เซอร์คอเนีย

เซอร์คอเนีย
ชื่อตาม IUPAC	Zirconium dioxide Zirconium(IV) oxide
ชื่ออื่น	Zirconia Baddeleyite
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS	[1314-23-4][CAS]
PubChem	62395
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	ZrO2
มวลต่อหนึ่งโมล	123.218 กรัม/โมล
ลักษณะทางกายภาพ	ผงขาว
ความหนาแน่น	5.68 กรัม/เซนติเมตร3
จุดหลอมเหลว	2715 °C, 2988 K, 4919 °F
จุดเดือด	4300 °C, 4573 K, 7772 °F
ความสามารถละลายได้ ใน น้ำ	negligible
ความสามารถละลายได้	soluble in HF, and hot H2SO4
ดัชนีหักเหแสง (nD)	2.13
อุณหเคมี
Std enthalpy of formation ΔfHo298	–1080 กิโลจูล/โมล
Standard molar entropy So298	50.3 J K−1 mol−1
ความอันตราย
GHS pictograms
จุดวาบไฟ	ไม่ติดไฟ
LD50	> 8.8 กรัม/กิโลกรัม (oral, rat)
สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน
แอนไอออนที่เกี่ยวข้อง
แคทไอออนที่เกี่ยวข้อง
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa
สถานีย่อย:เคมี

เซอร์โครเนียม ไดออกไซด์ (อังกฤษ: Zirconium dioxide; ZrO₂) อาจเป็นที่รู้จักในชื่อ เซอร์คอเนีย (อย่าสับสนกับเพทาย) เป็นคริสตัลออกไซด์สีขาวของเซอร์โครเนียม มักพบเป็นรูปโครงสร้างคริสตัลโมโนคลินิกซึ่งเป็นแร่ประเภทแบดเดเลไยต์ ส่วนคิวบิกเซอร์โคเนียเป็นแร่หลากสีที่ใช้เป็นรัตนชาติและเพชรจำลอง.

เซอร์คอเนียทรงลูกบาศก์(Cubic zirconia)

มีโครงสร้างผลึกเป็นทรงลูกบาศก์ของเซอร์คอนเนียมไดออกไซด์(ZrO2) วัสดุสังเคราะห์ที่มีความคงทน ไม่มีมลทิน ส่วนใหญ่ใสไม่มีสี แต่สามารถสังเคราะห์ได้หลากหลายสี ซึ่งแตกต่างกับเซอร์คอน(ZrSiO4)ในบางครั้งจะเรียกว่าเซอร์คอเนียมทรงลูกบาศก์(Cubic zirconium) เนื่องจากวัตถุดิบมีราคาถูก,คงทน และเมื่อมองด้วยตาเปล่าใกล้เคียงกับเพชร ดังนั้นเซอร์คอเนียจึงเป็นวัสดุสังเคราะห์ที่เลียนแบบเพชร ในชื่อทางการค้าว่า"Diamonique" ซึ่งยังมีวัสดุสังเคราะห์อื่นๆที่เลียนแบบเพชรเช่น โมนาไซด์สังเคราะห์,YAG

คุณสมบัติเด่น

เซอร์คอเนียทรงลูกบาศก์ มีระบบผลึกแบบไอโซเมตริก ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของการเลียนแบบเพชร ขณะที่เซอร์คอเนียมไดออกไซด์สร้างรูปผลึกตามธรรมชาติเป็นMonoclinic ซึ่งรูปผลึกจะเสถียรได้ภายใต้สภาวะความดันบรรยากาศปกติ หากต้องการให้รูปผลึกทรงลูกบาศก์มีความเสถียรภายใต้อุณหภูมิปกติต้องใส่ยัทเทรียมออกไซด์หรือแคลเซียมออกไซด์ ปริมาณที่ใส่ขึ้นอยู่กับบริษัทที่ทำการผลิต ดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติทางแสงจึงหลากหลาย

เซอร์คอเนียเป็นสสารที่หนาแน่น จากค่าความถ่วงจำเพาะระหว่าง 5.6 ถึง 6.0 ต่างจากเพชรเพียง 1.6 คุณสมบัติที่สำคัญอีอย่างหนึ่งคือค่อนข้างแข็ง ความแข็งตามโมส์สเกลคือ 8 ซึ่งแข็งมากกว่าอัญมณีธรรมชาติอื่นๆ ค่าดัชนีหักเหมีค่าสูงอยู่ในช่วง 2.15–2.18 (เมื่อเปรียบเทียบกับเพชร ซึ่งมีค่าดัชนีหักเห 2.42)และวาวแบบเพชร การกระเจิงแสงได้สูงอยูที่ 0.058–0.066 มากกว่าค่าของเพชรมากๆ(0.044) เซอร์คอเนียไม่มีแนวแตกเรียบ(Cleavage)และแสดงรอยแตกแบบก้นหอย เนื่องจากมีความแข็งมากทำให้แตกเปราะ ภายใต้แสงอัตราไวโอเลตที่เป็นคลื่นสั้น เซอร์คอเนียจะเรืองแสงมีเหลือง,เหลืองอมเขียวหรือ สีน้ำตาลอ่อน หินสีอาจแสดงสเปกตรัมการดูดกลืนธาตุที่พบยากบนพื้นผิวโลกที่มีความซับซ้อนและชัดเจน

นอกจากนี้มีออกไซด์ของโลหะที่ทำให้เกิดสีในเซอร์คอเนียทีหลากหลายเช่น ซีเรียม(Cerium)ให้สีเหลือง,ส้มและสีแดง, โครเมียม(Chromium)ให้สีเขียว,นีโอดิเมียม(Neodymium)ให้สีม่วง,เอเบียม(Erbium)ให้สีชมพู และไททาเนียม(Titanium)ให้สีน้ำตาลทอง

เซอร์คอเนียมีหลากหลายสี

ประวัติ

ถูกค้นพบเมื่อ ค.ศ.1892 แร่แบดเดเลย์ไอต์(Baddeleyite)มีระบบผลึก Monoclinicสีเหลืองเป็นรูปทรงตามธรรมชาติของเซอร์คอเนียมออกไซด์ มีความสำคัญทางเศรษฐกิจเพียงเล็กน้อยเนื่องจากหายาก จุดหลอมเหลวที่สูงมากของเซอร์คอเนีย(2750°C)ทำให้คุมการเจริญเติบโตของผลึกภายในเป้าหลอมยาก โดยจับวัตถุนั้นขณะถูกหลอมเหลว แต่อย่างไรก็ตามความเสถียรของเซอร์คอเนียมออกไซด์ทรงลูกบาศก์สามารถผลิตเซอร์คอเนียได้และผลิตในปีค.ศ. 1930 แม้ว่าทรงลูกบาศก์ใช้ในรูปของเซรามิกที่เป็นพหุผลึก(a polycrystalline ceramic) ซึ่งใช้เป็นฉนวนไฟฟ้าและทนต่อความร้อนได้มาก(จุดหลอมเหลวสูง) เจ็ดปีที่แล้วนักแร่วิทยาชาวเยอรมันชื่อ M. V. Stackelberg และ K. Chudoba พบเซอร์คอเนียที่เกิดจากธรรมชาติในรูปผลึก ส่งผลให้มีการผลิตโดยกระบวนการ Metamictizationแต่ทั้งสองท่านไม่คิดว่าไม่มีความสำคัญที่จะให้ชื่อทางการ สิ่งที่เป็นตัวพิสูจน์คือการกระเจิงของรังสีเอ็กซ์ ซึ่งต่อมาใช้เป็นวิธีการสังเคราะห์เซอร์คอเนีย

ข้อแตกต่างระหว่างเซอร์คอเนียกับเพชร

1. การกระเจิงแสง ในเพชรมีค่าการกระเจิง0.044 ส่วนในเซอร์คอเนียมีค่า 0.060l ดังนั้นมีการกระเจิงแสงที่ดีกว่าในเพชรเป็นหระกายมากกว่า
2. ความแข็ง ตามโมล์สเกลเพชรแข็ง 10 แต่ เซอร์คอเนียแข็งมากที่สุด 8
3. ความถ่วงจำเพาะ เมื่อเทียบในขนาดเดียวกัน เซอร์คอเนียหนักกว่าในเพชร
4. ตำนิต่างๆ ในเซอร์คอเนียพบน้อยว่าเพชร ส่วนหนึ่งเนื่องจากเพชรมีแนวแตกเรียบ
5. ค่าการหักเหแสง ในเซอร์คอเนียมีค่า 2.176 ส่วนเพชรมีค่า 2.417
6. กรเจียระไน ได้รูปแบบที่แตกต่างกัน
7. การนำความร้อน เซอร์คอเนียเป็นฉนวนความร้อนแต่เพชรเป็นตัวนำความร้อน