ZIRCONIUM: KASAYSAYAN, MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PANGANIB, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang zirconium ay isang metal na elemento na matatagpuan sa pangkat 4 ng pana-panahong talahanayan at kung saan ay kinakatawan ng simbolo ng kemikal na Zr. Ito ay kabilang sa parehong pangkat bilang titanium, nasa ibaba nito, at higit sa hafnium.

Ang pangalan nito ay walang kinalaman sa "sirko", ngunit may gintong o ginto na kulay ng mga mineral kung saan ito kinilala sa kauna-unahang pagkakataon. Sa crust ng lupa, at sa karagatan, ang mga atomo nito sa anyo ng mga ions ay nauugnay sa silikon at titanium, samakatuwid ay isang bahagi ng mga sands at graba.

Metal zirconium bar. Pinagmulan: Danny Peng

Gayunpaman, maaari rin itong matagpuan sa mga nakahiwalay na mineral; kabilang ang zircon, isang zirconium orthosilicate. Gayundin, maaari nating banggitin ang baddeleyite, na tumutugma sa mineralogical form ng oxide na ito, ZrO ₂ , na tinatawag na zirconia. Ito ay natural para sa mga pangalang ito: 'zirconium', 'zircon' at 'zirconia' upang makagambala at magdulot ng pagkalito.

Ang tuklas nito ay si Martin Heinrich Klaproth, noong 1789; habang ang unang tao na ihiwalay ito, sa isang marumi at amorphous form, ay Jöns Jakob Berzelius, noong 1824. Mga taon mamaya, ang mga proseso ay naisip upang makakuha ng mga halimbawa ng zircon ng mas mataas na kadalisayan, at ang mga aplikasyon nito ay nadagdagan habang ang mga katangian nito ay lumalim.

Ang Zirconium ay isang kulay-pilak na puting metal (tuktok na imahe) na may mataas na pagtutol sa kaagnasan, at isang mataas na katatagan laban sa karamihan sa mga acid; Maliban sa hydrofluoric at mainit na sulfuric acid. Ito ay isang di-nakakalason na elemento, bagaman madali itong mahuli dahil sa pyrophoricity nito, at hindi rin ito itinuturing na nakakapinsala sa kapaligiran.

Ang mga materyales tulad ng crucibles, foundry molds, kutsilyo, relo, tubo, reaktor, pekeng diamante, bukod sa iba pa, ay ginawa mula sa zirconium, oxide, at alloys. Samakatuwid, kasama ang titanium, isang espesyal na metal at isang mahusay na kandidato kapag nagdidisenyo ng mga materyales na dapat makatiis sa mga kondisyon ng pagalit.

Sa kabilang banda, mula sa zirconium posible din na magdisenyo ng mga materyales para sa mas pinong mga aplikasyon; halimbawa: mga organometallic frameworks o mga organikong metal frameworks, na maaaring magsilbing heterogenous catalysts, absorbents, imbakan ng mga molekula, natatagusan na solido, bukod sa iba pa.

Kasaysayan

Pagkilala

Alam ng mga sinaunang sibilisasyon ang tungkol sa mga mineral na zirconium, lalo na ang zircon, na lumilitaw bilang mga gintong hiyas ng isang kulay na katulad ng ginto; Mula doon nagmula ang pangalan nito, mula sa salitang 'zargun' na nangangahulugang 'ginintuang kulay', dahil ang oksido na ito ay kinikilala sa unang pagkakataon mula sa mineral na jergón, na binubuo ng zircon (isang zirconium orthosilicate).

Ang pagkilala na ito ay ginawa ng kemikal na Aleman na si Martin Klaproth noong 1789, nang siya ay nag-aaral ng isang sample ng papag na kinuha mula sa Sir Lanka (sa gayon tinawag na Island of Ceylon), at kung saan siya ay natunaw ng alkali. Binigyan niya ang oxide na ito ng pangalan ng zirconia, at natagpuan na ito ay bumubuo ng 70% ng mineral. Gayunpaman, siya ay nabigo sa kanyang mga pagtatangka upang mabawasan ito sa metallic form.

