二氧化鋯
| 二氧化鋯 | |
|---|---|
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| IUPAC名 Zirconium dioxide; Zirconium(IV) oxide | |
| 別名 | 氧化鋯、鋯酸酐、 氧化鋯(IV) |
| 識別 | |
| CAS號 | 1314-23-4 
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| 性質 | |
| 化學式 | ZrO2 |
| 摩爾質量 | 123.22 g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 白色固體 |
| 密度 | 5.89 g/cm³（固） |
| 熔點 | 2715 °C |
| 溶解性（水） | 難溶 |
| 熱力學 | |
| ΔfHm⦵298K | −1080 kJ/mol |
| S⦵298K | 50.3 J.K−1.mol−1 |
| 危險性 | |
| 歐盟分類 | 未列 |
| 相關物質 | |
| 其他陰離子 | 二硫化鋯 |
| 其他陽離子 | 二氧化鈦、二氧化鉿 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
二氧化鋯（化學式：ZrO2）是鋯的主要氧化物，通常狀況下為白色無臭無味晶體，難溶於水、鹽酸和稀硫酸。一般常含有少量的二氧化鉿。化學性質不活潑，但高熔點、高電阻率、高折射率和低熱膨脹係數的性質，使它成為重要的耐火材料、陶瓷絕緣材料和陶瓷遮光劑亦是人工鑽的主要原料。能帶間隙大約為5-7eV。[1]
結構
[編輯]自然界中以少見的斜鋯石存在，為單斜晶系結構。高熔點的立方氧化鋯也是二氧化鋯晶型之一，自然界以等軸鈣鋯鈦礦（(Zr,Ti,Ca)O2）少量存在，但多為人工合成，用作鑽石的替代品。二氧化鋯還有另外一種四方晶系晶型。這三者之間的轉變溫度受雜質影響很大，因此很難確定，大致可分為以下階段：常溫下為單斜結晶，1170℃時轉為四角正方結晶，2370℃以上成為立方結晶。
氧化鋯是經由煅燒氧化鋯化合物而得。
化學性質
[編輯]化學式ZrO₂。存在於天然的二氧化鋯礦中。二氧化鋯為白色晶體；熔點約 2700℃，沸點約 4300℃，密度5.89g/cm³。由灼燒二氧化鋯水合物或揮發性含氧酸鋯鹽所得的二氧化鋯為白色粉末，不溶於水；經由輕度灼燒所得的二氧化鋯，比較容易被無機酸溶解；強熱灼燒所得的二氧化鋯只溶於濃硫酸和氫氟酸；經過熔融重結晶的二氧化鋯只與氫氟酸作用。二氧化鋯是一種兩性氧化物，與鹼共熔可形成鋯酸鹽，但鋯酸鹽遇水容易水解為ZrO₂·xH₂O而沉澱。二氧化鋯與碳和氯氣高溫反應，或者與四氯化碳反應，生成四氯化鋯及二氯氧化鋯，水解又得到二氧化鋯。它在電弧中與碳作用生成碳化鋯。二氧化鋯在加熱時發出強烈的白光，曾用作燈絲和汽油燈的網罩。熔融後的二氧化鋯很硬，熱膨脹係數很小，用它製作的搪瓷不會因溫度驟變而破裂。二氧化鋯還可做高溫坩堝、耐火器皿和爐襯。摻有氧化鎂的二氧化鋯可用於製造高溫玻璃。
專利申請
[編輯]2006年8月，蘋果公司填補了使用氧化鋯陶瓷作為流動裝置的專利空白。一些當下的iPod包含的無線電設備以用於內置Nike+，藍牙，或無線網絡。使用鋯系陶瓷對於其無線電發射透明度特性，比鋼或鋁質好，從而使天線無需改變表面厚度或窗口，就可被內置於設備中，例如，iPod touch。[2]
參見
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ J.P. Chang, Y-S. Lin, and K. Chu, "Rapid thermal chemical vapor deposition of zirconium oxide for metal-oxide-semiconductor field effect transistor application," J. Vac. Sci. Technol. B 195 , pp. 1782-1787, (2001)
- ^ Apple seeks patent on radio-transparent zirconia CE casings. Apple Insider. 30 November 2006 [2009-04-02]. （原始內容存檔於2019-12-08）.