Химичен елемент · справочна страница

40Zr

Цирконий

Цирконий е химичен елемент с атомен номер 40 (Zr), разположен в период 5, група 4 и блок d. Референтното агрегатно състояние при стайна температура е твърдо. Електронната конфигурация е [Kr] 4d2 5s2.

Атомен номер40

Стандартна атомна маса91.222(3)

Група4

Период5

Блокd

Електронна конфигурация[Kr] 4d2 5s2

Електронна структура

Какво определя химичното поведение

d подобвивката участва в химията на цирконий. Преходните метали могат да използват в химичните връзки електрони с близки енергии, затова променливите степени на окисление, координационните съединения и каталитичното поведение са характерни за d блока.

Електронната конфигурация [Kr] 4d2 5s2 трябва да се разглежда заедно със степента на окисление в съединението: отнемането на електрони променя запълването на d орбиталите и може да повлияе на цвета, магнетизма, химичното свързване и реактивността.

Химични форми

Съединения, йони и материали

За цирконий важни химични форми са металът и неговите сплави, оксиди, халогениди и координационни съединения. Променливите степени на окисление са чести, защото s и d електроните имат близки енергии, а лигандите около металния йон могат силно да променят цвета, магнетизма и реактивността.

Физично поведение

Агрегатно състояние и фазови преходи

Референтното агрегатно състояние при стайна температура е твърдо. Посочената плътност е 6.52 g/cm³. Температурата на топене е 2 128 K (1 855 °C). Температурата на кипене е 4 650 K (4 377 °C). Налягането, чистотата и кристалната структура могат да променят измерените физични свойства.

Разпространение и приложения

Къде се среща цирконий и за какво се използва

На практика цирконий се среща в приложения като Ядрени реактори, Керамика и Сплави.

На практика

Конкретни примери за приложение

Ядрени реактори

Цирконий се използва в реакторни материали, горива, системи за контрол на неутрони или специализирани ядрени системи според изотопа и химичната форма.

Керамика

Цирконий се използва в керамични съединения, подбрани заради топлоустойчивостта, твърдостта, електричните свойства или цвета.

Сплави

Цирконий се добавя към метали, за да се променят якостта, устойчивостта на корозия, поведението при топене или свойствата при висока температура.

Положение в периодичната система

Какво показват съседните елементи

Цирконий е в период 5 и група 4. В показаната област той се намира между итрий и ниобий в същия период; титан е над него, а хафний е под него в същата група. Тези позиции позволяват сравнение на атомния размер, йонизационната енергия и химичното свързване със съседните елементи.

Справочни данни

Физични и атомни свойства

Класификацияпреходен метал

Агрегатно състояние при стайна температуратвърдо

Електронни слоеве2 · 8 · 18 · 10 · 2

Плътност6.52 g/cm³

Температура на топене2 128 K (1 855 °C)

Температура на кипене4 650 K (4 377 °C)

Електроотрицателност по Полинг1.33

Първа йонизационна енергия640.1 kJ/mol

Електронен афинитет41.81 kJ/mol

Стойностите се отнасят за елемента или за неутралния атом, когато това е приложимо. Физичните данни могат да зависят от алотропната форма, налягането и условията на измерване.

История

Откриване и идентифициране

Откриването на цирконий се свързва с Martin Heinrich Klaproth. Разпознаването на елемента, изолирането на чиста проба и определянето на съвременния му атомен номер не е задължително да са станали едновременно.

Изотопи и атомна маса

Как изотопният състав променя числените стойности

Стандартната атомна маса е 91.222(3). Тази стойност се отнася за изотопния състав на естествен земен материал, а не за масата на един конкретен атом.

Цирконий има поне един стабилен изотоп. Различните изотопи имат еднакъв брой протони и затова принадлежат към един и същ химичен елемент, но се различават по броя на неутроните и атомната маса.

Безопасност

Работа и експозиция

Рисковете, свързани с цирконий, зависят от химичната форма, дозата и пътя на експозиция. Чистият елемент, неговите йони и съединения могат да имат много различни биологични и екологични ефекти, затова данните за безопасност трябва да се проверяват за конкретното използвано вещество.