| ジルコニウム | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 発音 | / z ɜːr ˈ k oʊ ni i ə m / ( zur- KOH -nee -əm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外観 | 銀白色 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 標準原子量 A r °(Zr) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 周期表におけるジルコニウム | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 原子番号 ( Z ) | 40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| グループ | グループ4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 期間 | 期間5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ブロック | dブロック | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子配置 | [クロ] 4d 2 5s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 殻あたりの電子数 | 2、8、18、10、2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理的特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| STPでの フェーズ | 固体 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融点 | 2125 K (1852 °C、3365 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | 4650 K (4377 °C、7911 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 密度(20℃) | 6.505 g/cm3 [ 3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 液体の場合( mp) | 5.8グラム/ cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融解熱 | 14kJ /モル | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 気化熱 | 591 kJ/モル | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モル熱容量 | 25.36 J/(モル·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
蒸気圧
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| 原子特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸化状態 | 共通: +4 −2、[4] 0、[5] +1、[6] +2、[7] [8] +3 [6] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気陰性度 | ポーリングスケール: 1.33 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| イオン化エネルギー |
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| 原子半径 | 経験的: 午後160時 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 共有結合半径 | 175±7時 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| その他のプロパティ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 自然発生 | 原始的な | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 結晶構造 | 六方最密充填(hcp)(hP2) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 格子定数 | a = 323.22 pm c = 514.79 pm (20℃)[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱膨張 | 5.69 × 10 −6 /K (20℃)[3] [a] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱伝導率 | 22.6W/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気抵抗率 | 421 nΩ⋅m(20℃) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 磁気秩序 | 常磁性体[9] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ヤング率 | 88GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| せん断弾性係数 | 33GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 体積弾性率 | 91.1 万気圧 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 音速の 細い棒 | 3800 m/s(20℃時) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ポアソン比 | 0.34 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モース硬度 | 5.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ビッカース硬度 | 820~1800MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ブリネル硬度 | 638~1880MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS番号 | 7440-67-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 歴史 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ネーミング | ジルコンにちなんで、zargun زرگون は「金色の」という意味です。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 発見 | マルティン・ハインリヒ・クラプロス(1789) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 最初の隔離 | イェンス・ヤコブ・ベルセリウス(1824) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ジルコニウムの同位体 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ジルコニウムは元素記号 Zr、原子番号40を持つ。1789年に初めて特定され、1824 年に不純な形で単離され、1925 年までに大量生産された純粋なジルコニウムは、光沢のある遷移金属で、灰白色をしており、ハフニウムや、程度は低いがチタンによく似ている。室温では固体で、延性、展性、耐腐食性がある。ジルコニウムという名前は、ジルコニウムの最も重要な供給源である鉱物ジルコンの名前に由来している。この単語はペルシャ語の zargun (zircon; zar-gun、「金のような」または「金のように」) に関連している。[11]ジルコン以外にも、ジルコニウムはバデレイトやユーディアライトなど 140 種類以上の鉱物に含まれており、ほとんどのジルコニウムはチタンやスズを採掘する鉱物の副産物として生産される。
ジルコニウムは、二酸化ジルコニウムなどのさまざまな無機化合物や、二塩化ジルコノセンなどの有機金属化合物を形成します。5 つの同位体が自然界に存在し、そのうち 4 つは安定しています。この金属とその合金は主に耐火物や乳白剤として使用されます。純粋なジルコニウムは、耐腐食性が強く、核反応断面積が低いため、原子炉の建設や、高い耐熱性が求められる宇宙船やタービンブレードで重要な役割を果たします。ジルコニウムは、フラッシュバルブ、歯科インプラントや義歯などの生物医学的用途、消臭剤、浄水システムにも使用されています。
ジルコニウム化合物の生物学的役割は知られていないが、この元素は自然界に広く分布しており、生物系に少量存在しても悪影響はない。ジルコニウムが発がん性物質であるという兆候はない。ジルコニウムがもたらす主な危険性は、粉末状態での可燃性と目の刺激である。
特徴
ジルコニウムは光沢のある灰白色の柔らかい延性・展性金属で、常温では固体ですが、純度が低いと硬くて脆くなります。[12]粉末状のジルコニウムは非常に燃えやすいですが、固体状では発火する可能性がはるかに低くなります。ジルコニウムはアルカリ、酸、塩水、その他の物質による腐食に対して非常に耐性があります。[13]しかし、特にフッ素が存在する場合、塩酸や硫酸には溶解します。 [14]亜鉛との合金は35 K未満で磁性を帯びます。 [13]
