Zirconium hydride
சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடு என்பது சிர்கோனியம் மற்றும் ஹைட்ரஜனை இணைப்பதன் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு உலோகக் கலவையை விவரிக்கிறது. ஹைட்ரஜன் ஒரு கடினப்படுத்தும் முகவராக செயல்படுகிறது, சிர்கோனியம் அணு படிக ஜாலகத்தில் உள்ள இடப்பெயர்வுகள் ஒருவருக்கொருவர் சறுக்குவதைத் தடுக்கிறது. ஹைட்ரஜனின் அளவு மற்றும் சிர்கோனியம் ஹைட்ரைட்டில் (வீழ்படிவ கட்டம்) அதன் இருப்பின் வடிவம் மாறுபடும், இதன் விளைவாக வரும் சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடின் கடினத்தன்மை, நீர்த்தன்மை மற்றும் இழுவிசை வலிமை போன்ற குணங்களைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. அதிகரித்த ஹைட்ரஜன் உள்ளடக்கம் கொண்ட சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடை சிர்கோனியத்தை விட கடினமாகவும் வலுவாகவும் மாற்றலாம், ஆனால் அத்தகைய சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடு சிர்கோனியத்தை விட குறைவான நீர்த்தன்மை கொண்டது. பொருள் பண்புகள் சிர்கோனியம் பூமியின் மேலோட்டத்தில் ஒரு தாது வடிவில் மட்டுமே காணப்படுகிறது, பொதுவாக சிர்கோன் போன்ற சிர்கோனியம் சிலிக்கேட். சிர்கோனியம் தாதுவில் இருந்து ஆக்ஸிஜன் மற்றும் சிலிக்காவை அகற்றுவதன் மூலம் சிர்கோனியம் பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது. கிரோல் செயல்முறை என்று அழைக்கப்படும் இந்த செயல்முறை முதலில் டைட்டானியத்தில் பயன்படுத்தப்பட்டது. கிரோல் செயல்முறை ஹாஃப்னியம் கொண்ட ஒரு உலோகக்கலவைக்கு வழிவகுக்கிறது. ஹாஃப்னியம் மற்றும் பிற அசுத்தங்கள் அடுத்த கட்டத்தில் அகற்றப்படுகின்றன. சுத்திகரிக்கப்பட்ட சிர்கோனியத்தை ஹைட்ரஜனுடன் இணைப்பதன் மூலம் சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடு உருவாக்கப்படுகிறது. டைட்டானியத்தைப் போலவே, திடமான சிர்கோனியமும் ஹைட்ரஜனை எளிதில் கரைக்கிறது. சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடின் அடர்த்தி ஹைட்ரஜனை அடிப்படையாகக் கொண்டு மாறுபடும் மற்றும் 5.56 முதல் 6.52 கிராம் செமீ−3 வரை இருக்கும். சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடை உருவாக்கும் செறிவுகளின் குறுகிய வரம்பிலும் கூட, ஹைட்ரஜன் மற்றும் சிர்கோனியத்தின் கலவைகள் மிகவும் மாறுபட்ட பண்புகளுடன் பல்வேறு கட்டமைப்புகளை உருவாக்க முடியும். தரமான சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடை உருவாக்குவதற்கு இத்தகைய பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். அறை வெப்பநிலையில், சிர்கோனியத்தின் மிகவும் நிலையான வடிவம் அறுகோண நெருக்கமான நிரம்பிய (எச். சி. பி) அமைப்பு α-சிர்கோனியம் ஆகும். இது மிகவும் மென்மையான உலோகப் பொருளாகும், இது ஹைட்ரஜனின் ஒரு சிறிய செறிவை மட்டுமே கரைக்க முடியும், இது 550 டிகிரி செல்சியஸில் 0.069 wt% க்கு மிகாமல் இருக்கும். சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடு வெப்பநிலையை உருவாக்கும் போது 0.069% க்கும் அதிகமான ஹைட்ரஜனைக் கொண்டிருந்தால், அது β-சிர்கோனியம் எனப்படும் உடல் மையமாகக் கொண்ட கனசதுர (பிசிசி) கட்டமைப்பாக மாறுகிறது. இது கணிசமாக அதிக ஹைட்ரஜனைக் கரைக்க முடியும், இது 900 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் 1.2 சதவீதத்திற்கும் அதிகமான ஹைட்ரஜனைக் கரைக்கும். 