Paghihiwalay

Sinubukan din ni Sir Humphrey Davy na mabawasan ang zirconia, nang walang tagumpay, noong 1808, gamit ang parehong pamamaraan kung saan nagawa niyang ihiwalay ang metalikong potasa at sodium. Ito ay hindi hanggang sa 1824 na ang Suweko na chemist na si Jacob Berzelius ay nakakuha ng impeksyon at amorphous zirconium, na nagpainit ng isang pinaghalong potasa ng fluoride (K ₂ ZrF ₆ ) na may metal na potasa.

Gayunpaman, ang zirconium ni Berzelius ay isang mahinang conductor ng koryente, pati na rin ang pagiging hindi epektibo na materyal para sa anumang paggamit na maaaring mag-alok ng iba pang mga metal sa lugar nito.

Proseso ng Crystal bar

Ang zirconium ay nanatiling nakalimutan sa loob ng isang siglo, hanggang noong 1925 ang mga siyentipiko sa Dutch na sina Anton Eduard van Arkel at Jan Hendrik de Boer, ay naglikha ng proseso ng crystalline bar upang makakuha ng isang metal na zirconium ng mas mataas na kadalisayan.

Ang prosesong ito ay binubuo ng pagpainit ng zirconium tetraiodide, ZrI ₄ , sa isang maliwanag na filament ng tungsten, upang ang Zr ^{4+ ay} natapos na nabawasan sa Zr; at ang resulta ay ang isang mala-kristal na bar ng zirconium na pinahiran ang tungsten (katulad sa isa sa unang imahe).

Proseso ng kroll

Sa wakas, ang proseso ng Kroll ay inilapat noong 1945 upang makakuha ng metallic zirconium na kahit na mas mataas na kadalisayan at sa isang mas mababang gastos, kung saan ang zirconium tetrachloride, ZrCl ₄ , ay ginagamit sa halip na tetraiodide.

Mga katangian ng pisikal at kemikal

Pisikal na hitsura

Ang metal na may malagkit na ibabaw at kulay pilak. Kung kalawangin, nagiging madidilim na madidilim. Napakahusay na hinati ito ay isang kulay-abo at malambot na pulbos (mababaw na nagsasalita).

Atomikong numero

40

Mass ng Molar

91.224 g / mol

Temperatura ng pagkatunaw

1855 ºC

Punto ng pag-kulo

4377 ºC

Temperatura ng Autoignition

330 ºC

Density

Sa temperatura ng silid: 6.52 g / cm ³

Sa natutunaw na punto: 5.8 g / cm ³

Init ng pagsasanib

14 kJ / mol

Init ng singaw

591 kJ / mol

Ang kapasidad ng init ng Molar

25.36 J / (mol K)

Elektronegorya

1.33 sa scale ng Pauling

Energies ng ionization

-Uhaw: 640.1 kJ / mol (Zr ⁺ gas)

-Second: 1270 kJ / mol (Zr ²⁺ gaseous)

-Third: 2218 kJ / mol (Zr ³⁺ gaseous)

Thermal conductivity

22.6 W / (m K)

Ang resistensya sa elektrikal

421 nΩ m sa 20 ° C

Katigasan ng Mohs

5.0

Reactivity

Ang Zirconium ay hindi matutunaw sa halos lahat ng malakas na mga acid at base; diluted, puro, o mainit. Ito ay dahil sa proteksiyon na layer ng oxide na ito, na bumubuo nang mabilis kapag nakalantad sa kapaligiran, pinapaliguan ang metal at pinipigilan ito sa corroding. Gayunpaman, ito ay napaka natutunaw sa hydrofluoric acid, at bahagyang natutunaw sa mainit na asupre acid.

Hindi ito reaksyon sa tubig sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ngunit ito ay gumanti sa mga vapors sa mataas na temperatura upang ilabas ang hydrogen:

Zr + 2 H ₂ O → ZrO ₂ + 2 H ₂

At direkta rin ang reaksyon nito sa mga halogens sa mataas na temperatura.