ジルコニウムの融点は1855℃(3371℉)、沸点は4409℃(7968℉)である。[13]ジルコニウムの電気陰性度はポーリングスケールで1.33である。電気陰性度がわかっているdブロック内の元素のうち、ジルコニウムはハフニウム、イットリウム、ルテチウムに次いで4番目に低い電気陰性度を持つ。[15]
ジルコニウムは室温では六方最密結晶構造α-Zrを示し、863℃で体心立方結晶構造β-Zrに変化する。ジルコニウムは融点までβ相で存在する。[16]
同位体
天然のジルコニウムは5つの同位体から構成されています。90 Zr、91 Zr、92 Zr、94 Zrは安定していますが、94 Zrは二重ベータ崩壊を起こすと予測されており(実験では観測されていません)、半減期は1.10×10 17年以上です 。96 Zrの半減期は2.34×10 19 年で、ジルコニウムの中で最も長寿命の放射性同位体です。これらの天然同位体のうち、90 Zrが最も多く、ジルコニウム全体の51.45 %を占めています。96 Zrは最も少なく、ジルコニウム全体の2.80%を占めるだけです。[10]
ジルコニウムの人工同位体は33種合成されており、原子量は77から114の範囲である。 [10] [17] 93 Zrは最も長寿命の人工同位体であり、半減期は1.61×10 6 年である。質量数93以上の放射性同位体は電子放出により崩壊し、質量数89以下の放射性同位体は陽電子放出により崩壊する。唯一の例外は電子捕獲により崩壊する88 Zrである。[10]
ジルコニウムの13の同位体も準安定異性体として存在する:83m1 Zr、83m2 Zr 、85m Zr、87m Zr、88m Zr、89m Zr、90m1 Zr、90m2 Zr、 91m Zr、97m Zr、98m Zr、99m Zr、および108m Zr。これらのうち、97m Zrの半減期は104.8ナノ秒で最も短い。89m Zrは半減期が4.161分で最も長い。[10]
発生

ジルコニウムは地殻内で約130 mg/kg、海水中では約0.026 μg/Lの濃度で存在し、地殻で18番目に多い元素である。[18]自然界では天然金属としては存在せず、水に対する本質的な不安定性を反映している。ジルコニウムの主な商業的供給源はケイ酸塩鉱物であるジルコン(ZrSiO 4)であり、[12]主にオーストラリア、ブラジル、インド、ロシア、南アフリカ、米国で発見されるほか、世界中の小規模鉱床でも発見されている。[19] 2013年現在、ジルコン採掘の3分の2はオーストラリアと南アフリカで行われている。[20]ジルコンの資源量は世界中で6千万トンを超え[21]、ジルコニウムの年間生産量は世界で約90万トンである。[18]ジルコニウムは、商業的に有用な鉱石であるバデレイトやユーディアライトを含む140種類以上の鉱物にも含まれています。[22]
ジルコニウムはS型恒星に比較的豊富に存在し、太陽や隕石にも検出されている。アポロ計画で数回月へ持ち帰られた月の岩石サンプルには、地球の岩石に比べて高いジルコニウム酸化物含有量が含まれている。[23]
EPR分光法は、ジルコニウムの異常な3+価電子状態の調査に使用されています。FeドープScPO 4単結晶の寄生信号として最初に観測されたZr 3+のEPRスペクトルは、同位体濃縮(94.6%) 91 ZrをドープしたScPO 4単結晶を調製することによって明確に特定されました。天然に豊富に存在するZrと同位体濃縮Zrの両方をドープしたLuPO 4とYPO 4の単結晶も成長し、調査されています。[24]
生産
発生
ジルコニウムは、チタン鉱物のイルメナイトとルチルの採掘と加工、およびスズの採掘後に生成される副産物です。 [25] 2003年から2007年にかけて、鉱物ジルコンの価格は1トンあたり360ドルから840ドルに着実に上昇しましたが、加工されていないジルコニウム金属の価格は1トンあたり39,900ドルから22,700ドルに減少しました。ジルコニウム金属は還元プロセスにコストがかかるため、ジルコンよりもはるかに高価です。[21]
沿岸海域から採取されたジルコンを含む砂は、スパイラル濃縮機で精製され、軽い物質に分離されます。軽い物質は砂浜の天然成分であるため、その後水に戻されます。磁気分離法を使用して、チタン鉱石のイルメナイトとルチルが除去されます。[26]
ジルコンのほとんどは商業用途で直接使用されますが、わずかな割合が金属に変換されます。ほとんどのジルコン金属は、クロル法で塩化ジルコニウム(IV)をマグネシウム金属で還元することによって生成されます。[13]得られた金属は、金属加工に十分な延性が得られるまで焼結されます。[19]
ジルコニウムとハフニウムの分離