0. 7 சதவீதத்திற்கும் குறைவான ஹைட்ரஜனைக் கொண்ட சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகள், ஹைப்போயுடெக்டாய்டு சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடு என்று அழைக்கப்படும் போது, β கட்டத்திலிருந்து குளிர்விக்கப்படும்போது, கலவை α கட்டத்திற்குத் திரும்ப முயற்சிக்கிறது, இதன் விளைவாக அதிகப்படியான ஹைட்ரஜன் ஏற்படுகிறது. மற்றொரு பாலிமார்பிக் வடிவம் γ கட்டமாகும், இது பொதுவாக ஒரு மெட்டாஸ்டபிள் கட்டமாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகிறது. சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகள் வாசனையற்றவை, அடர் சாம்பல் நிறத்தில் இருந்து கருப்பு உலோக பொடிகள் ஆகும். மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் காந்த பண்புகளின் அடிப்படையில் அவை வழக்கமான உலோகங்களைப் போலவே செயல்படுகின்றன (பாராமாகனடிக், ஃபெரோ காந்த அசுத்தங்களால் மாசுபடாவிட்டால்). அவற்றின் அமைப்பு மற்றும் கலவை சுற்றுப்புற நிலைமைகளில் நிலையானது. மற்ற உலோக ஹைட்ரைடுகளைப் போலவே, சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகளின் வெவ்வேறு படிக கட்டங்களும் வழக்கமாக கிரேக்க எழுத்துக்களால் பெயரிடப்படுகின்றன, மேலும் α உலோகத்திற்காக ஒதுக்கப்பட்டுள்ளது. அறியப்பட்ட ZrHx கட்டங்கள் γ (x = 1), δ (x = 1.5-1.65) மற்றும் ε (x = 1.75-2) ஆகும். பின்ன x மதிப்புகள் பெரும்பாலும் கலவைகளுடன் ஒத்திருக்கின்றன, எனவே x = 0.8-1.5 கொண்ட கலவைகள் பொதுவாக α, γ மற்றும் δ கட்டங்களின் கலவையைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் x = 1.65-1.75 க்கு δ மற்றும் ε கட்டங்கள் இணைந்து உள்ளன. x ஐ அதிகரிக்கும் செயல்பாடாக, δ-Zr மற்றும் ε-Zr க்கு இடையிலான மாற்றம் முகத்தை மையமாகக் கொண்ட கனசதுரம் δ (ஃப்ளோரைட் வகை) முகத்தை மையமாகக் கொண்ட டெட்ராகோனல் ε லட்டிஸுக்கு படிப்படியாக சிதைவடைவதாகக் காணப்படுகிறது. இந்த விலகல் விக்கரின் கடினத்தன்மையில் விரைவான குறைவுடன் வருகிறது, இது x <1.6 க்கு 260 HV இல் நிலையானது, 1.6 <x <1.75 க்கு 160 HV ஆக நேர்கோட்டில் குறைகிறது மற்றும் 1.75 <x <2.0 க்கு சுமார் 160 HV இல் உறுதிப்படுத்துகிறது. இந்த கடினத்தன்மை குறைவுடன் காந்த உணர்திறன் குறைகிறது. வெகுஜன அடர்த்தி அதிகரித்து வரும் ஹைட்ரஜன் உள்ளடக்கத்துடன் வித்தியாசமாக செயல்படுகிறதுஃ இது x = 0-1.6 க்கு 6.52 முதல் 5.66 கிராம்/செமீ 3 வரை நேர்கோட்டில் குறைகிறது மற்றும் x = 1.6-2.0 க்கு சிறிதளவு மாறுகிறது. உலோகம் ஹைட்ரஜன் வாயுவுடன் தொடர்பு கொள்வதன் மூலம் தயாரிப்பு மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகள் உருவாகின்றன. இந்த எதிர்வினை அறை வெப்பநிலையில் கூட நிகழ்கிறது என்றாலும், ஒரே மாதிரியான மொத்த ஹைட்ரஜனேற்றம் பொதுவாக பல மணி நேரம் முதல் சில வாரங்களுக்கு இடையில் 400-600 °C வெப்பநிலையில் அனீலிங் செய்வதன் மூலம் அடையப்படுகிறது. அறை வெப்பநிலையில், சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகள் காற்றில் விரைவாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகின்றன, மேலும் அதிக வெற்றிடத்திலும் கூட. உருவாக்கப்பட்ட நானோமீட்டர்-மெல்லிய ஆக்சைடு அடுக்கு பொருளுக்குள் மேலும் ஆக்ஸிஜன் பரவுவதைத் தடுக்கிறது, இதனால் ஆக்சிஜனேற்றம் காரணமாக கலவையில் ஏற்படும் மாற்றம் பொதுவாக புறக்கணிக்கப்படலாம். இருப்பினும், அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் ஆக்சிஜனேற்றம் மொத்தமாக ஆழமாக தொடர்கிறது. Zr மற்றும் H க்கு இடையிலான மின்னாற்பகுப்பு வேறுபாடு காரணமாக ஹைட்ரஜன் எதிர்மின் அயனி ஆகும். மெல்லிய படலங்களாக தயாரிக்கப்படும்போது, படிக கட்டமைப்பை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் மேற்பரப்பு ஆக்சிஜனேற்றத்தைக் குறைக்கலாம். சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகள் ஹைட்ரோஃப்ளூரிக் அமிலம் அல்லது ஆல்கஹால் ஆகியவற்றில் கரையக்கூடியவை; அவை நீர், அமிலங்கள், ஆக்சிஜனேற்றிகள் அல்லது ஆலோஜெனேடட் சேர்மங்களுடன் தீவிரமாக வினைபுரிகின்றன. 2011 டோஹோகு பூகம்பம் மற்றும் சுனாமியால் ஏற்பட்ட தொடர்ச்சியான வெடிப்புகளால் பாதிக்கப்பட்ட கொதிநிலை நீர் உலைகள் ஃபுகுஷிமா I மற்றும் II போன்ற பல வகையான அணு உலைகளின் செயல்பாட்டில் சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகளின் உருவாக்கம் ஒரு முக்கிய காரணியாகும். அவற்றின் யுரேனியம் எரிபொருள் துகள்கள் சிர்க்காலாயிலிருந்து தயாரிக்கப்பட்ட உலோகக் கம்பிகளில் மூடப்பட்டுள்ளன-இது பொதுவாக 98.25% சிர்கோனியத்தின் அலாய் ஆகும், இதில் 1.5% தகரம் மற்றும் சிறிய அளவிலான பிற உலோகங்கள் உள்ளன. சிர்க்காலாய் வெப்ப நியூட்ரான்களுக்கான சிறிய உறிஞ்சுதல் குறுக்குவெட்டு மற்றும் சிர்கோனியம் உள்ளிட்ட பெரும்பாலான உலோகங்களை விட உயர்ந்த இயந்திர மற்றும் அரிப்பு பண்புகள் காரணமாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. வடிகட்டிய நீர் மூலம் தண்டுகள் குளிர்விக்கப்படுகின்றன, இது படிப்படியாக சிர்கோனியத்தை ஆக்சிஜனேற்றுகிறது, ஹைட்ரஜனை விடுவிக்கிறது. ஃபுகுஷிமா அணு உலைகளில், சுனாமி காரணமாக அணு உலை குளிரூட்டும் அமைப்பு தோல்வியடைந்தது. இதன் விளைவாக ஏற்படும் வெப்பநிலை அதிகரிப்பு வேதியியல் எதிர்வினைகளை துரிதப்படுத்தியது மற்றும் கணிசமான அளவு ஹைட்ரஜனைக் குவித்தது, இது வளிமண்டலத்தில் வாயு வெளியிடப்பட்டபோது ஆக்ஸிஜனுடன் எதிர்வினையாற்றும்போது வெடித்தது. வழக்கமான செயல்பாட்டில், பெரும்பாலான ஹைட்ரஜன் அணு உலை அமைப்புகளில் பாதுகாப்பாக நடுநிலையாக்கப்படுகிறது; இருப்பினும், 5-20% இன் ஒரு பகுதி சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகளை உருவாக்கும் சிர்கலோய் கம்பிகளில் பரவுகிறது. இந்த செயல்முறை இயந்திர ரீதியாக தண்டுகளை பலவீனப்படுத்துகிறது, ஏனெனில் ஹைட்ரைடுகள் உலோகத்தை விட குறைந்த கடினத்தன்மை மற்றும் நீர்த்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன. ஹைட்ரஜனில் ஒரு சில சதவீதம் மட்டுமே