Istraktura at pagsasaayos ng elektronik

Metallic na bono

Ang mga atom na zirconium ay nakikipag-ugnay sa bawat isa salamat sa kanilang mga metal na bono, na pinamamahalaan ng kanilang mga elektron ng valence, at ayon sa kanilang elektronikong pagsasaayos ay matatagpuan ito sa mga orbit ng 4d at 5s:

4d ² 5s ²

Samakatuwid, ang zirconium ay may apat na mga elektron upang mabuo ang mga band ng syd valence, ang produkto ng pag-overlay ng mga orbit ng 4d at 5s, ayon sa pagkakabanggit, ng lahat ng mga atom ng Zr sa kristal. Tandaan na ito ay naaayon sa katotohanan na ang zirconium ay nakaposisyon sa pangkat 4 ng pana-panahong talahanayan.

Ang resulta ng "dagat ng mga electron" na ito, naipalaganap at ipinahayag sa lahat ng mga direksyon ng kristal, ay isang puwersa na cohesion na makikita sa medyo mataas na punto ng pagtunaw (1855ºC) ng zirconium, kumpara sa iba pang mga metal.

Mga phase ng crystalline

Gayundin, ang puwersa o metal na bono na ito ay may pananagutan sa pag-order ng mga atom ng Zr upang tukuyin ang isang compact na hexagonal na istraktura (hcp); ito ang una sa dalawang mga mala-kristal na phase na ito, na sinasabing bilang α-Zr.

Samantala, ang pangalawang yugto ng kristal, β-Zr, na may isang kubiko na istraktura na nakasentro sa katawan (bcc), ay lilitaw kapag ang zirconium ay pinainit sa 863 ºC. Kung tataas ang presyon, ang istraktura ng bcc ng β-Zr ay magtatapos sa pag-distort; ito deforms bilang ang distansya sa pagitan ng Zr atoms ay compact at pinaikling.

Mga numero ng oksihenasyon

Ang pagsasaayos ng elektron ng zirconium ay nagpapahayag nang sabay-sabay na ang atom nito ay may kakayahang mawala ng hanggang sa apat na mga elektron kung pinagsama ito sa mga elemento na mas electronegative kaysa sa sarili. Kaya, kung ang pagkakaroon ng cation Zr ⁴⁺ ay ipinapalagay , na ang ionic charge density ay napakataas, kung gayon ang numero o estado ng oksihenasyon ay magiging +4 o Zr (IV).

Sa katunayan, ito ang pangunahing at pinaka-matatag ng mga numero ng oksihenasyon nito. Halimbawa, ang mga sumusunod na serye ng mga compound ay may zirconium bilang +4: ZrO ₂ (Zr ⁴⁺ O ₂ ^2- ), Zr (WO ₄ ) ₂ , ZrBr ₄ (Zr ⁴⁺ Br ₄ ^- ) at ZrI ₄ (Zr ^{4 +} I ₄ ^- ).

Ang Zirconium ay maaari ding magkaroon ng iba pang mga positibong numero ng oksihenasyon: +1 (Zr ⁺ ), +2 (Zr ²⁺ ) at +3 (Zr ³⁺ ); gayunpaman, ang mga compound nito ay bihirang, kaya't hindi nila ito isinasaalang-alang kapag tinalakay ang puntong ito.

Mas kaunti ang mga zirconium na may negatibong mga numero ng oksihenasyon na isinasaalang-alang: -1 (Zr ^- ) at -2 (Zr ^2- ), na inaakalang ang pagkakaroon ng mga "zirconides" anion.

Upang mabuo ang mga kondisyon, dapat silang maging espesyal, ang sangkap na pinagsama ay dapat magkaroon ng isang electronegativity na mas mababa kaysa sa zirconium, o dapat itong magbigkis sa isang molekula; tulad ng nangyari sa anionic complex ^2- , kung saan anim na molekula ng CO coordinate na may isang sentro Zr ^2- .

Kung saan hahanapin at makuha

Zircon

Sturdy zircon crystals na naka-embed sa kuwarts. Pinagmulan: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Ang Zirconium ay isang malaking sangkap sa crust at dagat ng lupa. Ang pangunahing mineral ay ang mineral zircon (itaas na imahe), na ang kemikal na komposisyon ay ZrSiO ₄ o ZrO ₂ · SiO ₂ ; at sa isang mas mababang antas, dahil sa kakulangan nito, ang mineral baddeleyite, na binubuo halos sa buong zirconia, ZrO ₂ .

