Ортосиликат циркония(IV)

Ортосиликат циркония(IV)
Общие
Систематическое наименование	Ортосиликат циркония(IV)
Традиционные названия	Кремнекислый цирконий
Химическая формула	ZrSiO4
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветные кристаллы
Молярная масса	183,31 г/моль
Плотность	4,169; 4,56; 4,7 г/см³
Твёрдость	7,5 (шкала Мооса)
Термические свойства
Температура плавления	2420; 2550 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	98,3 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования (ст. усл.)	-2033 кДж/моль
Оптические свойства
Показатель преломления	1,92-2,02
Классификация
Рег. номер CAS	10101-52-7
Рег. номер PubChem	61775
SMILES	[Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-]
Регистрационный номер EC	233-252-7
Безопасность
NFPA 704	0 1 1

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:

$\mathsf{ZrOCl_2 + Na_4SiO_4 + 2HCl \ \xrightarrow{}\ ZrSiO_4\downarrow + 4NaCl + H_2O }$

• Сплавление оксида циркония(IV) и оксида кремния(IV):

$\mathsf{ZrO_2 + SiO_2 \ \xrightarrow{T}\ ZrSiO_4 }$

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:

$\mathsf{ZrSiO_4\ \xrightarrow{1540-1900^oC}\ ZrO_2 + SiO_2 }$

• Реагирует с фтористоводородной кислотой:

$\mathsf{ZrSiO_4 + 10HF \ \rightleftarrows\ H_2[ZrOF_6] + H_2[SiF_6] + 3H_2O }$

• Реагирует под давлением с перегретыми растворами щелочей:

$\mathsf{ZrSiO_4 + 5NaOH + 3H_2O \ \rightleftarrows\ Na[Zr(H_2O)_3(OH)_5] + Na_4SiO_4 }$

• При сплавлении с щелочами образует цирконаты:

$\mathsf{ZrSiO_4 + 4NaOH \ \xrightarrow{580-650^oC}\ Na_2ZrO_3 + Na_2SiO_3 + 2H_2O }$

• Реагирует при сплавлении с оксидами типичных металлов:

$\mathsf{ZrSiO_4 + 2CaO \ \xrightarrow{1100^oC}\ CaZrO_3 + CaSiO_3 }$

• Реагирует с хлором в присутствии восстановителей:

$\mathsf{ZrSiO_4 + 4Cl_2 + 4C \ \xrightarrow{850-1000^oC}\ ZrCl_4 + SiCl_4 + 4CO }$

Применение

• Как драгоценные камни.
• Огнеупорный материал, компонент керамик, стёкол, глазурей, эмалей.
• Сырьё для получения циркония.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Зефиров Н.С. и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.-Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.