市販のジルコニウム金属には通常1~3%のハフニウムが含まれていますが[27]、ハフニウムとジルコニウムの化学的性質は非常に似ているため、通常は問題にはなりません。しかし、それらの中性子吸収特性は大きく異なるため、原子炉ではハフニウムをジルコニウムから分離する必要があります。[28]いくつかの分離方式が使用されています。[27]チオシアン酸酸化物誘導体の液液抽出は、ハフニウム誘導体が水よりもメチルイソブチルケトンにわずかに溶けやすいという事実を利用しています。この方法は純粋なジルコニウム生産の約3分の2を占めていますが[29] 、他の方法も研究されています。[30]たとえば、インドでは、TBP-硝酸塩溶媒抽出プロセスがジルコニウムを他の金属から分離するために使用されています。[31] ZrとHfは、類似のハフニウム誘導体よりも水への溶解度が低い六フッ化ジルコン酸カリウム(K2ZrF6)の分別結晶化によっても分離できます。四塩化物の分別蒸留(抽出蒸留とも呼ばれます)も使用されます。[30] [ 32]
真空アーク溶解は、熱間押出技術と過冷却銅炉の使用と組み合わせることで、酸素、窒素、炭素が精製されたジルコニウムを製造することができます。[33]
ハフニウムの中性子吸収断面積はジルコニウムの600倍であるため、原子力用途ではハフニウムをジルコニウムから除去する必要がある。[34]分離されたハフニウムは原子炉制御棒として使用できる。[35]
化合物
他の遷移金属と同様に、ジルコニウムは広範囲の無機化合物や錯体を形成する。[36]一般に、これらの化合物は無色の反磁性固体であり、ジルコニウムの酸化状態は+4である。一部の有機金属化合物はZr(II)の酸化状態を持つと考えられている。[7]ジルコニウムの酸化中に0と4の間の非平衡酸化状態が検出されている。[8]
酸化物、窒化物、炭化物
最も一般的な酸化物は二酸化ジルコニウム(ZrO 2 )で、ジルコニアとしても知られています。この透明から白色の固体は、特に立方体形状で、非常に優れた破壊靭性(セラミックの場合)と耐薬品性を備えています。[37]これらの特性により、ジルコニアは熱遮断コーティングとして有用ですが、[38]ダイヤモンドの代替品としても一般的です。[37]一酸化ジルコニウム(ZrO)も知られており、S型星はその輝線を検出することで認識されます。[39]
タングステン酸ジルコニウムは、加熱するとすべての方向で収縮するという珍しい性質を持っていますが、他のほとんどの物質は加熱すると膨張します。[13] 塩化ジルコニルは、数少ない水溶性ジルコニウム錯体の1つであり、化学式は[Zr 4 (OH) 12 (H 2 O) 16 ]Cl 8です。[36]
炭化ジルコニウムと窒化ジルコニウムは耐火性固体である。どちらも耐腐食性が高く、耐高温コーティングや切削工具に使用されている。[40]ジルコニウム合金が長期間にわたって大量の水素にさらされると、ジルコニウム水素化物相が形成されることが知られている。ジルコニウム合金に比べてジルコニウム水素化物は脆いため、ジルコニウム水素化物の形成の緩和は、ジルコニウム炭化物が頻繁に使用される材料であった最初の商用原子炉の開発中に詳細に研究された。[41]
ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)は最も一般的に使用されている圧電材料であり、医療やマイクロエレクトロメカニカルシステムのアプリケーションでトランスデューサーやアクチュエーターとして使用されています。[42]
ハロゲン化物と擬ハロゲン化物
4つの一般的なハロゲン化物、ZrF 4、ZrCl 4、ZrBr 4、ZrI 4がすべて知られています。すべてポリマー構造を持ち、対応する四ハロゲン化チタンよりもはるかに揮発性が低く、ジルコノセンジクロリドなどの有機錯体の形成に応用されています。[43]すべて加水分解されて、いわゆるオキシハロゲン化物と二酸化物を生成する傾向があります。 [27]
テトラハライドと他の金属との融合により、低級ジルコニウムハロゲン化物(例:ZrCl 3)が得られる。これらは層状構造をとり、層内では導電性があるが、層に垂直ではない。[44]
対応するテトラアルコキシドも知られている。ハロゲン化物とは異なり、アルコキシドは非極性溶媒に溶解する。六フッ化ジルコン酸二水素は、金属仕上げ業界では塗料の接着を促進するエッチング剤として使用されている。[45]
有機誘導体

有機ジルコニウム化学は、ポリプロピレンの製造に使用されるツィーグラー・ナッタ触媒の鍵となる。この用途では、ジルコニウムが炭素と可逆的に結合できる能力を利用する。1952年にバーミンガムとウィルキンソンによって報告されたジルコノセン二臭化物((C 5 H 5 ) 2 ZrBr 2 )は、最初の有機ジルコニウム化合物であった。[46] 1970年にPCウェイルズとH.ワイゴールドによって調製されたシュワルツ試薬[47]は、アルケンとアルキンの変換のための有機合成で使用されるメタロセンである。[48]
Zr (II )錯体の多くはジルコノセンの誘導体であり、[43]一例としては(C5Me5 ) 2Zr ( CO) 2が挙げられる。
歴史