Nagpakita ang Zirconium ng isang malakas na geochemical tendensiya na maiugnay sa silikon at titanium, kung kaya't pinayaman nito ang mga sands at graba ng mga dalampasigan ng karagatan, mga maluwang na deposito at sahig ng lawa, pati na rin ang mga nakangiting mga bato na hindi pa nabura. .

Paggamot at proseso ng Kroll

Samakatuwid, ang mga kristal ng zircon ay kailangang paghiwalayin muna mula sa rutile at ilmenite, TiO ₂ , at mula sa quartz, SiO ₂ . Para sa mga ito, ang mga sands ay nakolekta at inilalagay sa mga spiral concentrator, kung saan ang kanilang mga mineral ay nagtatapos sa paghiwalay depende sa mga pagkakaiba-iba sa kanilang mga density.

Ang mga titanium oxides ay pagkatapos ay pinaghiwalay sa pamamagitan ng pag-apply ng isang magnetic field, hanggang sa ang natitirang solid ay binubuo lamang ng zircon (hindi na TiO ₂ o SiO ₂ ). Kapag ito ay tapos na, ang chlorine gas ay ginagamit bilang isang pagbabawas ng ahente upang ibahin ang anyo ng ZrO ₂ hanggang ZrCl ₄ , tulad ng ginagawa ng titanium sa proseso ng Kroll:

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

At sa wakas, ang ZrCl ₄ ay nabawasan na may tinunaw na magnesiyo:

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

Ang dahilan ng direktang pagbawas mula sa ZrO ₂ ay hindi ginanap ay dahil ang mga karbida ay maaaring mabuo, na mas mahirap mabawasan. Ang zirconium sponge na nabuo ay hugasan ng solusyon ng hydrochloric acid, at natunaw sa ilalim ng isang hindi malalim na kapaligiran ng helium upang lumikha ng mga metal na zirconium rod.

Ang paghihiwalay ng hafnium mula sa zirconium

Ang Zirconium ay may isang mababang porsyento (1 hanggang 3%) ng hafnium sa komposisyon nito, dahil sa pagkakapareho ng kemikal sa pagitan ng mga atomo nito.

Ito lamang ay hindi isang problema para sa karamihan ng iyong mga aplikasyon; gayunpaman, ang hafnium ay hindi malinaw sa mga neutron, samantalang ang zirconium. Samakatuwid, ang metal na zirconium ay dapat linisin mula sa mga impurities ng hafnium upang magamit sa mga nukleyar na nukleyar.

Upang makamit ito, ang mga diskarte sa paghihiwalay ng halo ay ginagamit, tulad ng crystallization (ng kanilang mga fluoride salts) at fractionated distillation (ng kanilang tetrachlorides), at likido-likido na pagkuha gamit ang mga solvents methyl isobutyl ketone at tubig.

Mga Isotopes

Ang Zirconium ay matatagpuan sa Earth bilang isang halo ng apat na matatag na isotop at isang radioaktibo, ngunit may tulad ng isang mahabang kalahating buhay (t _1/2 = 2.0 · 10 ¹⁹ taon) na ito ay praktikal na matatag bilang iba pa.

Ang limang isotopes na ito, kasama ang kani-kanilang kasaganaan, ay nakalista sa ibaba:

- ⁹⁰ Zr (51.45%)

- ⁹¹ Zr (11.22%)

- ⁹² Zr (17.15%)

- ⁹⁴ Zr (17.38%)

- ⁹⁶ Zr (2.80%, ang radioactive na nabanggit sa itaas)

Ang pagiging average na atomic mass ng 91,224 u, na mas malapit sa ⁹⁰ Zr kaysa sa ⁹¹ Zr. Ipinapakita nito ang "bigat" na mayroon nang mas mataas na atomic mass isotopes kapag sila ay isinasaalang-alang sa timbang na average na pagkalkula.

Bukod sa ⁹⁶ Zr, mayroong isa pang radioisotope sa likas na katangian: ⁹³ Zr (t _1/2 = 1.53 · 10 ⁶ taon). Gayunpaman, matatagpuan ito sa dami ng bakas, kaya ang kontribusyon nito sa average na atomic mass, 91.224 u, ay napapabayaan. Iyon ang dahilan kung bakit ang zirconium ay malayo sa pagiging inuri bilang isang radioactive metal.

Bilang karagdagan sa limang natural na isotopes ng zirconium, at ang radioisotope ⁹³ Zr, nilikha ang iba pang mga artipisyal (28 hanggang ngayon), kung saan ⁸⁸ Zr (t _1/2 = 83.4 araw), ⁸⁹ Zr (t _1/2 = 78.4 oras) at ¹¹⁰ Zr (30 milliseconds).

Mga panganib

Metal

Ang Zirconium ay isang medyo matatag na metal, kaya wala sa mga reaksyon nito ay masigla; maliban kung ito ay natagpuan bilang isang pinong hinati na pulbos. Kapag ang ibabaw ng isang zirconia sheet ay scratched na may papel de liha, naglalabas ito ng incandescent sparks dahil sa pyrophoricity nito; ngunit ang mga ito ay agad na napapatay sa hangin.

Gayunpaman, kung ano ang kumakatawan sa isang potensyal na peligro ng sunog ay ang pagpainit ng zirconium powder sa pagkakaroon ng oxygen: nasusunog ito ng isang siga na may temperatura na 4460 ° C; isa sa pinakamainit na kilala para sa mga metal.

Ang radioactive isotopes ng zirconium ( ⁹³ Zr at ⁹⁶ Zr) ay naglalabas ng radiation ng nasabing mababang enerhiya na hindi sila nakakapinsala sa mga nabubuhay na nilalang. Ang pagkakaroon ng sinabi ng lahat ng nasa itaas, maaari itong ipahiwatig sa sandali na ang metal na zirconium ay isang di-nakakalason na elemento.

Ion

Ang mga zirconium ion, Zr ⁴⁺ , ay matatagpuan na malawak na nagkakalat sa kalikasan sa loob ng ilang mga pagkain (gulay at buong trigo) at mga organismo. Ang katawan ng tao ay may isang average na konsentrasyon ng 250 mg ng zirconium, at hanggang ngayon ay walang mga pag-aaral na naka-link ito sa mga sintomas o sakit dahil sa isang bahagyang labis na pagkonsumo nito.

Ang Zr ⁴⁺ ay maaaring mapinsala depende sa mga kasamang anion. Halimbawa, ang ZrCl ₄ sa mataas na konsentrasyon ay ipinakita na nakamamatay sa mga daga, nakakaapekto rin sa mga aso, dahil binabawasan nito ang bilang ng kanilang mga pulang selula ng dugo.

Ang mga asing-gamot na zirconium ay nakakainis sa mga mata at lalamunan, at nakasalalay sa indibidwal kung maaari nilang inisin ang balat. Tungkol sa mga baga, kakaunti ang mga abnormalidad na naiulat sa mga taong inhaled ang mga ito nang hindi sinasadya. Sa kabilang banda, walang mga medikal na pag-aaral na nagpapatunay na ang zirconium ay carcinogenic.

Sa pag-iisip nito, masasabi na ang metal zirconia, o ang mga ion nito, ay naglalagay ng isang nakababahala na peligro sa kalusugan. Gayunpaman, mayroong mga zirconium compound na naglalaman ng mga anion na maaaring magkaroon ng negatibong epekto sa kalusugan at sa kapaligiran, lalo na kung sila ay mga organikong at aromatic anion.

Aplikasyon

- Metal

Ang Zirconium, bilang isang metal mismo, ay nakakahanap ng iba't ibang mga aplikasyon salamat sa mga katangian nito. Ang mataas na pagtutol nito sa kaagnasan, at sa pag-atake ng mga malakas na acid at base, pati na rin ang iba pang mga reaktibo na sangkap, gawin itong isang mainam na materyal para sa paggawa ng mga maginoo na reaktor, mga tubo at mga palitan ng init.

Gayundin, sa zirconium at mga haluang metal na refractory na materyales ay ginawa na dapat makatiis sa matinding o pinong mga kondisyon. Halimbawa, ginagamit ang mga ito upang gumawa ng paghahagis ng mga hulma, mga veneer at turbine para sa mga barko at mga sasakyang pang-espasyo, o hindi gumagalaw na mga aparato upang hindi sila gumanti sa mga tisyu ng katawan.

Sa kabilang banda, ang pyrophoricity nito ay ginagamit upang lumikha ng mga armas at mga paputok; yamang ang napakahusay na mga partikulo ng zirconium ay maaaring masunog nang napakadali, na naglalabas ng maliwanag na maliwanag na sparks. Ang kamangha-manghang pagiging aktibo nito na may oxygen sa mataas na temperatura ay ginagamit upang makuha ito sa loob ng mga tubo ng selyo ng vacuum, at sa loob ng mga light bombilya.

Gayunpaman, ang pinakamahalagang gamit nito higit sa lahat ay maglingkod bilang isang materyal para sa mga nukleyar na nukleyar, dahil ang zirconium ay hindi gumanti sa mga neutrons na inilabas sa mga radioactive decaps.

- Zirconia

Cubic zirconia diamante. Pinagmulan: Pixabay.

Ang mataas na punto ng pagtunaw (2715 ºC) ng zirconia (ZrO ₂ ) ay ginagawang isang mas mahusay na alternatibo sa zirconium para sa paggawa ng mga materyales na refractory; Halimbawa, ang mga crucible na lumalaban sa biglaang mga pagbabago sa temperatura, matigas na keramika, kutsilyo na mas matalim kaysa sa mga bakal, baso, at iba pa.

Ang iba't ibang mga zirconia na tinatawag na 'cubic zirconia' ay ginagamit sa alahas dahil maaari itong magamit upang makagawa ng perpektong mga replika ng sparkling na may faceted na mga diamante (larawan sa itaas).

- Pagbebenta at iba pa

Ang mga diorganikong o organikong asing-gamot na zirconium, pati na rin ang iba pang mga compound, ay may maraming mga aplikasyon, na kung saan maaari nating banggitin:

-Blue at dilaw na pigment sa glaze keramika at maling hiyas (ZrSiO ₄ )

-Carbon dioxide absorber (Li ₂ ZrO ₃ )

-Mga pagsasama sa industriya ng papel (zirconium acetates)

-Antiperspirants (ZrOCl ₂ at mga mixtures ng mga kumplikadong asing-gamot ng zirconium at aluminyo)

-Mga larawan at inks para sa pag-print

-Kidney dialysis treatment at para sa pag-alis ng mga kontaminado sa tubig (phosphates at zirconium hydroxide)

-Adhesives

-Ang mga catalysts para sa organikong pag-amin, oksihenasyon at hydrogenation reaksyon (anumang zirconium compound na nagpapakita ng catalytic activity)

-Aditives upang madagdagan ang likido ng semento

-Alkali ion permeable solids

- Mga frame na Organometallic

Ang mga zirconium atoms bilang Zr ⁴⁺ ion ay maaaring makabuo ng mga bono ng koordinasyon na may oxygen, Zr ^IV -O, sa isang paraan na maaari itong makipag-ugnay nang walang mga problema sa mga oxygenated organic ligand; iyon ay, ang zirconium ay may kakayahang bumubuo ng iba't ibang mga organometallic compound.

Ang mga compound na ito, sa pamamagitan ng pagkontrol sa mga parameter ng synthesis, ay maaaring magamit upang lumikha ng mga organometallic frameworks, na mas kilala bilang metal organic frameworks (MOFs, para sa acronym nito sa English: Metal-Organic Framework). Ang mga materyales na ito ay nakatayo para sa pagiging lubos na nakabubuti at pagkakaroon ng kaakit-akit na three-dimensional na istruktura, tulad ng mga zeolite.

Ang mga aplikasyon nito ay lubos na nakasalalay sa kung saan ang mga organikong ligand na napili upang makikipag-ugnay sa zirconium, pati na rin sa pag-optimize ng mga kondisyon ng synthesis (temperatura, pH, pagpapakilos at oras ng reaksyon, mga ratio ng molar, mga volume ng solvent, atbp.).

