Цирконий.

Очень близки и все другие кристаллохимические свойства гафния и циркония, что видно из следующих сравнительных данных:

Близостью свойств объясняется сходное поведение циркония и гафния в геохимических процессах.

В предыдущем разделе была показана распространенность этих элементов в различных типах горных пород земной коры. Содержание и распределение циркония и гафния в глубинных и излившихся породах, в пегматитах, в жильных, метасоматических и других образованиях отражает поведение этих элементов в магматических, вулканических, пегматитовых, гидротермальных и иных процессах.

В магматическом процессе становления массивов ультраосновных и основных пород цирконий не мигрирует на большие расстояния, не накапливается в остаточных растворах-расплавах, а первоначально рассеивается в силикатах (пироксенах, амфиболах, оливине).

В магматических средних и кислых породах, в которых циркония повышается по сравнению с породами основного ряда, этот элемент присутствует в основном за счет акцессорного циркона, а рассеяние циркония но породообразующим минералам незначительное.

Цирконий — типичный элемент, он легко образует кислородные и кремнекислородные соединения.

Цирконий адсорбирует водород при температурах 300-1000° С, гидриды циркония типа ггН2. При температурах выше 800° С цирконий довольно легко взаимодействует с С02, СО и парами воды, образуется диоксид циркония, а при более высоких температурах может образоваться карбид циркония. При повышенных температурах цирконий реагирует также и с серой, углеродом, фосфором, кремнием.

Кратко охарактеризуем кристаллохимические особенности гафния, которые в общих чертах очень сходны со свойствами циркония. Гафний находится в четвертой группе шестого периода системы элементов Менделеева. В этой связи наибольшую близость свойств он проявляет по отношению к цирконию, меньшую — к скандию и к иттрию.

Строение наружных электронных оболочек, на которых вращаются 72 электрона, близко к строению их в атоме циркония: па двух последних оболочках (5)2 и (См)2 вращается по два электрона, которые легко с них срываются, превращая атом в четырехвалентный положительный поп. С предшествующей двум последним орбиты (5р) вырвать электрон не удается, пятивалентных положительных ионов гафний, как и цирконий не дает. Также не присоединяет гафний на свою внешнюю оболочку ни одного электрона и не бывает отрицательным ионом.

Прежде чем рассказать о геохимии этих элементов и об условиях, способствующих их концентрации, надо рассмотреть основные кристаллохимические особенности циркония и гафния. Дело в том, что именно эти особенности предопределяют их геохимию и поведение в различных процессах, происходящих в недрах земной коры.

Находясь в периодической системе элементов Менделеева в четвертом вертикальном ряду между титаном и гафнием, а в горизонтальном — между ниобием и иттрием, цирконий по своим кристаллохимическим свойствам близок к этим, а также к другим элементам: скандию, редкоземельным, торию и урану, олову и танталу.

Порядковый номер циркония 40; значит, его нейтральный атом имеет ядро, заряд которого равен 40 ед. электричества. Соответственно на различных орбитах вокруг ядра находится 40 отрицательно заряженных электронов. Атомная масса ядра 91,22. Кроме 40 протонов, оно включает количество нейтронов, т. е. частиц, равных по массе протону, но не имеющих заряда, нейтральных. В природных условиях встречаются ядра циркония с количеством нейтронов от 50 до 56. Известно всего пять наиболее устойчивых природных изотопов циркония — 90Хт, 9). Широко распространен его массовое количество превышает 50% всех природных изотопов циркония. В целом же распределение их следующее: