2Cl ₂ + 2C (900 ° C) → ZrCl ₄ + 2CO

وأخيرًا ، يتم تقليل ZrCl ₄ بالمغنيسيوم المصهور:

ZrCl ₄ + 2Mg (1100 ° C) → 2MgCl ₂ + Zr

السبب في عدم إجراء التخفيض المباشر من ZrO ₂ هو أن الكربيدات يمكن أن تتشكل ، والتي يصعب تقليلها. يتم غسل إسفنجة الزركونيوم المتولدة بمحلول حمض الهيدروكلوريك ، ويتم صهرها تحت جو خامل من الهيليوم من أجل تكوين قضبان زركونيوم معدنية.

فصل الهافنيوم عن الزركونيوم

يحتوي الزركونيوم على نسبة منخفضة (1 إلى 3٪) من الهافنيوم في تركيبته ، بسبب التشابه الكيميائي بين ذراته.

هذا وحده لا يمثل مشكلة بالنسبة لمعظم تطبيقاتك ؛ ومع ذلك ، فإن الهافنيوم غير شفاف للنيوترونات ، بينما الزركونيوم يكون كذلك. لذلك ، يجب تنقية الزركونيوم المعدني من شوائب الهافنيوم من أجل استخدامه في المفاعلات النووية.

لتحقيق ذلك ، يتم استخدام تقنيات فصل الخليط ، مثل تبلور (أملاح الفلوريد الخاصة بهم) والتقطير المجزأ (لرابع كلوريدها) ، واستخلاص السوائل باستخدام المذيبات ميثيل أيزوبوتيل كيتون والماء.

النظائر

تم العثور على الزركونيوم على الأرض كمزيج من أربعة نظائر مستقرة وواحد مشع ، ولكن مع نصف عمر طويل (t _1/2 = 2.0 · 10 ¹⁹ سنة) وهو مستقر عمليًا مثل الآخرين.

هذه النظائر الخمسة ، مع وفرة كل منها ، مذكورة أدناه:

- ⁹⁰ زر (51.45٪)

- ⁹¹ زد (11.22٪)

- ⁹² زد (17.15٪)

- ⁹⁴ زر (17.38٪)

- ⁹⁶ زر (2.80٪ ، المادة المشعة المذكورة أعلاه)

متوسط ​​الكتلة الذرية 91،224 u ، وهو أقرب إلى ⁹⁰ Zr من ⁹¹ Zr. يوضح هذا "الوزن" الذي تتمتع به نظائر الكتلة الذرية الأعلى عندما يتم أخذها في الاعتبار في حساب المتوسط ​​المرجح.

إلى جانب ⁹⁶ Zr ، هناك نظير مشع آخر في الطبيعة: ⁹³ Zr (t _1/2 = 1.53 · 10 ⁶ years). ومع ذلك ، فهو موجود بكميات ضئيلة ، لذا فإن مساهمته في متوسط ​​الكتلة الذرية ، 91.224 ش ، لا تكاد تذكر. هذا هو السبب في أن الزركونيوم بعيد كل البعد عن تصنيفه كمعدن مشع.

بالإضافة إلى النظائر الخمسة الطبيعية للزركونيوم والنظائر المشعة ⁹³ Zr ، تم إنشاء نظائر اصطناعية أخرى (28 حتى الآن) ، منها ⁸⁸ Zr (t _1/2 = 83.4 يومًا) و ⁸⁹ Zr (t _1/2 = 78.4 ساعة) و ¹¹⁰ Zr (30 مللي ثانية).

المخاطر

معدن

الزركونيوم معدن مستقر نسبيًا ، لذلك لا تكون تفاعلاته قوية ؛ ما لم يتم العثور عليه كمسحوق ناعم. عندما يتم خدش سطح ورقة الزركونيا بورق الصنفرة ، فإنها تنبعث منها شرارات متوهجة بسبب اشتعالها ؛ لكن هذه تنطفئ على الفور في الهواء.

ومع ذلك ، فإن ما يمثل خطر الحريق المحتمل هو تسخين مسحوق الزركونيوم في وجود الأكسجين: فهو يحترق بلهب تبلغ درجة حرارته 4460 درجة مئوية ؛ واحدة من أكثر المعادن شهرة.

تبعث نظائر الزركونيوم المشعة (⁹³ Zr و ⁹⁶ Zr) إشعاعات منخفضة الطاقة تجعلها غير ضارة بالكائنات الحية. بعد قول كل ما سبق ، يمكن القول في الوقت الحالي أن الزركونيوم المعدني عنصر غير سام.

ايون

يمكن العثور على أيونات الزركونيوم ، Zr ⁴⁺ ، منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة في بعض الأطعمة (الخضار والقمح الكامل) والكائنات الحية. يبلغ متوسط ​​تركيز جسم الإنسان 250 مجم من الزركونيوم ، وحتى الآن لا توجد دراسات تربطه بأعراض أو أمراض بسبب زيادة طفيفة في استهلاكه.

يمكن أن يكون Zr ⁴⁺ ضارًا اعتمادًا على الأنيونات المصاحبة له. على سبيل المثال ، ثبت أن ZrCl ₄ بتركيزات عالية قاتل للجرذان ، كما أنه يؤثر على الكلاب ، لأنه يقلل من عدد خلايا الدم الحمراء.

تعمل أملاح الزركونيوم على تهيج العين والحلق ، ويعود الأمر للفرد فيما إذا كان بإمكانها تهيج الجلد أم لا. فيما يتعلق بالرئتين ، تم الإبلاغ عن عدد قليل من التشوهات في أولئك الذين استنشقوها عن طريق الصدفة. من ناحية أخرى ، لا توجد دراسات طبية تؤكد أن الزركونيوم مادة مسرطنة.

مع وضع هذا في الاعتبار ، يمكن القول أن معدن الزركونيا ، ولا أيوناته ، يشكل خطرًا صحيًا مزعجًا. ومع ذلك ، هناك مركبات الزركونيوم التي تحتوي على الأنيونات التي يمكن أن يكون لها آثار سلبية على الصحة والبيئة ، وخاصة إذا كانت الأنيونات العضوية والعطرية.

التطبيقات

- معدن

الزركونيوم ، كمعدن بحد ذاته ، يجد تطبيقات مختلفة بفضل خصائصه. إن مقاومته العالية للتآكل ولهجوم الأحماض والقواعد القوية ، فضلاً عن المواد التفاعلية الأخرى ، تجعله مادة مثالية لتصنيع المفاعلات التقليدية والأنابيب والمبادلات الحرارية.

وبالمثل ، مع الزركونيوم وسبائكه ، يتم تصنيع المواد المقاومة للحرارة والتي يجب أن تتحمل الظروف القاسية أو الحساسة. على سبيل المثال ، يتم استخدامها لصنع قوالب الصب ، والقشرة ، والتوربينات للسفن والمركبات الفضائية ، أو الأجهزة الجراحية الخاملة بحيث لا تتفاعل مع أنسجة الجسم.

من ناحية أخرى ، يتم استخدام قابلية الاشتعال في صنع الأسلحة والألعاب النارية ؛ نظرًا لأن جزيئات الزركونيوم الدقيقة جدًا يمكن أن تحترق بسهولة شديدة ، فتصدر شرارات متوهجة. يتم استخدام تفاعله الملحوظ مع الأكسجين في درجات حرارة عالية لالتقاطه داخل أنابيب الختم المفرغة ، وداخل المصابيح الكهربائية.

ومع ذلك ، فإن أهم استخدام له قبل كل شيء هو أن يكون بمثابة مادة للمفاعلات النووية ، لأن الزركونيوم لا يتفاعل مع النيوترونات المنبعثة في التحلل الإشعاعي.

- زركونيا

مكعب زركونيا الماس. المصدر: Pixabay.

تجعل نقطة الانصهار العالية (2715 درجة مئوية) من الزركونيا (ZrO ₂) بديلاً أفضل للزركونيوم في صناعة المواد المقاومة للحرارة ؛ على سبيل المثال ، البوتقات التي تقاوم التغيرات المفاجئة في درجة الحرارة ، والسيراميك القاسي ، والسكاكين الأكثر حدة من الفولاذ ، والزجاج ، وغيرها.

تُستخدم مجموعة متنوعة من الزركونيا تسمى "الزركونيا المكعبة" في المجوهرات حيث يمكن استخدامها لعمل نسخ متماثلة مثالية من الماس المتلألئ الأوجه (الصورة أعلاه).

- المبيعات وغيرها

لأملاح الزركونيوم غير العضوية أو العضوية ، بالإضافة إلى المركبات الأخرى ، تطبيقات لا حصر لها ، من بينها:

- أصباغ زرقاء وصفراء لتلميع السيراميك والأحجار الكريمة (ZrSiO ₄)

-ممتص لثاني أكسيد الكربون (Li ₂ ZrO ₃)

- طلاء في صناعة الورق (أسيتات الزركونيوم)

-مضادات التعرق (زروكل ₂ ومخاليط من أملاح الزركونيوم والألمنيوم المركبة)

- دهانات وأحبار للطباعة

- علاج غسيل الكلى وازالة الملوثات فى الماء (الفوسفات وهيدروكسيد الزركونيوم)

-مواد لاصقة

- محفزات للتفاعلات العضوية والأكسدة والهدرجة (أي مركب من الزركونيوم يظهر نشاطًا محفزًا)

- إضافات لزيادة سيولة الأسمنت

- المواد الصلبة المنفذة للأيونات القلوية

- إطارات معدنية عضوية

يمكن لذرات الزركونيوم مثل أيونات Zr ⁴⁺ تشكيل روابط تنسيق مع الأكسجين ، Zr ^IV -O ، بطريقة يمكن أن تتفاعل دون مشاكل مع الروابط العضوية المؤكسجة ؛ أي أن الزركونيوم قادر على تكوين مركبات عضوية معدنية مختلفة.

