Ортосиликат циркония(IV)

Ортосиликат циркония(IV) — неорганическое соединение, соль металла циркония и кремнёвой кислоты с формулой ZrSiO₄, бесцветные кристаллы, не растворимые в воде. Встречается в природе как минерал циркон.

Ортосиликат циркония​(IV)​
Общие
Систематическое наименование	Ортосиликат циркония​(IV)​
Традиционные названия	Кремнекислый цирконий; циркон
Хим. формула	ZrSiO4
Рац. формула	ZrSiO4
Физические свойства
Состояние	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
Мол. теплоёмк.	98,3 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	−2033 кДж/моль
Оптические свойства
Показатель преломления	1,92-2,02
Классификация
Рег. номер CAS	10101-52-7
PubChem	61775
Рег. номер EINECS	233-252-7
SMILES	[Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-]
InChI	InChI=1S/O4Si.Zr/c1-5(2,3)4;/q-4;+4 GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	55663
Безопасность
Токсичность	нетоксично
NFPA 704	0 1 1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

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:

${\displaystyle {\mathsf {ZrOCl_{2}+Na_{4}SiO_{4}+2HCl\ {\xrightarrow {}}\ ZrSiO_{4}\downarrow +4NaCl+H_{2}O}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {ZrO_{2}+SiO_{2}\ {\xrightarrow {T}}\ ZrSiO_{4}}}}$

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:

${\displaystyle {\mathsf {ZrSiO_{4}\ {\xrightarrow {1540-1900^{o}C}}\ ZrO_{2}+SiO_{2}}}}$

• Реагирует с фтористоводородной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {ZrSiO_{4}+10HF\ \rightleftarrows \ H_{2}[ZrOF_{6}]+H_{2}[SiF_{6}]+3H_{2}O}}}$

• Реагирует под давлением с перегретыми растворами щелочей:

${\displaystyle {\mathsf {ZrSiO_{4}+5NaOH+3H_{2}O\ \rightleftarrows \ Na[Zr(H_{2}O)_{3}(OH)_{5}]+Na_{4}SiO_{4}}}}$

• При сплавлении с щелочами, оксидами типичных металлов и карбонатами щелочных металлов образует цирконаты:

${\displaystyle {\mathsf {ZrSiO_{4}+4NaOH\ {\xrightarrow {580-650^{o}C}}\ Na_{2}ZrO_{3}+Na_{2}SiO_{3}+2H_{2}O\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {ZrSiO_{4}+2CaO\ {\xrightarrow {1100^{o}C}}\ CaZrO_{3}+CaSiO_{3}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {ZrSiO_{4}+3Na_{2}CO_{3}\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ Na_{2}ZrO_{3}+Na_{4}SiO_{4}+3CO_{2}\uparrow }}}$

• Реагирует с хлором в присутствии восстановителей:

${\displaystyle {\mathsf {ZrSiO_{4}+4Cl_{2}+4C\ {\xrightarrow {850-1000^{o}C}}\ ZrCl_{4}+SiCl_{4}+4CO}}}$

• При спекании с фторосиликатами образует гексафторцирконаты:

${\displaystyle {\mathsf {ZrSiO_{4}+K_{2}SiF_{6}\ {\xrightarrow {700^{o}C}}\ K_{2}ZrF_{6}+2SiO_{2}}}}$

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.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редколл.: Н. С. Зефиров и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
• Справочник химика / Редколл.: Б. П. Никольский и др.. — 2-е изд., испр. — М.—Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редколл.: Б. П. Никольский 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.
• Неорганическая химия / под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.: Академия, 2007. — Т. 3. — 352 с.