ジルコニウムを含む鉱物であるジルコンと、それに関連する鉱物(ジャルグーン、ヒヤシンス、ヒヤシンス、リグレ)は、聖書の記述で言及されている。[13] [28]この鉱物に新しい元素が含まれていることは、1789年[49]にクラプロスがセイロン島(現在のスリランカ)のジャルグーンを分析するまで知られていなかった。彼はこの新しい元素を、ペルシャのザーグン(ジルコン、zar-gun、「金のような」または「金のように」)に関連して、ジルコネルデ(ジルコニア)と名付けた。[ 11 ]ハンフリー・デービーは、1808年に電気分解によってこの新しい元素を単離しようとしたが、失敗した。[12]ジルコニウム金属は、1824年にベルセリウスがカリウムとフッ化ジルコニウムカリウムの混合物を鉄管で加熱することによって、不純な形で初めて得られた。 [13]
1925年にアントン・エドゥアルト・ファン・アルケルとヤン・ヘンドリック・デ・ブールが発見したクリスタルバー法(別名ヨウ化物法)は、金属ジルコニウムを商業的に生産する最初の工業的プロセスでした。このプロセスでは四ヨウ化ジルコニウム(ZrI 4 )の生成とそれに続く熱分解が行われ、1945年にウィリアム・ジャスティン・クロールが開発した、四塩化ジルコニウム(ZrCl 4 )をマグネシウムで還元する、はるかに安価なクロール法に取って代わられました。[19] [50]
アプリケーション
1995年には約90万トンのジルコニウム鉱石が採掘され、そのほとんどはジルコンでした。[27]
ジルコンのほとんどは高温用途で直接使用されます。ジルコンは耐火性、硬さ、耐薬品性があるため、多くの用途があります。主な用途は乳白剤としてで、セラミック材料に白く不透明な外観を与えます。ジルコンは耐薬品性があるため、溶融金属の鋳型などの過酷な環境でも使用されます。[27]
二酸化ジルコニウム(ZrO 2)は、実験室のるつぼ、冶金炉、耐火物として使用されています[13]機械的に強く柔軟性があるため、セラミックナイフやその他の刃物に焼結することができます。 [51]ジルコン(ZrSiO 4)と立方晶ジルコニア(ZrO 2)は宝石にカットされ、ジュエリーに使用されます。二酸化ジルコニウムは、グラインダーホイールやサンドペーパーなどの研磨剤の成分です。[49]ジルコンは、ウランと鉛などの固有の放射性同位元素を測定することで、地球形成時の岩石の年代測定にも使用されます。[52]
ジルコンのごく一部は金属に変換され、さまざまなニッチな用途に利用されています。ジルコニウムは耐腐食性に優れているため、外科用器具、電球、時計ケースなど、過酷な環境にさらされる材料の合金剤としてよく使用されます。ジルコニウムは高温で酸素と高い反応性を示すため、爆発性のプライマーや真空管のゲッターなどの特殊な用途に利用されています。[53]ジルコニウム粉末は電子管の脱ガス剤として使用され、ジルコニウムワイヤとシートはグリッドと陽極のサポートに使用されます。[54] [55]燃焼したジルコニウムは、一部の写真用フラッシュバルブの光源として使用されました。メッシュサイズが10~80のジルコニウム粉末は、火花を発生させるために花火の組成物に使用されることがあります。ジルコニウムの高い反応性により、明るい白い火花が発生します。[56]
原子力応用
原子炉燃料の被覆にはジルコニウム供給量の約1%が消費され[27] 、主にジルカロイの形で使用されています。これらの合金に求められる特性は、中性子捕獲断面積が低く、通常の使用条件下での耐腐食性です。[19] [13]この目的のために、ハフニウム不純物を除去する効率的な方法が開発されました。[28]
ジルコニウム合金の欠点の一つは、水と反応して水素を生成し、燃料棒被覆管の劣化につながることである。[57]
加水分解は100℃以下では非常に遅いが、900℃を超えると急速に進む。ほとんどの金属は同様の反応を起こす。酸化還元反応は、高温での燃料集合体の不安定性と関係している。 [58]この反応は、2011年3月11日の地震と津波災害により原子炉の冷却が中断された後、福島第一原子力発電所(日本)の原子炉1、2、3号機で発生し、福島第一原子力発電所事故につながった。これら3基の原子炉のメンテナンスホールで水素が放出された後、水素と大気中の酸素の混合物が爆発し、設備と少なくとも1つの格納容器建屋に深刻な被害を与えた。[59]
ジルコニウムは、研究用原子炉で使用される核燃料であるウランジルコニウム水素化物の成分です。[60]
宇宙航空産業
ジルコニウム金属とZrO 2から作られた材料は、耐熱性が必要とされる宇宙船に使用されています。[28]
ジェットエンジンや定置式ガスタービンの燃焼器、ブレード、ベーンなどの高温部品は、通常ジルコニアとイットリアの混合物で構成される薄いセラミック層や塗装可能なコーティングによって保護されることが増えています。[61]
ジルコニウムは、シエラスペース社のドリームチェイサー宇宙機[62]に搭載されている推進宇宙システムにおける過酸化水素(H 2 O 2)タンク、推進剤ライン、バルブ、スラスタの第一選択材料としても使用されています。この推進宇宙システムでは、灯油と過酸化水素(強力だが不安定な酸化剤)の燃焼によって推力が供給されます。その理由は、ジルコニウムがH 2 O 2に対して優れた耐腐食性を持ち、何よりも多くの遷移金属のイオンのようにH 2 O 2の自発的な自己分解を触媒しないからです。[62] [63]
医療用途
ジルコニウム含有化合物は、歯科インプラントやクラウン、膝関節や股関節の置換、中耳耳小骨連鎖の再建、その他の修復および補綴装置など、多くの生物医学的用途に使用されています。[64]
ジルコニウムは尿素と結合し、その特性は慢性腎臓病患者の利益のために広く利用されてきた。[64]例えば、ジルコニウムは、1973年に初めて導入されたREDYシステムとして知られる吸着剤カラム依存性透析液再生・再循環システムの主要成分である。REDYシステムの吸着剤カラムを使用して、2,000,000回以上の透析治療が実施されてきた。[ 65] REDYシステムは1990年代に安価な代替品に取って代わられたが、新しい吸着剤ベースの透析システムが米国食品医薬品局(FDA)によって評価され、承認されている。Renal Solutionsは、ポータブルで水分をあまり必要としない透析システムであるDIALISORB技術を開発した。また、ウェアラブル人工腎臓の開発バージョンには、吸着剤ベースの技術が組み込まれている。[66]
ジルコニウムシクロケイ酸ナトリウムは、高カリウム血症の治療に経口で使用されます。これは、消化管全体で他のイオンよりもカリウムイオンを優先的に捕捉するように設計された選択的吸着剤です。 [67]
アルミニウムジルコニウムグリシン塩と呼ばれる、水酸化物、塩化物、グリシンを含むモノマーおよびポリマーのZr 4+およびAl 3+錯体の混合物は、多くのデオドラント製品の制汗剤として使用されています。アルミニウムクロロハイドレートなどの当時の有効成分よりも制汗剤として効果的であると判断されたため、1960年代初頭から使用されています。[68]
廃止されたアプリケーション
炭酸ジルコニウム(3ZrO 2 ·CO 2 ·H 2 O)はツタウルシの治療用のローションに使用されていましたが、皮膚反応を引き起こすことがあるため製造が中止されました。[12]
安全性
| 危険 | |
|---|---|
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
ジルコニウムの生物学的役割は知られていないが、人体には平均250ミリグラムのジルコニウムが含まれており、1日の摂取量は食習慣にもよりますが、約4.15ミリグラム(食物から3.5ミリグラム、水から0.65ミリグラム)である。[69]ジルコニウムは自然界に広く分布しており、すべての生物系に含まれており、例えば、全粒小麦には2.86μg/g、玄米には3.09μg/g、ほうれん草には0.55μg/g 、卵には1.23μg/g、牛ひき肉には0.86μg/g含まれている。[69]さらに、ジルコニウムは市販製品(例:デオドラントスティック、エアゾール制汗剤)や水浄化(例:リン汚染、細菌および発熱物質に汚染された水の抑制)によく使用されている。[64]
ジルコニウム粉末への短期暴露は刺激を引き起こす可能性があるが、医師の診察が必要なのは目に入った場合のみである。[70]四塩化ジルコニウムへの持続暴露は、ラットとモルモットの死亡率の上昇、イヌの血中ヘモグロビンと赤血球の減少をもたらす。しかし、約4%の酸化ジルコニウムを含む標準食を与えられた20匹のラットの研究では、成長率、血液と尿のパラメータ、または死亡率への悪影響は見られなかった。[71]米国労働安全衛生局(OSHA)のジルコニウム暴露の法的制限(許容暴露限界)は、8時間労働で5 mg/m 3である。国立労働安全衛生研究所(NIOSH)の推奨暴露限界(REL)は、8時間労働で5 mg/m 3、短期制限は10 mg /m 3である。 25 mg/m 3の濃度では、ジルコニウムは生命と健康に直ちに危険を及ぼします。[72]しかし、ジルコニウムは産業上の健康被害とはみなされていません。 [64]さらに、ジルコニウム関連の有害反応の報告はまれであり、一般的に厳密な因果関係は確立されていません。[64]ジルコニウムが発がん性[73]または遺伝毒性があるという証拠は検証されていません。[74]
ジルコニウムの放射性同位元素は数多くあるが、その中でも93 Zrは最も一般的なものの一つである。これは235 Uと239 Puの核分裂生成物として放出され、主に原子力発電所や1950年代から1960年代の核兵器実験中に放出された。半減期が非常に長く(153万年)、崩壊しても低エネルギーの放射線しか放出されないため、特に危険とは考えられていない。[75]
参照
注記
- ^ ジルコニウム結晶の熱膨張は異方性があり、各結晶軸のパラメータ(20℃)はα a = 4.91 × 10 −6 /K、α c = 7.26 × 10 −6 /K、α平均= α V /3 = 5.69 × 10 −6 /K.[3 ]
参考文献
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外部リンク