சிர்கோனியத்தில் கரைக்க முடியும். அதிகப்படியான ஹைட்ரஜன் வெற்றிடங்களை உருவாக்குகிறது, இது சிர்கல்லாயை பலவீனப்படுத்துகிறது. சிர்க்காலாய்களில், சிர்க்காலாய்-4 ஹைட்ரஜன் கொப்புளங்களுக்கு மிகக் குறைவாக பாதிக்கப்படுகிறது. ஜெனரல் அடாமிக்ஸ் அல்லது சோவியத் டோபாஸ் அணு உலைகளால் உருவாக்கப்பட்ட ட்ரிகா ஆராய்ச்சி உலை போன்ற வெப்ப-ஸ்பெக்ட்ரம் அணு உலைகளில் நியூட்ரான் மதிப்பீட்டாளராகவும் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது. 0. 14 eV க்கு மேல் உள்ள நியூட்ரான் ஆற்றல்களில் இது ஒரு அணு உலைகளை அடிப்படை ஹைட்ரஜனைப் (நன்கு அறியப்பட்ட பொருள்) மிதப்படுத்துவதில் பயனுள்ளதாக இருக்கும், ஆனால் மிகவும் அடர்த்தியானது, எனவே ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு அதிக சக்தி கொண்ட சிறிய உலைகளை அனுமதிக்கிறது. இது நியூட்ரான் அதிர்வுகளைக் கொண்டுள்ளது, இது 0.14 eV க்கும் குறைவான ஆற்றல்களில் கிட்டத்தட்ட அனைத்து மிதமான தன்மையையும் தடுக்கிறது. சிர்கோனியம் டியூட்டரைடு உயர்ந்தது, ஏனெனில் இது அனியூட்ரோனிக் ஹைட்ரஜனை விட குறைந்த நியூட்ரான் உறிஞ்சுதல் குறுக்குவெட்டைக் கொண்டுள்ளது, இது ஒரு உலைகளில் நியூட்ரான் உறிஞ்சுதலைக் குறைக்கிறது. ஒரு தூய தூளாக, சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகள் ஹைட்ரஜனேற்ற வினையூக்கிகளாகவும், தூள் உலோகவியலிலும், வெற்றிடக் குழாய் தொழில்துறையிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. வெற்றிட அமைப்பில், சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகள் ஒரு உலோகம் மற்றும் பீங்கான் இடையே ஒரு முத்திரையை நிறுவ உதவுகின்றன. இந்த முறையில், ஒரு ஹைட்ரைடு தூள் (குறிப்பாக ZrH4) சீல் உலோகத்துடன் கலக்கப்படுகிறது; கலவையை சூடாக்கினால் ஹைட்ரைடு சிதைவடைகிறது. உருவாகும் ஹைட்ரஜன் சுற்றியுள்ள பகுதியை சுத்தம் செய்கிறது, மேலும் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட உலோகம் 300 டிகிரி செல்சியஸ் வரை குறைந்த வெப்பநிலையில் கூட பாய்கிறது மற்றும் ஒரு முத்திரையை உருவாக்குகிறது. தூள் உலோகவியலில் ZrH2 பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஒரு ஹைட்ரஜனேற்ற வினையூக்கியாகவும், குறைக்கும் முகவரியாகவும், வெற்றிடக் குழாய் கெட்டர் மற்றும் உலோக நுரைகளின் உற்பத்தியில் ஒரு நுரை முகவராகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பிற பயன்பாடுகளில் பைரோடெக்னிக் கலவைகளில் எரிபொருளாக செயல்படுவது அடங்கும், அதாவது பைரோடெக்னிக் துவக்கிகள். பாதுகாப்பு தூள் சிர்கோனியம் ஹைட்ரைடுகள் எரியக்கூடியவை மற்றும் வெப்பம், தீ அல்லது தீப்பொறிக்கு ஆளாகும்போது பற்றவைத்து வெடிக்கலாம். 300 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் சூடாக்கப்படும்போது, அவை ஹைட்ரஜன் வாயுவை வெளியிடுகின்றன, இது எரியக்கூடியது. குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் கூகிள் புத்தகங்கள் தேடல் முடிவுகள் "அணுசக்தித் துறையில் சிர்கோனியம்" என்ற பிரத்யேக மாநாட்டிற்கான மெட்டல் ஹைட்ரைடுகள் சிர்கோனியம் உலோகக்கலவைகள் நியூட்ரான் மதிப்பீட்டாளர்கள்