يمكن استخدام هذه المركبات ، من خلال التحكم في معلمات التوليف ، لإنشاء هياكل معدنية عضوية ، والمعروفة باسم الأطر العضوية المعدنية (MOFs ، لاختصارها باللغة الإنجليزية: الإطار المعدني العضوي). تبرز هذه المواد لكونها شديدة المسامية ولها هياكل ثلاثية الأبعاد جذابة ، تمامًا مثل الزيوليت.

تعتمد تطبيقاته بشكل كبير على الروابط العضوية المختارة للتنسيق مع الزركونيوم ، وكذلك على تحسين ظروف التوليف (درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، ووقت التقليب والتفاعل ، والنسب المولية ، وأحجام المذيبات ، وما إلى ذلك).

UiO-66

على سبيل المثال ، من بين الأطر العضوية المعدنية للزركونيوم يمكننا أن نذكر UiO-66 ، الذي يعتمد على تفاعلات Zr-terephthalate (من حمض التريفثاليك). هذا الجزيء، الذي يعمل بمثابة ل يجند بالتنسيق مع عنصر الزركون ⁴⁺ من مجموعاتهم -COO ^- ، تشكيل أربع سندات عنصر الزركون-O.

لاحظ باحثون من جامعة إلينوي ، بقيادة كينيث سوسليك ، أن UiO-66 ، تحت قوى ميكانيكية مكثفة ، يخضع لتشوه هيكلي عندما يتم كسر اثنين من روابط Zr-O الأربعة.

وبالتالي ، يمكن استخدام UiO-66 كمواد مصممة لتبديد الطاقة الميكانيكية ، حتى أنها قادرة على تحمل ضغط مكافئ لتفجير مادة تي إن تي قبل التعرض للكسور الجزيئية.

وزارة المالية -808

من خلال استبدال حمض التيريفثاليك بحمض التريميسيك (حلقة بنزين مع ثلاث مجموعات COOH في المواضع 2 ، 4 ، 6) ، تظهر سقالة معدنية عضوية جديدة للزركونيوم: MOFs-808.

تمت دراسة خصائصه وقدرته على العمل كمادة تخزين الهيدروجين ؛ أي أن جزيئات H ₂ ينتهي بها الأمر باستضافة مسام الأطر العضوية المعدنية 808 ، ثم تستخرجها عند الضرورة.

MIP-202

وأخيرًا لدينا الأطر العضوية المعدنية MIP-202 ، من معهد المواد المسامية في باريس. هذه المرة استخدموا حمض الأسبارتيك (حمض أميني) كمواد رابطة. مرة أخرى ، روابط Zr-O لـ Zr ⁴⁺ وأكسجين الأسبارتات (مجموعات COOH المنبثقة) هي القوى الاتجاهية التي تشكل البنية ثلاثية الأبعاد والمسامية لهذه المادة.

أثبت MIP-202 أنه موصل ممتاز للبروتونات (H ⁺) ، التي تنتقل عبر مسامها ، من حجرة إلى أخرى. لذلك ، فهو مرشح لاستخدامه كمواد تصنيع لأغشية تبادل البروتون ؛ والتي تعتبر ضرورية لتطوير بطاريات الهيدروجين في المستقبل.

المراجع

1. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
2. ويكيبيديا. (2019). الزركونيوم. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
3. سارة بيرس. (2019). ما هو الزركونيوم؟ - الاستخدامات والحقائق والخصائص والاكتشاف. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
4. جون سي جاميسون. (1963). الهياكل البلورية للتيتانيوم والزركونيوم والهافنيوم تحت ضغوط عالية. المجلد. 140 ، العدد 3562 ، ص. 72-73. DOI: 10.1126 / العلوم.140.3562.72
5. ستيفن إيما. (25 أكتوبر 2017). أبازيم الزركونيوم MOF تحت ضغط الديناميت. تم الاسترجاع من: chemistryworld.com
6. وانغ سوجينج وآخرون. (2018). إطار معدني عضوي قوي من الأحماض الأمينية الزركونيوم لتوصيل البروتون. doi.org/10.1038/s41467-018-07414-4
7. إمسلي جون. (1 أبريل 2008). الزركونيوم. الكيمياء في عنصرها. تم الاسترجاع من: chemistryworld.com
8. كاوانو الاردن. (سادس). الزركونيوم. تم الاسترجاع من: chemistry.pomona.edu
9. دكتور دوج ستيوارت. (2019). حقائق عنصر الزركونيوم. كيميكول. تم الاسترجاع من: chemicool.com
10. محررو Encyclopaedia Britannica. (05 أبريل 2019). الزركونيوم. Encyclopædia Britannica. تم الاسترجاع من: britannica.com
11. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2019). الزركونيوم. قاعدة بيانات PubChem. CID = 23995. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov