Zr
Цирконий
| Группа | 4 | Температура плавления | 1854 ° С, 3369 ° F, 2127 К |
| Период | 5 | Точка кипения | 4406 ° С, 7963 ° F, 4679 К |
| Блокировать | d | Плотность (г см -3 ) | 6.52 |
| Атомный номер | 40 | Относительная атомная масса | 91,224 |
| Состояние при 20 ° C | Твердый | Ключевые изотопы | 90 Zr, 92 Zr, 94 Zr |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4д 2 5с 2 | Количество CAS | 7440-67-7 |
Использование и свойства элемента Цирконий
Объяснение изображения
Древние египтяне использовали драгоценные камни циркона в украшениях. Для древних египтян жук-скарабей (представленный здесь) был символом возрождения и созидания, передавая идеи преобразования, обновления и воскрешения.
Внешность
Твердый серебристый металл, очень устойчивый к коррозии.
Использует
Цирконий не поглощает нейтроны, что делает его идеальным материалом для использования на атомных электростанциях. Таким образом используется более 90% циркония. Ядерные реакторы могут иметь более 100 000 метров труб из циркониевого сплава. Вместе с ниобием цирконий является сверхпроводящим при низких температурах и используется для изготовления сверхпроводящих магнитов.Металлический цирконий защищен тонким оксидным слоем, что делает его исключительно устойчивым к коррозии кислотами, щелочами и морской водой. По этой причине он широко используется в химической промышленности.Оксид циркония (IV) используется в сверхпрочной керамике. Он используется для изготовления тиглей, устойчивых к тепловому удару, футеровки печей, литейного кирпича, абразивов, а также в стекольной и керамической промышленности. Он настолько прочен, что из него можно сделать даже ножницы и ножи. Он также используется в косметике, антиперспирантах, упаковке пищевых продуктов и для изготовления микроволновых фильтров.Циркон — это натуральный полудрагоценный камень, который бывает самых разных цветов. Самые желанные имеют золотистый оттенок. Элемент был впервые обнаружен в этой форме, что и привело к его названию. Кубический цирконий (оксид циркония) — синтетический драгоценный камень. Бесцветные камни в огранке напоминают бриллианты.Циркон, смешанный с ванадием или празеодимом, дает синий и желтый пигменты для глазурования керамики.
Биологическая роль
Цирконий не играет известной биологической роли. Обладает низкой токсичностью.
Природное изобилие
Цирконий встречается примерно в 30 минеральных формах, основными из которых являются циркон и бадделеит. Ежегодно добывается более 1,5 миллиона тонн циркона, в основном в Австралии и Южной Африке. Больше всего бадделеита добывается в Бразилии.Металлический цирконий производят в промышленных масштабах, сначала превращая циркон в хлорид циркония, а затем восстанавливая хлорид магнием.
История химического элемента Цирконий
Драгоценные камни, содержащие цирконий, в древности назывались цирконом. В 1789 году немецкий химик Мартин Клапрот проанализировал циркон и выделил цирконий в виде его «земного» диоксида циркония, который представляет собой оксид ZrO 2 .
Клапрот не смог изолировать сам чистый металл, и Хамфри Дэви также потерпел неудачу, когда он попытался электролиз в 1808 году. Только в 1824 году этот элемент был изолирован, когда шведский химик Йенс Берцелиус нагрел гексафторцирконат калия (K 2 ZrF 6 ) с металлическим калием. и получил цирконий в виде черного порошка.
Абсолютно чистый цирконий был произведен только в 1925 году голландскими химиками Антоном Эдуардом ван Аркелем и Яном Хендриком де Буром путем разложения тетраиодида циркония (ZrI 4 ). В наши дни металл производят в больших объемах путем нагревания тетрахлорида циркония (ZrCl 4 ) с магнием.
Химические свойства
| Атомный радиус, несвязанный (Å) | 2,23 | Ковалентный радиус (Å) | 1,64 |
| Сродство к электрону (кДж моль -1 ) | 41.103 | Электроотрицательность (шкала Полинга) | 1,33 |
| Энергия ионизационной (кДж моль -1 ) | 1- й 640,0742- й 12643- й2218,24 чт 3313,315 чт 7752,4046 чт -7 чт -8 чт- |
Состояния окисления и изотопы Цирконий
| Общие состояния окисления | 4 | ||||
| Изотопы | Изотоп | Атомная масса | Естественное изобилие (%) | Период полураспада | Режим распада |
| 90 Zr | 89,905 | 51,45 | — | — | |
| 91 Zr | 90,906 | 11,22 | — | — | |
| 92 Zr | 91,905 | 17.15 | — | — | |
| 94 Zr | 93,906 | 17,38 | > 10 17 лет | β-β- | |
| 96 Zr | 95,908 | 2,8 | 2,3 × 10 19 лет | β-β- | |
| > 1,7 х 18 г | β- |
Данные о давлении и температуре
| Удельная теплоемкость (Дж кг −1 K −1 ) | 278 | Модуль Юнга (ГПа) | Неизвестно | |||||||
| Модуль сдвига (ГПа) | Неизвестно | Объемный модуль (ГПа) | Неизвестно | |||||||
| Давление газа | ||||||||||
| Температура (K) | 400600800100012001400160018002000 г.22002400 | |||||||||
| 400 | 600 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 г. | 2200 | 2400 |
| Давление (Па) | ——1,05 х 10-106,17 х 10-88,68 х 10-60,000450,0110,155 | |||||||||
| — | — | — | — | — | 1,05 х 10-10 | 6,17 х 10-8 | 8,68 х 10-6 | 0,00045 | 0,011 | 0,155 |