Det periodiske system›Grundstoffer›Zirconium

Grundstof · referenceark

40Zr

Zirconium

Zirconium (Zr) er grundstof 40, et overgangsmetal i gruppe 4, periode 5 og d-blokken. Elektronkonfigurationen [Kr] 4d2 5s2 hjælper med at forklare binding og reaktivitet; referencetilstanden ved stuetemperatur er fast stof.

Atomnummer40

Standardatomvægt91.222(3)

Gruppe4

Periode5

Blokd

Elektronkonfiguration[Kr] 4d2 5s2

Elektronstruktur

Hvad styrer kemien?

I overgangsmetaller ligger energierne for d- og s-elektroner tæt. Det gør flere oxidationstrin, komplekse ioner, magnetiske egenskaber og katalytisk aktivitet mulige.

For zirconium skal konfigurationen [Kr] 4d2 5s2 læses sammen med oxidationstrinnet. Når elektroner fjernes eller deles, ændres d-orbitalernes besættelse, hvilket kan påvirke farve, magnetisme, binding og reaktivitet.

Kemiske former

Forbindelser, ioner og materialer

Vigtige former er metallet og dets legeringer, oxider, halogenider og koordinationsforbindelser. Flere oxidationstrin er mulige, fordi s- og d-elektroner ligger tæt i energi; ligander kan påvirke farve, magnetisme og reaktivitet.

Fysisk adfærd

Tilstand og faseændringer

Referencetilstanden ved stuetemperatur er fast stof. Den angivne massefylde er 6.52 g/cm³. Smeltepunktet er angivet til 2 128 K (1 855 °C). Kogepunktet er angivet til 4 650 K (4 377 °C). Tryk, renhed, allotropi og krystalstruktur kan forskyde målte fysiske værdier.

Forekomst og anvendelser

Hvor zirconium findes og bruges

I praksis møder man zirconium blandt andet i sammenhænge som kernereaktorer, keramik og legeringer.

I praksis

Konkrete anvendelser

Kernereaktorer

Zirconium spiller en rolle i kernereaktorer. Den relevante egenskab afhænger af den kemiske form, sammensætningen og det materiale eller den proces, hvor grundstoffet indgår.

Keramik

Zirconium spiller en rolle i keramik. Den relevante egenskab afhænger af den kemiske form, sammensætningen og det materiale eller den proces, hvor grundstoffet indgår.

Legeringer

Zirconium spiller en rolle i legeringer. Den relevante egenskab afhænger af den kemiske form, sammensætningen og det materiale eller den proces, hvor grundstoffet indgår.

Placering i det periodiske system

Hvad naboelementerne fortæller

Zirconium ligger i periode 5, gruppe 4 og d-blokken. Det viste nabolag omfatter blandt andet Scandium, Titan, Vanadium, Yttrium. Sammenligning med disse grundstoffer gør det lettere at følge tendenser i atomstørrelse, ioniseringsenergi, elektronegativitet og binding.

Referencedata

Fysiske og atomare egenskaber

Klassifikationovergangsmetal

Tilstand ved stuetemperaturfast stof

Elektronskaller2 · 8 · 18 · 10 · 2

Massefylde6.52 g/cm³

Smeltepunkt2 128 K (1 855 °C)

Kogepunkt4 650 K (4 377 °C)

Pauling-elektronegativitet1.33

Første ioniseringsenergi640.1 kJ/mol

Elektronaffinitet41.81 kJ/mol

Værdierne beskriver grundstoffet eller det neutrale atom, hvor det er relevant. Fysiske data kan afhænge af allotropi, tryk, renhed og målebetingelser.

Historie

Opdagelse og identifikation

Opdagelsen af zirconium forbindes i denne historiske registrering med Martin Heinrich Klaproth. Anerkendelse som grundstof, isolering af en ren prøve og den senere definition via atomnummer skete ikke nødvendigvis samtidig.

Isotoper

Hvordan isotopsammensætningen ændrer tallene

Standardatomvægten er 91.222(3). Værdien beskriver den naturlige isotopsammensætning i terrestrisk materiale og er ikke massen af ét bestemt atom.

Zirconium har mindst én stabil isotop. Isotoper har samme antal protoner og er derfor samme grundstof, men de har forskelligt antal neutroner og forskellig atommasse.

Sikkerhed

Håndtering og eksponering

Risikoen ved zirconium afhænger af kemisk form, dosis og eksponeringsvej. Grundstoffet, dets ioner og dets forbindelser kan have meget forskellige biologiske og miljømæssige virkninger; sikkerhedsdata skal derfor vurderes for det konkrete stof.