UiO-66

Halimbawa, kabilang sa mga MOF ng zirconium maaari nating banggitin ang UiO-66, na batay sa mga pakikipag-ugnay sa Zr-terephthalate (mula sa terephthalic acid). Ito Molekyul, na gumaganap bilang isang ligand coordinated sa Zr ⁴⁺ sa pamamagitan ng kanilang -COO grupo ^- , na bumubuo ng apat na mga bono Zr-O.

Ang mga mananaliksik mula sa University of Illinois, na pinamunuan ni Kenneth Suslick, ay napansin na ang UiO-66, sa ilalim ng matinding puwersa ng makina, ay sumasailalim sa istruktura ng pagpapapangit kapag ang dalawa sa apat na apat na Zr-O na mga bono ay nasira.

Dahil dito, ang UiO-66 ay maaaring magamit bilang isang materyal na idinisenyo upang mawala ang lakas ng makina, kahit na may kakayahang makatiis ng isang presyon na katumbas ng pagputok ng isang TNT bago magdusa ang mga molekular na bali.

MOFs-808

Sa pamamagitan ng pagpapalitan ng terephthalic acid para sa trimesic acid (isang singsing na benzene na may tatlong -COOH group sa mga posisyon 2, 4, 6), isang bagong organometall scaffold para sa zirconium ay lumitaw: MOFs-808.

Ang mga katangian nito at kakayahang gumana bilang isang materyal na imbakan ng hydrogen ay napag-aralan; iyon ay, ang mga H _{2 na} molekula ay nagtatapos sa pagho-host ng mga pores ng MOFs-808, at pagkatapos ay kunin ang mga ito kung kinakailangan.

MIP-202

At sa wakas mayroon kaming MOFs MIP-202, mula sa Institute of Porous Materials sa Paris. Sa oras na ito ginamit nila ang aspartic acid (isang amino acid) bilang isang tagapagbalat. Muli, ang mga Zr-O na bono ng Zr ⁴⁺ at ang mga oxygens ng aspartate (deprotonated -COOH groups) ay ang mga puwersang itinuro na humuhubog sa three-dimensional at porous na istraktura ng materyal na ito.

Ang MIP-202 ay napatunayan na isang mahusay na conductor ng mga proton (H ⁺ ), na naglalakbay sa mga pores nito, mula sa isang silid sa iba. Samakatuwid, ito ay isang kandidato para sa paggamit bilang isang materyal na pagmamanupaktura para sa mga lamad ng palitan ng proton; na mahalaga para sa pagbuo ng mga baterya ng hydrogen sa hinaharap.

Mga Sanggunian

1. Shiver & Atkins. (2008). Diorganikong kimika. (Ikaapat na edisyon). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Zirconium. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Sarah Pierce. (2019). Ano ang Zirconium? - Gumagamit, Katotohanan, Mga Katangian at Pagtuklas. Pag-aaral. Nabawi mula sa: study.com
4. John C. Jamieson. (1963). Mga istruktura ng Crystal ng Titanium, Zirconium, at Hafnium sa Mataas na Presyon. Tomo 140, Isyu 3562, p. 72-73. DOI: 10.1126 / science.140.3562.72
5. Stephen Emma. (Oktubre 25, 2017). Ang Zirconium MOF buckles sa ilalim ng dynamite pressure. Nabawi mula sa: chemistryworld.com
6. Wang Sujing et al. (2018). Isang matatag na zirconium amino acid metal-organic na balangkas para sa pagpapalabas ng proton. doi.org/10.1038/s41467-018-07414-4
7. Emsley John. (Abril 1, 2008). Zirconium. Chemistry sa elemento nito. Nabawi mula sa: chemistryworld.com
8. Kawano Jordan. (sf). Zirconium. Nabawi mula sa: chemistry.pomona.edu
9. Doug Stewart. (2019). Mga Zirconium Element Facts. Chemicool. Nabawi mula sa: chemicool.com
10. Ang Mga editor ng Encyclopaedia Britannica. (Abril 05, 2019). Zirconium. Encyclopædia Britannica. Nabawi mula sa: britannica.com
11. National Center para sa Impormasyon sa Biotechnology. (2019). Zirconium. PubChem Database. CID = 23995. Nabawi mula sa: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov